EP2920452A1 - Injektor - Google Patents

Injektor

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EP2920452A1
EP2920452A1 EP13788759.2A EP13788759A EP2920452A1 EP 2920452 A1 EP2920452 A1 EP 2920452A1 EP 13788759 A EP13788759 A EP 13788759A EP 2920452 A1 EP2920452 A1 EP 2920452A1
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EP
European Patent Office
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injector
bore
leakage
control piston
nozzle needle
Prior art date
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EP13788759.2A
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English (en)
French (fr)
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Roman Etlender
Willibald SCHÜRZ
Werner Reim
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Aumovio Germany GmbH
Original Assignee
Continental Automotive Technologies GmbH
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Publication date
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    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/001—Control chambers formed by movable sleeves

Definitions

  • the invention relates to an injector with an injector housing, an actuator and a nozzle needle, wherein the actuator is arranged in an actuator chamber of the injector, wherein the injector housing comprises a control piston bore, in which a control piston is arranged, wherein a leakage pin bore between the actuator chamber and the Control piston bore is provided, in which a leakage pin is arranged, which couples the control piston to the actuator, wherein the control piston is in hydraulic operative connection for opening or closing an outlet opening of the injector with the nozzle needle, wherein a high pressure line is provided, which is for transporting a pressurized standing fuel to the nozzle needle is designed.
  • injectors for injecting fuel in a combustion chamber of a combustion chamber which include an injector housing a piezoelectric actuator and a nozzle needle.
  • the piezoelectric actuator is arranged in an actuator chamber of the injector housing.
  • Injector housing includes a control piston bore in which a control piston is arranged. Between the actuator chamber and the control piston bore a leakage pin bore is provided, in which a leakage pin is arranged, which couples the control piston with the piezoelectric actuator. Furthermore, a high pressure line is provided, which is designed for transporting a pressurized fuel to the nozzle needle. In the area of the leakage pin bore, this injector requires a precisely matched clearance between the leakage pin hole and
  • Leaking pen which is expensive to produce in the production. Furthermore, this fit continues to be adapted to a clearance between the control piston and the control piston bore, so that the function for actuating the nozzle needle is ensured.
  • an improved injector can be provided by the injector comprising an injector housing, an actuator and a nozzle needle.
  • the actuator is arranged in a Aktor Hurm the Inj ektorgephinuses.
  • the injector housing comprises a control piston bore, in which a control piston is arranged, wherein a leakage pin bore is provided between the actuator chamber and the control piston bore, in which a leakage pin is arranged, which couples the control piston with the actuator.
  • the control piston is in hydraulic operative connection for opening or closing an outlet opening of the injector housing with the nozzle needle.
  • High-pressure line is provided, which is designed for transporting a pressurized fuel to the nozzle needle. Furthermore, a supply line is provided in the injector housing, which connects the leakage pin bore with the high pressure line.
  • This embodiment has the advantage that the settings of the tolerances of the mating clearance between the leakage pin and the leakage pin bore and of the control piston to the control piston bore are functionally separated from each other and no longer dependent on each other must be coordinated. As a result, the production of the injector can be simplified. Furthermore, narrower margin for both the
  • Leakage pen as well as the leakage pin hole as well as for the control piston and the control piston bore are selected, so that the stiffness of the injector is increased, thus reducing a dead time of the injector. Furthermore, a higher robustness over the life of the injector is made possible because a worn leakage pin or a worn leakage pin bore has essentially no further effects on the operating behavior of the injector.
  • Leakage pin bore be slipped and thus further the wear between the leakage pin and the leakage pin hole or the control piston and the control piston bore is further reduced.
  • control piston forms a first control chamber together with the control piston bore on a first end side facing the leakage pin, wherein a second control chamber is provided on the front side of the nozzle needle, the first control chamber being connected to the second control chamber via a connection bore Control stroke movement of the nozzle needle.
  • a first control chamber can be limited by the fact that a nozzle needle sleeve is provided, wherein the nozzle needle sleeve and the nozzle needle form a first guide game, through which a first fuel leakage flow is able to pass to the second control chamber.
  • control piston and the control piston bore form a piston clearance through which a second fuel leakage flow is able to pass into the first control space, wherein between the leakage pin and the
  • Leakage pin bore a second guide clearance is provided, through which a third fuel leakage flow is able to pass into the actuator chamber.
  • the supply line can be easily manufactured if an intermediate plate is provided between the actuator chamber and the control piston bore, in which the supply line and the
  • the intermediate plate comprises at least a first and a second intermediate plate part, wherein the feed line is groove-shaped in at least the first intermediate plate part and is closed by the second intermediate plate part.
  • the supply line can be easily introduced, for example by means of a milling process in the intermediate plate or in the injector.
  • Particularly short processing time for producing the supply ⁇ line is required when the supply line substantially perpendicular to the high pressure line and / or the
  • Leakage pin hole is arranged.
  • the supply line is substantially at an angle to the high-pressure line and / or to the
  • Leakage pin hole is arranged, wherein the supply line opens into an upper or lower portion of the high-pressure line.
  • the supply line can be introduced, for example, in a simple manner by means of a drilling operation in the intermediate plate.
  • a throttle is provided in the supply line. In this way, the cross-sectional area for the flow of fuel defined in the supply line can be defined in a simple manner.
  • a particularly good operating behavior and a particularly low leakage and thus a particularly energy-efficient injector can be provided when the throttle has a first cross-sectional area and the leakage pin and the leakage pin bore form a second cross-sectional area in a plane transverse to a longitudinal axis of the injector first cross-sectional area has the same size as the second cross-sectional area.
  • the actuator is designed as a piezoelectric actuator. In this way, a particularly fast reaction time and a high actuation pressure for actuating the leakage pen can be provided.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a lower portion of an injector according to a first embodiment
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through an upper section of the injector shown in FIG. 1
  • FIG. 3 shows a section of the injector shown in FIGS. 1 and 2
  • FIG. 4 shows a detail of an injector according to a second embodiment
  • Figure 5 shows a detail of an injector according to a third embodiment
  • FIG. 6 shows a detail of an injector according to a fourth embodiment.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a lower portion of an injector 10 according to a first embodiment.
  • FIG. 2 shows a longitudinal section through an upper portion 11 of the injector 10 shown in Figure 1 and
  • Figure 3 shows a detail A of the injector 10 shown in Figures 1 and 2, wherein the cutout A is marked in Figure 1 by means of a dashed line.
  • the figures 1 to 3 will be explained together.
  • the injector 10 can be used for injecting fuel, in particular of a diesel fuel, into an internal combustion engine that includes a common rail injection system.
  • the injector 10 has an injector housing 15.
  • the injector housing 15 includes a parallel to a longitudinal axis 20 extending high ⁇ pressure line 25, which can be supplied via a high-pressure port 30 under high pressure fuel.
  • the high-pressure port 30 is arranged in an upper region 11.
  • a leakage connection 40 for returning fuel to a fuel tank of the motor vehicle is provided in the upper region 11 of the injector housing 15.
  • the injector 15 in the upper portion 11 of the injector 10 has an actuator chamber 45 in which a piezoelectric actuator 50 is arranged.
  • a magnetostrictive actuator could also be arranged in the actuator chamber 45.
  • the actuator chamber 45 further has a leakage connection 51 for leakage connection 40 and thus is part of a low ⁇ print area 52 of the injector 10.
  • the piezoelectric actuator 50 is preferably formed as a fully active piezo stack and has a cylindrical shape approximately, and is via an electric terminal 54 supplied with an electrical voltage to change a length of the piezoelectric actuator 50 in the longitudinal direction, ie in the direction of the longitudinal axis 20.
  • the injector 10 has a STEU ⁇ erkolbenbohrung 60, in which a control piston 65 is arranged.
  • the control piston 65 has a first end face 70, which faces the piezoelectric actuator 50.
  • the first end face 70 forms together with the control piston bore 60 from a first control chamber 75.
  • the control piston 65 forms a spring chamber 80 with a second end face 76 in the control piston bore 60.
  • the control piston 65 is arranged to be movable between the first control chamber 75 and the spring chamber 80 in the direction of the longitudinal axis 20.
  • a control piston spring 85 is provided, which is formed for example as a spiral compression spring.
  • a first longitudinal end 90 of the control piston spring 85 of the second end face 76 of the control piston 65 faces and is supported on this.
  • a second longitudinal end 100 of the control piston spring 85 is supported on a lower end face 104, which faces the second end face 90 of the control piston 65, from the control piston bore 60.
  • the control piston spring 85 acts on the control piston 65 with a force acting in the direction of the first control chamber 75 parallel to the longitudinal axis 20 force.
  • control piston 65 shown in FIGS. 1 and 2 although differently shaped, is functionally identical.
  • the configuration of the control piston 65 shown in FIGS. 3 to 6, wherein the piston chamber 80 is formed as a bore in the control piston 65 for receiving the control piston spring 85 offers the advantage that the spring 85 can be completely accommodated in the control plate 130.
  • a leakage pin bore 105 is arranged between the actuator chamber 45 and the first control chamber 75 of the control piston bore 60.
  • a leakage pin bore 105 is also a
  • Leakage pin 110 is arranged, which bears against a third end face 115 on the piezoelectric actuator 50 and with a fourth end face 120 of the leakage pin 110 on the first end face 70 of the control piston 65.
  • Leak pin hole 105 is selected such that when increasing the length of the piezoelectric actuator 50 in the direction of the longitudinal axis 20, the change in length of the piezoelectric actuator 50 is transmitted to the control piston 65 via the leakage pin 110.
  • the leakage pin 110 further includes an axial movement of the leakage pin 110 in FIG allow the leakage pin bore 105, a first guide play 121, which is designed as a clearance fit.
  • the leakage pin bore 105 is arranged in an intermediate plate 125.
  • the intermediate plate 125 is located above at one
  • Control plate 130 in which the control piston bore 60 is arranged. Below the control plate 130 is applied to this on ⁇ closing plate 135.
  • the high-pressure line 25 extends through the connection plate 135, the control plate 130 and the intermediate plate 125. Underneath the connection plate 135, a nozzle needle housing 140 abuts the latter, in which the high-pressure line 25 ends.
  • a nozzle needle bore 145 is further provided, which extends along the longitudinal axis 20 and in which a nozzle needle sleeve 150 is arranged.
  • the spring chamber 80 is connected via a spring chamber bore 146 with the nozzle needle bore 145.
  • the nozzle needle sleeve 150 peripherally surrounds a nozzle needle 155.
  • the nozzle needle 155 has an upper end face 160 on the upper side, which faces the connection plate 135.
  • the upper end face 160 forms, together with the connection plate 135 in the longitudinal direction 20 and in the radial direction with respect to the longitudinal axis 20, together with the nozzle needle sleeve 150, a second control chamber 160.
  • the second control chamber 160 is connected via a schematically illustrated first connecting bore 165 with the first control chamber 75.
  • a collar 170 is provided on the nozzle needle 155, which is formed substantially perpendicular to the longitudinal axis 20 circumferentially around the nozzle needle 155.
  • a first longitudinal end 180 of the nozzle spring 175 is supported on the nozzle needle sleeve 150 and a second, opposite the longitudinal end 180 arranged longitudinal end 185 of
  • Nozzle spring 175 via a ring 186 on the collar 170 from.
  • the nozzle spring 175 acts on the nozzle needle 155 with a parallel to the longitudinal axis 20 acting away from the second control chamber 160 away acting force.
  • the nozzle needle 155 further has a nozzle tip 190 on a longitudinal side facing away from the upper end face 160. Further, in the region of the nozzle tip 190 from a ⁇ outlet opening 195 is provided which is closed by the nozzle needle tip 190th
  • the high pressure line 25 is standing with a high pressure (1000 to 3000 bar) fuel, such as a rail of a common rail injection system can be filled and thus is part of a high-pressure region 200 of the injector 10 via the high ⁇ pressure line 25, the fuel is promoted to the nozzle needle bore 145.
  • the nozzle needle sleeve 150 and the nozzle needle 155 have a second guide clearance 205. Through the second guide clearance 205, the pressurized fuel from the nozzle needle bore 145 penetrates into the second control chamber 160 with a first fuel leakage flow Ki. Via the first connection bore 165, the first fuel leakage flow Ki is forwarded to the first control chamber 75.
  • the spring chamber 80 is connected via a second connecting bore 210 with the nozzle needle bore 145, so that in the spring chamber 80, the fuel is under high pressure and against the second
  • the control piston 65 has an axial movement of the control piston 65 in the control piston bore 60 a piston clearance 215 through which a second fuel leakage flow K 2 flows in the direction of the first control chamber 75, in which the second
  • Fuel leakage current K 2 combined with the first fuel leakage flow Ki.
  • the fuel leakage flows occur only when the pressure in the first control chamber 75 is smaller than the pressure in the high-pressure line 25.
  • the leakage pin 110 If the leakage pin 110 is displaced downward by an increase in length of the piezoelectric actuator 50 in the direction of the nozzle needle 155, it actuates the control piston 65 and also presses the control piston 65 in the direction of the nozzle needle 155. As a result, the volume of the first control chamber 75 is increased, as a result of which Pressure is reduced, with the pressure equalization fuel off the second control chamber 160 flows via the first connecting bore 165 and thus drops in the second control chamber 160 of the prevailing pressure there. Furthermore, the first and the second fuel leakage flow Ki, K 2 flow into the first control chamber 75.
  • the pressure drop in the second control chamber 160 decreases a force for pressing the nozzle needle 155 against the outlet opening 166, so that the nozzle needle 155 is replaced by the nozzle needle 155 in FIG. delbohrung 145 prevailing pressure on the underside in the area of the nozzle needle tip 190 is raised and the nozzle needle spring 175 is compressed.
  • fuel flows from the nozzle needle bore 145 via the outlet opening 195 into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the piezoelectric actuator 50 is electrically controlled in such a way that it shortens back to its original state.
  • the control piston spring 85 presses the control piston 65 in the direction of the actuator chamber 45, wherein the leakage pin 110 is also pressed in the direction of the actuator chamber 45.
  • the leakage pin 110 follows the axial
  • the volume of the first control chamber 75 is reduced and the fuel contained therein is pressed via the first connecting bore 165 into the second control chamber 160. Furthermore, part of the fuel flows via a third fuel leakage flow K3 into the actuator chamber 45.
  • the increase in pressure causes the pressure is greater by the located in the second control chamber 160 fuel and the force of the SI ⁇ nozzle needle spring 175, as represented by the pressurized fuel in the nozzle needle hole 145 for lifting the nozzle needle 155, so that the nozzle needle 155 again is pressed down so that the nozzle needle tip 190 closes the outlet ⁇ opening 166 in the injector 15.
  • the supply line 225 is arranged at an angle to the longitudinal axis 20 or the leakage pin 110 in FIGS. 3 and 4 and terminates in an upper region of the upper
  • the supply line 225 may also be arranged transversely to the longitudinal axis 20 or end in a lower region of the high-pressure line 25.
  • the oblique arrangement of the feed line 225 has the advantage that the feed line 255 can be introduced through an inserted obliquely drill through the already introduced in the intermediate plate 125 leakage pin bore 105 or the high pressure line 25 to connect the high pressure line 25 with the leakage pin hole 105.
  • the high pressure line 25 supplies the supply line 225 with fuel under high pressure.
  • This fuel sets the fuel in the first guide clearance 121 under the pressure of the high-pressure line 25. This causes the pressure difference at the leakage pin 110 between the high-pressure area 200 and the low-pressure area 52 of the injector 10 to be eliminated. As a result, the low-pressure region 52 is functionally separated from the function of the high-pressure region 200.
  • Fuel leakage flow K3, in the first control chamber 75 via the supply line 225 is zero.
  • the total amount of fuel that flows in the feed line 225 in this state flows in the gap between the leakage pin bore 105 and the leakage pin 110 as fuel leakage flow K 4 into the low-pressure region 52. Since the leakage flow balance condition that the inflowing fuel leakage flow is equal to the outflowing
  • Fuel leakage current is, must be satisfied for the first and second control chamber 75, 160, this means that the sum of fuel leakage flow Ki and fuel leakage flow K 2 must be equal to zero.
  • the second guide play 205 and the piston play 215 it is possible to design the second guide play 205 and the piston play 215 to be of minimal guide play, so that jamming during operation of the injector 10 is avoided.
  • a requirement for minimum leadership game in the piston clearance 215 and second guide clearance 205 to ensure minimum leakage currents are avoided.
  • the first and second guide play 121 and 205 as well as the piston play 215 can be designed for minimally possible play for this state of the injector 10 in order to prevent jamming. Furthermore, it can be avoided that the first and second guide play 121 and 205 as well as the piston play 215 with respect to one by the first and second guide play 121 and 205 and piston play 215 to a
  • FIG. 4 shows a detail A of the injector shown in FIG. 1 according to a second embodiment.
  • the injector 230 is substantially identical to the injector shown in FIG.
  • a throttle 235 is provided in the supply line 225, which adjacent to the
  • Leakage pin hole 110 is arranged. It has also proven to be advantageous if the throttle is arranged at a distance of up to 20 percent of the length of the supply line from the leakage pin bore 105.
  • the throttle 235 has a first cross-sectional area.
  • the first guide play 121 is to ensure a movement of the leakage pin 110 is selected as clearance.
  • the first cross-sectional area is approximately the same size as the second cross-sectional area.
  • the functional robustness of the injector against a possible wear on the leakage pin 110 is minimized by the fact that the first guide game can be optimally adapted to the loading ⁇ loads of the leakage pin 110 in the leakage pin bore 105 121st
  • the first guide play 121 can be selected such that during the up-and-down movement of the fuel located in the second guide game 121 for lubrication does not break off and thus the direct rubbing of the leakage pin 110 can be avoided at the leakage pin bore 105 and at the same time the third Fuel leakage current K3 to the actuator chamber 45 is minimized.
  • FIG. 5 shows a section of the injector 240 shown in FIGS. 1 to 4 according to a third embodiment.
  • the injector 240 is essentially identical to the injector shown in FIGS. 1 to 4.
  • the intermediate plate 125 comprises, in addition to the embodiment shown in FIGS. 1 to 4, a first intermediate plate part 245 and a second intermediate plate part 250.
  • the first intermediate plate part 245 is arranged adjacent to the actuator chamber 45, while the second intermediate plate part 250 rests against the control plate 130 ,
  • a feed line 260 is provided on the end face 255 facing the second intermediate plate part 250, which feed line is formed in a groove shape in the first intermediate plate part 245.
  • the supply line 260 extends radially from the leakage pin 110 outwardly to the high pressure line 25 and connects the leakage pin hole 105 with the high pressure line 25.
  • the groove-like configuration of the feed line 260 has the advantage that they easily, for example, with a milling operation, in the first intermediate plate part 245th can be introduced.
  • the feed line 260 is through the second intermediate plate part 250th closed at the bottom so that the two intermediate plate parts 245, 250 form a channel which connects the leakage pin bore 105 with the high pressure line 25.
  • the feed line 260 may have a rectangular, polygonal, round or trapezoidal cross-section, depending on the desired design.
  • the feed line 260 is disposed in the upper intermediate plate portion 245.
  • the feed line 260 can also be arranged in the lower second intermediate plate part 250 or in both intermediate plate parts 245, 250.
  • the supply line 260 may also consist of several juxtaposed Zulite effet für wet.
  • FIG. 6 shows a detail of the injector shown in FIG. 1 according to a fourth embodiment.
  • the injector 265 is essentially identical to the injector shown in FIG.
  • a throttle 265 is provided in the supply line 260, which is arranged adjacent to the leakage pin bore 105.
  • the throttle 265 is formed in terms of their dimensions similar to the throttle explained in Figure 4.
  • the throttle 265, as also explained above, spaced from the leakage pin bore 105 are arranged. In this way, the fuel leakage flow K3 can be minimized particularly well in the dynamic operation of the injector 265. Further, as explained above, the wear of the leakage pin 110 in the leakage pin bore 105 can be minimized.
  • the above-mentioned embodiments of the injector 10, 230, 240, 265 also have the advantage that the second guide play 205 or the piston play 215 can be selected independently of the first guide play 121 between the leakage pin 110 and the leakage pin bore 105.
  • the guide plays 121, 205 and the piston play 215 can each be adapted optimally to the respective task of the component, for example control piston 65 or the nozzle needle sleeve 150.
  • second guide play 205 and / or the piston clearance 215 is significantly reduced compared to the injectors known in the art, so that the rigidity of the control piston 65 is increased in the control piston bore 60 and at the same time a dead time of the injector is reduced.
  • the robustness of the injector 10, 230, 240, 265 is increased, so that the injector 10, 230, 240, 265 has a longer service life, since the wear on the leakage pen 111 has almost no effect on the behavior of the control piston 65 or the control of the Nozzle needle 155 has.
  • the leakage within the injector 10, 230, 240, 265 is reduced by the closely selected guide plays 205, 121 and / or the reduced piston play 210. This also has the consequence that particles, for example, within the
  • the throttle 235, 265 can also be arranged adjacent to the high-pressure line 25. It is also conceivable that the first cross-sectional area of the throttle 235, 265 is nominally greater than the second cross-sectional area of the first guide clearance 121.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor (10) mit einem Injektorgehäuse (15), einem Aktor (50) und einer Düsennadel (155), wobei der Aktor (50) in einem Aktorraum (45) des Injektorgehäuses (15) angeordnet ist, wobei das Injektorgehäuse (15) eine Steuerkolbenbohrung (60) umfasst, in der ein Steuerkolben (65) angeordnet ist, wobei eine Leckagestiftbohrung (105) zwischen dem Aktorraum (45) und der Steuerkolbenbohrung (60) vorgesehen ist, in der ein Leckagestift (110) angeordnet ist, der den Steuerkolben (65) mit dem Aktor (50) koppelt, wobei der Steuerkolben (65) in hydraulischer Wirkverbindung zum Öffnen oder Schließen einer Auslassöffnung (195) des Injektorgehäuses (15) mittels der Düsennadel (155) steht, wobei eine Hochdruckleitung (25) vorgesehen ist, die zum Transport eines unter Druck stehendem Kraftstoff zu der Düsennadel (155) ausgelegt ist, wobei eine Zuführleitung (225; 260) in dem Injektorgehäuse (15) vorgesehen ist, die die Leckagestiftbohrung (105) mit der Hochdruckleitung (25) verbindet.

Description

Beschreibung
Inj ektor Die Erfindung betrifft einen Injektor mit einem Injektorgehäuse, einem Aktor und einer Düsennadel, wobei der Aktor in einem Aktorraum des Injektorgehäuses angeordnet ist, wobei das Injektorgehäuse eine Steuerkolbenbohrung umfasst, in der ein Steuerkolben angeordnet ist, wobei eine Leckagestiftbohrung zwischen dem Aktorraum und der Steuerkolbenbohrung vorgesehen ist, in der ein Leckagestift angeordnet ist, der den Steuerkolben mit dem Aktor koppelt, wobei der Steuerkolben in hydraulischer Wirkverbindung zum Öffnen oder Schließen einer Auslassöffnung des Injektorgehäuses mit der Düsennadel steht, wobei eine Hochdruckleitung vorgesehen ist, die zum Transport eines unter Druck stehendem Kraftstoff zu der Düsennadel ausgelegt ist.
Es sind Injektoren zur Einspritzung von Kraftstoff in einem Brennraum einer Brennkammer bekannt, die ein Injektorgehäuse einen Piezoaktor und eine Düsennadel umfassen. Der Piezoaktor ist in einem Aktorraum des Injektorgehäuses angeordnet. Das
Injektorgehäuse umfasst eine Steuerkolbenbohrung, in der ein Steuerkolben angeordnet ist. Zwischen dem Aktorraum und der Steuerkolbenbohrung ist eine Leckagestiftbohrung vorgesehen, in der ein Leckagestift angeordnet ist, der den Steuerkolben mit dem Piezoaktor koppelt. Des Weiteren ist eine Hochdruckleitung vorgesehen, die zum Transport eines unter Druck stehenden Kraftstoffes zu der Düsennadel ausgelegt ist. Dieser Injektor erfordert im Bereich der Leckagestiftbohrung ein genau abge- stimmtes Passungsspiel zwischen Leckagestiftbohrung und
Leckagestift welches aufwendig in der Herstellung herzustellen ist. Ferner ist diese Passung weiterhin an ein Passungsspiel zwischen dem Steuerkolben und der Steuerkolbenbohrung anzupassen, sodass die Funktion zur Betätigung der Düsennadel gewährleistet ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung einen verbesserten Injektor bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mittels der Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben . Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass ein verbesserter Injektor dadurch bereitgestellt werden kann, dass der Injektor ein Injektorgehäuse, einen Aktor und eine Düsennadel umfasst. Der Aktor ist in einem Aktorräum des Inj ektorgehäuses angeordnet . Das Injektorgehäuse umfasst eine Steuerkolbenbohrung, in der ein Steuerkolben angeordnet ist, wobei eine Leckagestiftbohrung zwischen dem Aktorraum und der Steuerkolbenbohrung vorgesehen ist, in der ein Leckagestift angeordnet ist, der den Steuerkolben mit dem Aktor koppelt. Der Steuerkolben steht in hydraulischer Wirkverbindung zum Öffnen oder Schließen einer Auslassöffnung des Injektorgehäuses mit der Düsennadel. Ferner ist eine
Hochdruckleitung vorgesehen, die zum Transport eines unter Druck stehendem Kraftstoff zu der Düsennadel ausgelegt ist. Des Weiteren ist eine Zuführleitung in dem Injektorgehäuse vorgesehen, die die Leckagestiftbohrung mit der Hochdruckleitung verbindet.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Einstellungen der Toleranzen des Paarungsspiels zwischen dem Leckagestift und der Leckagestiftbohrung sowie des Steuerkolbens zu der Steuer- kolbenbohrung funktional voneinander getrennt werden und nicht mehr abhängig voneinander aufeinander abgestimmt werden müssen. Dadurch kann die Fertigung des Injektors vereinfacht werden. Ferner können engere Passungsspielräume sowohl für den
Leckagestift als auch für die Leckagestiftbohrung als auch für den Steuerkolben und die Steuerkolbenbohrung gewählt werden, sodass die Steifigkeit des Injektors erhöht wird und somit eine Todzeit des Injektors reduziert wird. Des Weiteren wird eine höhere Robustheit über die Lebensdauer des Injektors ermöglicht, da ein verschlissener Leckagestift bzw. eine verschlissene Leckagestiftbohrung im Wesentlichen keine weiteren Auswirkungen auf das Betriebsverhalten des Injektors hat. Durch die Mög¬ lichkeit die Passungsspiele des Leckagestiftes zu der
Leckagestiftbohrung bzw. des Steuerkolbens zu der Steuerkol- benbohrung eng zu wählen, erfolgt über diese Passungsspiele zwischen dem Leckagestift und der Leckagestiftbohrung bzw. dem Steuerkolben und der Steuerkolbenbohrung eine geringe Leckage bzw. ein geringer Kraftstofffluss , sodass eine deutlich ge- ringere Anzahl von Partikeln zwischen dem Steuerkolben und der Steuerkolbenbohrung bzw. dem Leckagestift und der
Leckagestiftbohrung geschleust werden und somit ferner der Verschleiß zwischen dem Leckagestift und der Leckagestiftbohrung bzw. dem Steuerkolben und der Steuerkolbenbohrung zusätzlich reduziert wird.
Besonders vorteilhaft ist, wenn der Steuerkolben an einer dem Leckagestift zugewandten ersten Stirnseite zusammen mit der Steuerkolbenbohrung einen ersten Steuerraum ausbildet, wobei stirnseitig an der Düsennadel ein zweiter Steuerraum vorgesehen ist, wobei der erste Steuerraum mit dem zweiten Steuerraum über eine Verbindungsbohrung verbunden ist, um eine Hubbewegung der Düsennadel zu steuern. Besonders einfach kann ein erster Steuerraum dadurch begrenzt werden, dass eine Düsennadelhülse vorgesehen ist, wobei die Düsennadelhülse und die Düsennadel ein erstes Führungsspiel ausbilden, durch das ein erster Kraftstoffleckagestrom zu dem zweiten Steuerraum hindurchzutreten vermag.
In einer weiteren Ausführungsform bilden der Steuerkolben und die Steuerkolbenbohrung ein Kolbenspiel aus, durch das ein zweiter Kraftstoffleckagestrom in den ersten Steuerraum hindurchzutreten vermag, wobei zwischen dem Leckagestift und der
Leckagestiftbohrung ein zweites Führungsspiel vorgesehen ist, durch das ein dritter Kraftstoffleckagestrom in den Aktorraum hindurch zu treten vermag.
Die Zuführleitung kann einfach hergestellt werden, wenn zwischen dem Aktorraum und der Steuerkolbenbohrung eine Zwischenplatte vorgesehen ist, in der die Zuführleitung und die
Leckagestiftbohrung angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfasst die Zwischenplatte wenigstens einen ersten und einen zweiten Zwischenplattenteil, wobei die Zuführleitung nutförmig in wenigstens dem ersten Zwischenplattenteil angeordnet ist und durch den zweiten Zwischenplattenteil verschlossen ist.
Auf diese Weise kann die Zuführleitung beispielsweise mittels eines Fräsverfahrens einfach in die Zwischenplatte bzw. in den Injektor eingebracht werden. Besonders kurze Bearbeitungszeit zur Herstellung der Zuführ¬ leitung wird dann benötigt, wenn die Zuführleitung im Wesentlichen senkrecht zur Hochdruckleitung und/oder der
Leckagestiftbohrung angeordnet ist. In einer weiteren Ausführungsform ist die Zuführleitung im Wesentlichen schräg zur Hochdruckleitung und/oder zur
Leckagestiftbohrung angeordnet ist, wobei die Zuführleitung in einen oberen oder unteren Bereich der Hochdruckleitung mündet. Auf diese Weise kann die Zuführleitung beispielsweise auf einfache Weise mittels eines Bohrvorgangs in die Zwischenplatte eingebracht werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist in der Zuführleitung eine Drossel vorgesehen. Auf diese Weise kann auf einfache Weise die Querschnittsfläche zum Durchfluss von Treibstoff definiert in der Zuführleitung festgelegt werden.
Als besonders Vorteilhaft hat sich herausgestellt, wenn die Drossel angrenzend an die Leckagestiftbohrung in der Zuführleitung angeordnet ist.
Ein besonders gutes Betriebsverhalten und eine besonders niedrige Leckage und damit ein besonders energieeffizienter Injektor kann dann bereitgestellt werden, wenn die Drossel eine erste Querschnittsfläche aufweist und der Leckagestift und die Leckagestiftbohrung eine zweite Querschnittsfläche in einer Ebene quer zu einer Längsachse des Injektors ausbilden, wobei die erste Querschnittsfläche die gleiche Größe wie die zweite Querschnittsfläche aufweist.
Besonders vorteilhaft ist ferner, wenn der der Aktor als Piezoaktor ausgebildet ist. Auf diese Weise kann eine besonders schnelle Reaktionszeit und ein hoher Betätigungsdruck zur Betätigung des Leckagestiftes bereitgestellt werden.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet werden.
Dabei zeigen:
Figur 1 einen Längsschnitt durch einen unteren Abschnitt eines Injektor gemäß einer ersten Ausführungsform,
Figur 2 einen Längsschnitt durch einen oberen Abschnitt des in Figur 1 gezeigten Injektors, Figur 3 ein Ausschnitt des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Inj ektors ,
Figur 4 einen Ausschnitt eines Injektors gemäß einer zweiten Ausführungsform
Figur 5 ein Ausschnitt eines Injektors gemäß einer dritten Ausführungsform, und
Figur 6 ein Ausschnitt eines Injektors gemäß einer vierten Ausführungsform.
Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch einen unteren Abschnitt eines Injektors 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch einen oberen Bereich 11 des in Figur 1 gezeigten Injektors 10 und Figur 3 ein Ausschnitt A des in den Figuren 1 und 2 gezeigten Injektors 10, wobei der Ausschnitt A in Figur 1 mittels einer strichlierten Linie markiert ist. Im Folgenden sollen die Figuren 1 bis 3 gemeinsam erläutert werden.
Der Injektor 10 kann zum Einspritzen von Kraftstoff, insbesondere von einem Dieselkraftstoff, in eine Brennkraftmaschine, die ein Common Rail Einspritzsystem umfasst, dienen. Der Injektor 10 weist ein Injektorgehäuse 15 auf. Das Injektorgehäuse 15 umfasst eine sich parallel zu einer Längsachse 20 erstreckende Hoch¬ druckleitung 25, der über einen Hockdruckanschluss 30 unter hohem Druck stehender Kraftstoff zugeführt werden kann. Der Hoch- druckanschluss 30 ist in einem oberen Bereich 11 angeordnet. Ferner ist im oberen Bereich 11 des Injektorgehäuses 15 ein Leckageanschluss 40 zur Rückführung von Kraftstoff in einen Kraftstofftank des Kraftfahrzeugs vorgesehen. Weiter weist das Injektorgehäuse 15 im oberen Bereich 11 des Injektors 10 einen Aktorraum 45 auf, in dem ein Piezoaktor 50 angeordnet ist. Alternativ zum Piezoaktor 50 wäre auch ein magnetostriktiv ausgebildeter Aktor im Aktorraum 45 anordbar. Der Aktorraum 45 weist ferner eine Leckageverbindung 51 zum Leckageanschluss 40 auf und ist somit Teil eines Nieder¬ druckbereichs 52 des Injektors 10. Der Piezoaktor 50 ist bevorzugterweise als voll aktiver Piezostapel ausgebildet und weist in etwa eine zylindrische Form auf und wird über einen elektrischen Anschluss 54 mit einer elektrischen Spannung versorgt, um eine Länge des Piezoaktors 50 in Längsrichtung, also in Richtung der Längsachse 20, zu verändern. In einem in Figur 1 unterhalb des oberen Bereichs 11 angeordneten unteren Bereich 55 des Injektorgehäuses 15 weist der Injektor 10 eine Steu¬ erkolbenbohrung 60 auf, in der ein Steuerkolben 65 angeordnet ist.
Der Steuerkolben 65 weist eine erste Stirnseite 70 auf, die dem Piezoaktor 50 zugewandt ist. Die erste Stirnseite 70 bildet zusammen mit der Steuerkolbenbohrung 60 einen ersten Steuerraum 75 aus. Gegenüberliegend zu der ersten Stirnseite 70 bildet der Steuerkolben 65 mit einer zweiten Stirnseite 76 in der Steuerkolbenbohrung 60 einen Federraum 80 aus. Der Steuerkolben 65 ist dabei zwischen dem ersten Steuerraum 75 und dem Federraum 80 in Richtung der Längsachse 20 beweglich angeordnet.
Im Federraum 80 ist eine Steuerkolbenfeder 85 vorgesehen, die beispielsweise als Spiraldruckfeder ausgebildet ist. Dabei ist ein erstes Längsende 90 der Steuerkolbenfeder 85 der zweiten Stirnseite 76 des Steuerkolbens 65 zugewandt und stützt sich an dieser ab. Ein zweites Längsende 100 der Steuerkolbenfeder 85 stützt sich an einer unteren Stirnfläche 104, die der zweiten Stirnseite 90 des Steuerkolbens 65 zugewandt ist, der Steu- erkolbenbohrung 60 ab. Die Steuerkolbenfeder 85 beaufschlagt den Steuerkolben 65 mit einer in Richtung des ersten Steuerraums 75 parallel zur Längsachse 20 wirkenden Kraft.
Es wird betont, dass der in den Figuren 1 und 2 gezeigte Steuerkolben 65 zwar unterschiedlich ausgebildet, jedoch funktionell identisch ist. Die in den Figuren 3 bis 6 gezeigte Ausgestaltung des Steuerkolbens 65, wobei der Kolbenraum 80 als Bohrung in dem Steuerkolben 65 zur Aufnahme der Steuerkolbenfeder 85 ausgebildet ist, bietet jedoch den Vorteil, dass die Feder 85 vollständig in der Steuerplatte 130 untergebracht werden kann.
Zwischen dem Aktorraum 45 und dem ersten Steuerraum 75 der Steuerkolbenbohrung 60 ist eine Leckagestiftbohrung 105 angeordnet. In der Leckagestiftbohrung 105 ist ferner ein
Leckagestift 110 angeordnet, der an einer dritten Stirnseite 115 an dem Piezoaktor 50 und mit einer vierten Stirnseite 120 des Leckagestiftes 110 an der ersten Stirnseite 70 des Steuerkolbens 65 anliegt. Die Länge des Leckagestifts 110 bzw. der
Leckagestiftbohrung 105 ist derart gewählt, dass bei einer Erhöhung der Länge des Piezoaktors 50 in Richtung der Längsachse 20 die Längenänderung des Piezoaktors 50 über dem Leckagestift 110 an den Steuerkolben 65 übertragen wird. Der Leckagestift 110 weist ferner, um eine axiale Bewegung des Leckagestifts 110 in der Leckagestiftbohrung 105 zu ermöglichen, ein erstes Führungsspiel 121 auf, das als Spielpassung ausgebildet ist.
Die Leckagestiftbohrung 105 ist in einer Zwischenplatte 125 angeordnet. Die Zwischenplatte 125 liegt oberhalb an einer
Steuerplatte 130 an, in der die Steuerkolbenbohrung 60 angeordnet ist. Unterhalb der Steuerplatte 130 liegt an dieser eine An¬ schlussplatte 135 an. Durch die Anschlussplatte 135, die Steuerplatte 130 und die Zwischenplatte 125 erstreckt sich die Hochdruckleitung 25. Unterhalb an der Anschlussplatte 135 liegt an dieser ein Düsennadelgehäuse 140 an, in der die Hochdruckleitung 25 endet.
In dem Düsennadelgehäuse 140 ist ferner eine Düsennadelbohrung 145 vorgesehen, die entlang der Längsachse 20 verläuft und in der eine Düsennadelhülse 150 angeordnet ist. Dabei ist der Federraum 80 über eine Federraumbohrung 146 mit der Düsennadelbohrung 145 verbunden. Die Düsennadelhülse 150 umgreift umfangsseitig eine Düsennadel 155. Die Düsennadel 155 weist oberseitig eine obere Stirnfläche 160 auf, die der Anschlussplatte 135 zugewandt ist. Die obere Stirnfläche 160 bildet zusammen mit der Anschlussplatte 135 in Längsrichtung 20 und in radialer Richtung bezogen auf die Längsachse 20 zusammen mit der Düsennadelhülse 150 einen zweiten Steuerraum 160 aus. Der zweite Steuerraum 160 ist über eine schematisch dargestellte erste Verbindungsbohrung 165 mit dem ersten Steuerraum 75 verbunden.
Unterhalb der Düsennadelhülse 150 ist an der Düsennadel 155 ein Kragen 170 vorgesehen, der im Wesentlichen senkrecht zu der Längsachse 20 umlaufend um die Düsennadel 155 ausgebildet ist. Zwischen dem Kragen 170 und der Düsennadelhülse 150 ist eine Düsenfeder 175, die beispielsweise als Spiraldruckfeder aus¬ gebildet ist, angeordnet. Dabei stützt sich ein erstes Längsende 180 der Düsenfeder 175 an der Düsennadelhülse 150 und ein zweites, gegenüber dem Längsende 180 angeordnetes Längsende 185 der
Düsenfeder 175 über einen Ring 186 an dem Kragen 170 ab. Die Düsenfeder 175 beaufschlagt die Düsennadel 155 mit einer parallel zur Längsachse 20 wirkenden vom zweiten Steuerraum 160 weg- wirkenden Kraft. Die Düsennadel 155 weist ferner an einer der oberen Stirnfläche 160 abgewandten Längsseite eine Düsenspitze 190 auf. Ferner ist im Bereich der Düsenspitze 190 eine Aus¬ lassöffnung 195 vorgesehen, die durch die Düsennadelspitze 190 verschlossen wird.
Die Hochdruckleitung 25 ist mit einem unter hohem Druck (1000 bis 3000 bar) stehenden Kraftstoff, beispielsweise aus einem Rail eines Common-Rail-Einspritzsystems , füllbar und ist somit Teil eines Hochdruckbereichs 200 des Injektors 10. Über die Hoch¬ druckleitung 25 wird der Kraftstoff zur Düsennadelbohrung 145 gefördert. Die Düsennadelhülse 150 und die Düsennadel 155 weisen ein zweites Führungsspiel 205 auf. Durch das zweite Führungsspiel 205 dringt der unter Druck stehende Kraftstoff aus der Dü- sennadelbohrung 145 in den zweiten Steuerraum 160 mit einem ersten Kraftstoffleckagestrom Ki ein. Über die erste Verbindungsbohrung 165 wird der erste Kraftstoffleckagestrom Ki zum ersten Steuerraum 75 weitergeleitet. Der Federraum 80 ist über eine zweite Verbindungsbohrung 210 mit der Düsennadelbohrung 145 verbunden, so dass im Federraum 80 der Kraftstoff unter hohem Druck steht und gegen die zweite
Stirnseite 76 des Steuerkolbens 65 drückt. Der Steuerkolben 65 weist um eine axiale Bewegung des Steuerkolbens 65 in der Steuerkolbenbohrung 60 ein Kolbenspiel 215 auf, durch welches ein zweiter Kraftstoffleckagestrom K2 in Richtung des ersten Steuerraums 75 strömt, in dem sich der zweite
Kraftstoffleckagestrom K2 mit dem ersten Kraftstoffleckagestrom Ki vereint. Dabei treten die Kraftstoffleckageströme nur dann auf, wenn der Druck im ersten Steuerraum 75 kleiner dem Druck in der Hochdruckleitung 25 ist.
Wird der Leckagestift 110 durch eine Längenvergrößerung des Piezoaktors 50 nach unten in Richtung der Düsennadel 155 verschoben, so betätigt dieser den Steuerkolben 65 und drückt den Steuerkolben 65 ebenso in Richtung der Düsennadel 155. Dadurch wird das Volumen des ersten Steuerraums 75 vergrößert, wodurch sich der Druck reduziert, wobei zum Druckausgleich Kraftstoff aus dem zweiten Steuerraum 160 über die erste Verbindungsbohrung 165 nachströmt und somit in dem zweiten Steuerraum 160 der dort vorherrschende Druck abfällt. Ferner strömen auch der erste und der zweite Kraftstoffleckagestrom Ki, K2 in den ersten Steuerraum 75. Durch den Druckabfall im zweiten Steuerraum 160 nimmt eine Kraft zum Anpressen der Düsennadel 155 gegen die Auslassöffnung 166 ab, sodass die Düsennadel 155 durch den in der Düsenna- delbohrung 145 vorherrschenden Druck unterseitig im Bereich der Düsennadelspitze 190 angehoben wird und die Düsennadelfeder 175 gestaucht wird. Durch das Anheben strömt aus der Düsennadel- bohrung 145 über die Auslassöffnung 195 Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine.
Um die Auslassöffnung 195 bzw. das Ausströmen von Kraftstoff durch die Auslassöffnung 195 zu unterbinden, wird der Piezoaktor 50 derart elektrisch angesteuert, dass dieser sich wieder in seinen Ursprungszustand verkürzt. Die Steuerkolbenfeder 85 drückt den Steuerkolben 65 in Richtung des Aktorraums 45, wobei der Leckagestift 110 ebenso in Richtung des Aktorraums 45 gedrückt wird. Der Leckagestift 110 folgt dabei der axialen
Verkürzung des Piezoaktors 50. Dabei wird das Volumen des ersten Steuerraums 75 verkleinert und der darin befindliche Kraftstoff über die erste Verbindungsbohrung 165 in den zweiten Steuerraum 160 gedrückt. Ferner fließt ein Teil des Kraftstoffs über einen dritten Kraftstoffleckagestrom K3 in den Aktorraum 45 ab. Der Druckanstieg bewirkt, dass der Druck durch den im zweiten Steuerraum 160 befindlichen Kraftstoff und die Kraft der Dü¬ sennadelfeder 175 größer ist, als die durch den unter Druck stehenden Kraftstoff in der Düsennadelbohrung 145 zum Anheben der Düsennadel 155, so dass die Düsennadel 155 wieder nach unten gedrückt wird, so dass die Düsennadelspitze 190 die Auslass¬ öffnung 166 im Injektorgehäuse 15 schließt.
Ferner ist eine Zuführleitung 225 zwischen der
Leckagestiftbohrung 105 und der Hochdruckleitung 75 in der
Zwischenplatte 125 vorgesehen. Die Zuführleitung 225 ist in den Figuren 3 und 4 schräg zur Längsachse 20 bzw. zum Leckagestift 110 angeordnet und endet in einem oberen Bereich der Hoch- druckleitung 25. Selbstverständlich kann die Zuführleitung 225 auch quer zur Längsachse 20 angeordnet sein oder in einem unteren Bereich der Hochdruckleitung 25 enden. Die schräge Anordnung der Zuführleitung 225 hat den Vorteil, dass die Zuführleitung 255 durch einen schräg angesetzten Bohrer durch die bereits in die Zwischenplatte 125 eingebrachte Leckagestiftbohrung 105 oder die Hochdruckleitung 25 eingebracht werden kann, um die Hochdruckleitung 25 mit der Leckagestiftbohrung 105 zu verbinden. Die Hochdruckleitung 25 versorgt die Zuführleitung 225 mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff. Dieser Kraftstoff setzt den im ersten Führungsspiel 121 befindlichen Kraftstoff unter den Druck der Hochdruckleitung 25. Dies bewirkt, dass die Druckdifferenz am Leckagestift 110 zwischen dem Hochdruckbereich 200 und dem Niederdruckbereich 52 des Injektors 10 eliminiert wird. Dies hat zur Folge, dass der Niederdruckbereich 52 funktional von der Funktion des Hochdruckbereichs 200 getrennt wird.
Im Falle eines geschlossenen Injektors 10 herrscht an einer Vereinigung von der Leckagestiftbohrung 105 mit der Zuführleitung 225 ebenso wie im ersten Steuerraum 75 Raildruck vor, so dass ein Zustrom von Kraftstoff, bezeichnet als
Kraftstoffleckagestrom K3, in den ersten Steuerraum 75 über die Zuführleitung 225 gleich null ist. Die gesamte Kraftstoffmenge, welche in diesem Zustand in der Zuführleitung 225 strömt, fließt im Spalt zwischen Leckagestiftbohrung 105 und Leckagestift 110 als Kraftstoffleckagestrom K4 in den Niederdruckbereich 52 ab. Da die Leckagestrombilanzbedingung, dass der zufließende Kraftstoffleckagestrom gleich dem abfließenden
Kraftstoffleckagestrom ist, für den ersten und zweiten Steuerraum 75, 160 erfüllt sein muss, bedeutet dies, dass auch die Summe aus Kraftstoffleckagestrom Ki und Kraftstoffleckagestrom K2 gleich null sein muss. Dadurch ist es möglich, das zweite Führungsspiel 205 und das Kolbenspiel 215 auf minimales Füh- rungsspiel auszulegen, so dass ein Verklemmen während eines Betriebes des Injektors 10 vermieden wird. Ebenso kann eine Forderung an Mindestführungsspiel in dem Kolbenspiel 215 bzw. dem zweiten Führungsspiel 205 zur Gewährleistung von Mindestleckageströmen vermieden werden.
Im Falle eines geöffneten Injektors 10 herrscht im ersten und zweiten Steuerraum 75, 160 ein Druck, der kleiner ist als der Raildruck. Dieses Druckgefälle führt dazu, dass alle drei Kraftstoffleckageströme Ki, K2 und K3 in den ersten und zweiten Steuerraum 75, 160 eintreten. Durch das Vorsehen der Zuführleitung 225 kann auch für diesen Zustand des Injektors 10 das erste und zweite Führungsspiel 121 und 205 sowie das Kolbenspiel 215 auf minimal mögliches Spiel ausgelegt werden, um ein Klemmen zu verhindern. Ferner kann vermieden werden, dass das erste und zweite Führungsspiel 121 und 205 sowie das Kolbenspiel 215 hinsichtlich jeweils eines durch das erste bzw. zweite Füh- rungsspiel 121 und 205 bzw. Kolbenspiel 215 an einen
Mindestleckagestrom anzupassen sind. Dadurch kann die Auslegung des Injektors 10 vereinfacht werden.
Figur 4 zeigt einen Ausschnitt A des in Figur 1 gezeigten Injektors gemäß einer zweiten Ausführungsform. Der Injektor 230 ist im Wesentlichen identisch zu dem in Figur 3 gezeigten Injektor ausgebildet. Zusätzlich ist jedoch in der Zuführleitung 225 eine Drossel 235 vorgesehen, die angrenzend an die
Leckagestiftbohrung 110 angeordnet ist. Auch als vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Drossel in einem Abstand von bis zu 20 Prozent der Länge der Zuführleitung von der Leckagestiftbohrung 105 angeordnet ist. Die Drossel 235 weist dabei eine erste Querschnittsfläche auf. Das erste Führungsspiel 121 ist um eine Bewegung des Leckagestifts 110 zu gewährleisten als Spielpassung gewählt ist. Dadurch ist ein Spalt zwischen dem Leckagestift 110 und der Leckagestiftbohrung 105. In einer Ebene senkrecht zur Längsachse 20 bildet der Spalt eine Ringfläche mit einer zweiten Querschnittsfläche. Die erste Querschnittsfläche ist dabei etwa gleich groß zur zweiten Querschnittsfläche. Auf diese Weise kann besonders einfach der Kraftstoffleckagestrom K3 über das erste Führungsspiel 121 minimiert werden, da durch die Zuführleitung 225 nur der Kraftstoffleckagestrom K3, der in den Aktorraum 45 abfließt, ausgeglichen wird, sodass der Injektor einen besonders hohen Wirkungsgrad, insbesondere im dynamischen Betrieb, aufweist. Da durch die Zuführleitung 225 der Druck im ersten Steuerraum dem Druck in der Düsennadelbohrung 145 entspricht, wird ein Abfluss von Kraftstoff aus dem ersten Steuerraum über Leckage in Richtung der Düsennadelbohrung 145 ebenso vermieden. Ferner wird die funktionale Robustheit des Injektors gegenüber einem möglichen Verschleiß am Leckagestift 110 dadurch minimiert, dass das erste Führungsspiel 121 optimal an die Be¬ lastungen des Leckagestifts 110 in der Leckagestiftbohrung 105 angepasst werden kann. Insbesondere kann das erste Führungsspiel 121 derart gewählt werden, dass während der Auf-und-Ab-Bewegung der im zweiten Führungsspiel 121 befindliche Kraftstoff zur Schmierung nicht abreißt und somit das direkte Reiben des Leckagestifts 110 an der Leckagestiftbohrung 105 vermieden werden kann und gleichzeitig der dritte Kraftstoffleckagestrom K3 zum Aktorraum 45 hin minimiert ist.
Figur 5 zeigt einen Ausschnitt eines des in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Injektors 240 gemäß einer dritten Ausführungsform. Der Injektor 240 ist dabei im Wesentlichen identisch zu dem in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Injektor ausgebildet.
Die Zwischenplatte 125 umfasst zusätzlich zu der in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform einen ersten Zwischenplat- tenteil 245 und einen zweiten Zwischenplattenteil 250. Dabei ist der erste Zwischenplattenteil 245 angrenzend an den Aktorraum 45 angeordnet, während der zweite Zwischenplattenteil 250 an der Steuerplatte 130 anliegt. In dem ersten Zwischenplattenteil 245 ist an der zum zweiten Zwischenplattenteil 250 zugewandten Stirnseite 255 eine Zuführleitung 260 vorgesehen, die nutförmig in dem ersten Zwischenplattenteil 245 ausgebildet ist. Die Zuführleitung 260 erstreckt sich dabei radial vom Leckagestift 110 nach außen hin zur Hochdruckleitung 25 und verbindet die Leckagestiftbohrung 105 mit der Hochdruckleitung 25. Die nutförmige Ausgestaltung der Zuführleitung 260 hat den Vorteil, dass sie einfach, beispielsweise mit einem Fräsvorgang, in den ersten Zwischenplattenteil 245 eingebracht werden kann. Die Zuführleitung 260 wird durch den zweiten Zwischenplattenteil 250 unterseitig verschlossen, sodass die beiden Zwischenplattenteile 245, 250 einen Kanal ausbilden, der die Leckagestiftbohrung 105 mit der Hochdruckleitung 25 verbindet. Die Zuführleitung 260 kann je nach Ausgestaltungswunsch einen rechteckförmigen, polygonförmigen, runden oder trapezförmigen Querschnitt aufweisen .
In der Ausführungsform ist die Zuführleitung 260 im oberen Zwischenplattenteil 245 angeordnet. Selbstverständlich kann die Zuführleitung 260 auch im unteren zweiten Zwischenplattenteil 250 oder in beiden Zwischenplattenteilen 245, 250 angeordnet sein. Selbstverständlich kann die Zuführleitung 260 auch aus mehreren nebeneinander verlaufenden Zuführleitungsteilen bestehen .
Figur 6 zeigt einen Ausschnitt des in Figur 1 gezeigten Injektors gemäß einer vierten Ausführungsform. Der Injektor 265 ist dabei im Wesentlichen identisch zu dem in Figur 5 gezeigten Injektor ausgebildet. Zusätzlich ist dabei in der Zuführleitung 260 eine Drossel 265 vorgesehen, die angrenzend an Leckagestiftbohrung 105 angeordnet ist. Die Drossel 265 ist dabei hinsichtlich ihrer Dimensionierung ähnlich wie die in Figur 4 erläuterte Drossel ausgebildet. Alternativ kann die Drossel 265, wie auch wie oben erläutert, beabstandet zur Leckagestiftbohrung 105 angeordnet werden. Auf diese Weise kann der Kraftstoffleckagestrom K3 im dynamischen Betrieb des Injektors 265 besonders gut minimiert werden. Ferner kann ebenso wie oben erläutert der Verschleiß des Leckagestifts 110 in der Leckagestiftbohrung 105 minimiert werden .
Die oben genannten Ausführungsformen des Injektors 10, 230, 240, 265 haben ferner den Vorteil, dass das zweite Führungsspiel 205 bzw. das Kolbenspiel 215 unabhängig zum ersten Führungsspiel 121 zwischen dem Leckagestift 110 und der Leckagestiftbohrung 105 gewählt werden können. Dadurch können die Führungsspiele 121, 205 bzw. das Kolbenspiel 215 jeweils optimal an die jeweilige Aufgabe der Komponente, beispielsweise Steuerkolbens 65 oder der Dü- sennadelhülse 150, angepasst werden. Ferner ist möglich, das zweite Führungsspiel 205 und/oder das Kolbenspiel 215 gegenüber dem in Stand der Technik bekannten Injektoren deutlich reduziert wird, so dass die Steifigkeit des Steuerkolbens 65 in der Steuerkolbenbohrung 60 erhöht wird und gleichzeitig eine Todzeit des Injektors reduziert wird. Ferner wird die Robustheit des Injektors 10, 230, 240, 265 erhöht, sodass der Injektor 10, 230, 240, 265 eine höhere Lebensdauer aufweist, da der Verschleiß am Leckagestift 111 nahezu keine Auswirkung auf das Verhalten des Steuerkolbens 65 bzw. der Ansteuerung der Düsennadel 155 hat.
Durch die enger gewählten Führungsspiele 205, 121 und/oder das reduzierte Kolbenspiel 210 wird die Leckage innerhalb des Injektors 10, 230, 240, 265 reduziert. Dies hat weiterhin zur Folge, dass Partikel, die beispielsweise innerhalb des
Kraftstoffs trotz Kraftstofffilter in den Injektor eingebracht wurden oder Partikel aus einem Verschleiß der Hochdruckpumpe oder des Injektors 10, 230, 240, 265, deutlich weniger in das Führungsspiele 205, 121 und/oder in das Kolbenspiel 210 ein¬ geschleust werden und dort weiteren Verschleiß verursachen können.
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. So kann beispielsweise die Drossel 235, 265 auch angrenzend an die Hochdruckleitung 25 angeordnet werden. Auch ist denkbar, dass die erste Querschnittsfläche der Drossel 235, 265 nominell größer als die zweite Querschnittsfläche des ersten Führungsspiels 121 ist. Bezugs zeichenliste
10 Inj ektor
11 oberer Bereich
15 Inj ektorgehäuse
20 Längsachse
25 Hochdruckleitung
30 Hochdruckanschluss
40 Leckageanschluss
45 Aktorraum
50 Piezoaktor
51 Leckage erbindung
52 Niederdruckbereich
54 elektrischer Anschluss
55 unterer Bereich
60 SteuerkoIbenbohrung
65 Steuerkolben
70 erste Stirnseite
75 erster Steuerraum
76 zweite Stirnseite
80 Federraum
85 Steuerkolbenfeder
90 erstes Längsende
100 zweites Längsende
104 untere Stirnseite
105 Leckagestiftbohrung
110 Leckagestift
115 dritte Stirnseite
120 vierte Stirnseite
121 erstes Führungsspiel
125 Zwischenplatte
130 Steuerplatte
135 Anschlussplatte
140 Düsennadelgehäuse
145 Düsennadelbohrung
150 Düsennadelhülse
155 Düsenadel
160 zweiter Steuerraum 165 erste Verbindungsbohrung
166 Auslassöffnung
170 Kragen
175 Düsenfeder
180 erstes Längsende
185 zweites Längsende
186 Ring
190 Düsennadelspitze
200 Hochdruckbereich
205 zweites Führungsspiel
210 zweite Verbindungsbohrung
215 Kolbenspiel
225 Zuführleitung
235 Drossel
240 Injektor
245 erstes Zwischenplattenteil
250 zweites Zwischenplattenteil
255 Stirnseite
260 Zuführleitung
265 Drossel
Ki erster Kraftstoffleckagestrom
K2 zweiter Kraftstoffleckagestrom
K3 dritter Kraftstoffleckagestrom K4 dritter Kraftstoffleckagestrom

Claims

Injektor (10; 230; 240; 265) mit einem Injektorgehäuse (15), einem Aktor (50) und einer Düsennadel (155),
- wobei der Aktor (50) in einem Aktorraum (45) des Injektorgehäuses (15) angeordnet ist,
- wobei das Injektorgehäuse (15) eine Steuerkolben¬ bohrung (60) umfasst, in der ein Steuerkolben
( 65 ) angeordnet ist,
- wobei eine Leckagestiftbohrung (105) zwischen dem Aktorraum (45) und der Steuerkolbenbohrung (60) vorgesehen ist, in der ein Leckagestift (110) an¬ geordnet ist, der den Steuerkolben (65) mit dem Aktor (50) koppelt,
- wobei der Steuerkolben (65) in hydraulischer
Wirkverbindung zum Öffnen oder Schließen einer Auslassöffnung (166) des Injektorgehäuses (15) mittels der Düsennadel (155) steht,
- wobei eine Hochdruckleitung (25) vorgesehen ist, die zum Transport eines unter Druck stehendem Kraftstoff zu der Düsennadel (155) ausgelegt ist,
- dadurch gekennzeichnet, dass
- eine Zuführleitung (225; 260) in dem Injektorgehäuse (15) vorgesehen ist, die die Leckagestiftbohrung (105) mit der Hochdruckleitung (25) verbindet.
Injektor (10; 230; 240; 265) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
- der Steuerkolben (65) an einer dem Leckagestift (110) zugewandten ersten Stirnseite (70) zusammen mit der Steuerkolbenbohrung (60) einen ersten Steuerraum (70) ausbildet,
- wobei stirnseitig an der Düsennadel (155) ein zweiter Steuerraum (160) vorgesehen ist,
- wobei der erste Steuerraum (75) mit dem zweiten Steuerraum (160) über eine Verbindungsbohrung (165) verbunden ist, um ein Hubbewegung der Düsennadel (155) zu steuern.
Injektor (10; 230; 240; 265) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass eine Düsennadelhülse (150) vorgesehen ist, wobei die Düsennadelhülse (150) und die Düsennadel (155) ein erstes Führungsspiel (205) aus¬ bilden, durch das ein erster Kraftstoffleckagestrom (Ki) zu dem zweiten Steuerraum (160) hindurchzutreten vermag .
Injektor (10; 230; 240; 265) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkolben
(65) und die Steuerkolbenbohrung (60) ein Kolbenspiel
(210) ausbilden, durch das ein zweiter
Kraftstoffleckagestrom (K2) in den ersten Steuerraum
(75) hindurchzutreten vermag, wobei zwischen dem Leckagestift (110) und der Leckagestiftbohrung (105) ein zweites Führungsspiel (121) vorgesehen ist, durch das ein dritter Kraftstoffleckagestrom (K2) in den Aktorraum hindurch zutreten vermag.
Injektor (10; 230; 240; 265) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Aktorraum (45) und der Steuerkolbenbohrung (60) eine Zwischenplatte (125) vorgesehen ist, in der die Zu¬ führleitung (225; 260) und die Leckagestiftbohrung (105) angeordnet ist.
Injektor (10; 230; 240; 265) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (125) we¬ nigstens einen ersten und einen zweiten Zwischen- plattenteil (245, 250) umfasst, wobei die Zuführleitung (225; 260) nutförmig in wenigstens dem ersten Zwischenplattenteil (245) angeordnet ist und durch den zweiten Zwischenplattenteil (250) verschlossen ist.
Injektor (10; 230; 240; 265) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (225; 260) im Wesentlichen senkrecht zur Hochdruckleitung (25) und/oder der Leckagestiftbohrung (105) angeordnet ist.
Injektor (10; 230; 240; 265) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (225; 260) im Wesentlichen schräg zur Hochdruckleitung (25) und/oder der Leckagestiftbohrung (105) angeordnet ist, wobei die Zuführleitung (225; 260) in einem oberen oder unteren Bereich der Hochdruckleitung (25) mündet
9. Injektor (10; 230; 240; 265) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuführ¬ leitung (225; 260) eine Drossel (235, 265) vorgesehen ist .
Injektor (10; 230; 240; 265) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel (235, 265) angrenzend an die Leckagestiftbohrung (105) in der Zuführleitung (225; 260) angeordnet ist.
Injektor (10; 230; 240; 265) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel eine erste Querschnittsfläche aufweist und der Leckagestift (110) und die Leckagestiftbohrung (105) eine zweite
Querschnittsfläche in einer Ebene quer zu einer Längsachse (20) des Injektors (10; 230; 240; 265) ausbilden, wobei die erste Querschnittsfläche die gleiche Größe wie die zweiten Querschnittsfläche aufweist . Injektor (10; 230; 240; 265) nach einem der Ansprüche 1 bisll, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (50) als Piezoaktor (50) ausgebildet ist.
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