WO2002088542A1

WO2002088542A1 - Injektor zum einspritzen von kraftstoff mit sequentiellem aufbau

Info

Publication number: WO2002088542A1
Application number: PCT/DE2002/001261
Authority: WO
Inventors: Nestor Rodriguez-Amaya; Michael Trampusch; Giovani Ferraro; Norbert Ledlich; Werner Teschner; Markus Nieslony; Sebastian Kanne; Joerg-Peter Fischer
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2001-04-27
Filing date: 2002-04-06
Publication date: 2002-11-07
Also published as: DE10120804A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume von Verbrennungskraftmaschinen. Der Injektor umfasst Betätigungsvorrichtungen (39, 58), einen Haltekörper (20) sowie einen weiteren Haltekörper (26), welche mittels Spannelementen (47, 53) miteinander verbunden sind. Ein Düsenraum (23), der eine Düsennadel (24) umgibt, ist über eine Zulaufbohrung (46) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. An den Haltekörpern (20, 26) sind Zulaufstutzen (40), elektrische Anschlusselemente (43, 44), die Betätigungsvorrichtungen (39, 58), ein in einen der Haltekörper (20, 26) integriertes kraftstoffzumessendes 3/2-Wegeventil (28, 50), ein ein Schliesselement (32) enthaltender Federraum (31) sowie eine Düsennadel (24) sequentiell hintereinanderliegend angeordnet.

Description

Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff mit sequentiellem Aufbau

Technisches Gebiet

Bei heute eingesetzten System zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume von Ver- brennungsl raftmaschinen kommen Düsenhalterkombinationen (Düse und Düsenhalter) sowie Kraftstoffinjektoren zum Einsatz. Mittels dieser Komponenten wird der Einspritzbe- ginn und die in den Brennraum eingespritzte Kraftstoffmenge eingestellt. Bei luftverdichtenden Verbrennungskraftmascliinen werden Systeme zum Einspritzen von Kraftstoff eingesetzt, die mit einem Hochdrucksammeiraum (Common Rail) ausgestattet sind, um den Einspritzdruck abhängig von Druckschwankungen im Einspritzsystem auf einem hohen Niveau halten zu können.

Stand der Technik

DE 197 01 879 AI bezieht sich auf eine Kraftstoffemspritzeinrichtung für Brennkraftma- schinen. Diese umfaßt einen von einer Hochdruckpumpe mit Kraftstoff befüllbaren ge- meinsamen Hoclidracksammelraum (Common Rail), der über Einspritzleitungen mit in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragenden Einspritzventilen verbunden ist. Die Öff ungs- und Schließbewegungen der Einspritzventile werden jeweils von einem elektrisch angesteuerten Steuerventil gesteuert, wobei das Steuerventil als 3/2- Wege- Ventil ausgebildet sein kann, das einen an einer Einspritzöffnung des Einspritzven- tils mündenden Hochdruckkanal mit der Einspritzleitung oder einer Entlastungsleitung verbindet. Dabei ist am Steuerventilglied des Steuerventils ein mit Kraftstoffhochdruck befüllbarer hydraulischer Arbeitsraum vorgesehen, der zur Verstellung der Einstellposition des Steuerventilgliedes des Steuerventils in einen Entlastungskanal aufsteuerbar ist.

DE 198 35 494 AI betrifft eine Pumpe-Düse-Einlieit. Diese dient der Kraftstoffzufuhr in einen Verbremiungsraum von direkteinspritzenden Verbremiungsl raftmaschinen mit einer Piimpeneinheit. Dort wird ein Einspritzdruck aufgebaut, der zum Einspritzen des Kraftstoffs über eine Einspritzdüse in den Verbremiungsraum dient; ferner ist eine Steuereinheit mit einem Steuerventil vorgesehen, welches als nach außen öffnendes A-Ventil ausgebildet ist. Eine Ventilbetätigungseinheit dient zur Steuerung des Druckaufbaus in der Pumpeneinheit. Um eine Pumpe-Düse-Einheit mit einer Steuereinheit zu schaffen, die einerseits einen einfachen Aufbau hat, andererseits kleinbauend ist und die insbesondere eine kurze Ansprechzeit aufweist, wird vorgeschlagen, die Ventilbetätigungseinheit als einen piezoelektrischen Aktor auszubilden.

Bei der Lösung gemäß DE 37 28 817 C2 handelt es sich um eine Kraftstoffeinspritzpumpe für eine Bremil raftmaschine. Gemäß dieser. Lösung ist eine piezoelektrische Stelleinheit seitlich am Düsenkörper der Einspritzpumpe vorgesehen.

Den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen haftet der Nachteil an, daß einerseits Ventile zur Zumessung des Kraftstoffs unmittelbar am Hochdrucksammeiraum oder sehr nahe an diesem plaziert sind. Durch die zur Düsenhalterkombination oder dem Injektor führenden Zulaufleitungen ist die K aftstoffmengenbilanz am Injektor höchst unbefriedigend und höchst schwierig zu ermitteln. Seitlich mit Anbauten versehene Injektoren oder Düsenhalterkörper sind nur mit erheblichem Änderungsaufwand an ausgelieferten Ver- brennungsl raftmaschinen anzubringen, an welchen zuvor Kraftstoffinjektoren ohne seitli- ehe Anbauten aufgenommen waren; zudem können Nachteile dadurch auftreten, daß der I raftstoffzulauf vom Hochdrucksammeiraum (Common Rail) nicht konzentrisch zur Düsennadel verläuft.

Darstellung und Vorteile der Erfindung

Die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung sind vor allem darin zu erblicken, daß durch die Integration eines Zumeßventils in den Injektor eine erhebliche Verbesserung der Kraftstoffmengenbilanz zu erwarten steht. Die erforderlichen Einbauverhältnisse im Zylinderkopfbereich von Verbrennungskraftmaschinen hinsichtlich Durchmesser und Spannhöhe können so gehalten werden, daß diese denjenigen konventioneller Düsenhalterkombinatio- nen weitestgehend entsprechen und im ungünstigsten Falle lediglich Anpassungen hinsichtlich der Modifikationen der Einbaulänge, d.h. hinsichtlich der Konfiguration der Spannpratzen vorzunehmen sind.

Ein weiterer Vorteil der erfmdungs gemäß vorgeschlagenen Lösung liegt darin, daß ein weitestgehend konzentrisch erfolgender Kraftstoffzulauf vom Hochdrucksammeiraum (Common Rail) zum erfmdungsgemäß ausgebildeten Kraftstoffinjel tor erfolgt. Ein konzentrischer Kraftstoffzulauf minimiert Druckverluste im Zulaufbereich, femer kann die kürzestmögliche Zulaufleitungslänge vom Hochdrucksammeiraum (Common Rail) zum jeweiligen Kraftstoffinjektor realisiert werden, was einerseits kostengünstig ist und andererseits dem Auftreten von Druckpulsationen in der Zulaufleitung vom Hochdrucksammei- räum (Common Rail) entgegenwirkt. Ein weiterer Vorteil eines sequentiell aufgebauten Injektors bzw. einer Düsenhalterkombination zum Einspritzen von Kraftstoff liegt in der Verwendung eüizeln prüfbarer Fertigungskomponenten sowie im geringst möglichen Einstellaufwand, wodurch die Montage solcher Baugruppen erheblich vereinfacht werden kann.

Die Integration eines Steuerkolbens unter Verzicht auf ein zusätzliches Bauteil wie zum Beispiel einen Buchseneinsatz in den Haltekörper, bietet bestmögliche Voraussetzungen zur Hochdruckdichtigkeit desselben, bei den auftretenden Betriebsdrücken im Bereich von etwa 1500 bar, mit dem Injektoren zum Einspritzen von Kraftstoff an luftverdichtenden Verbrennungskraftmaschinen in der Regel betrieben werden. Ferner bietet der Verzicht auf einen Buchseneinsatz für den Steuerkolben den Vorteil, daß die Wandstärken des Haltekörpers so beschaffen bleiben, daß sich eine hohe Druckschwellfestigkeit des Haltekörpers einstellt, was die Standzeit erheblich verlängert und Materialermüdungen nach einer kritischen Anzahl von Lastspielen ausschließt.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Injektors oder der Düsenhalterkombination zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume von Verbrennungskraftmaschinen erlaubt die Einleitung der Spannkraft über die Stirnfläche einer Spannschraube, so daß eine Schwächung des Werkstoffes am Düsenhalter an seiner auf den Durchmesser bezogen schwächsten Stelle und damit eine unzulässige Herabsetzung seiner mechanischen Beanspruchbar- keit vermieden werden kann.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend n her erläutert.

Es zeigt:

Figur 1 ein dem Hochdrucksammeiraum (Common Rail) zugeordnetes Zumeßventil mit erster Zuleitungslänge,

Figur 2 ein einer Düsenhalterkombination zugeordnetes Zumeßventil, welches eine verkürzte Leitungslänge zum Düsenraum des Düsenhalters aufweist,

Figur 3 einen 1. Längsschnitt durch den Injektor mit sequentiellem Aufbau und integriertem Steuerventil, _, Figur 4 einen 2. Längsschnitt durch den Injektor mit sequentiellem Aufbau und integriertem Steuerventil,

Figur 5 einen 3. Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Injektor mit Kabel ver- bindung zu einem Aktuator,

Figur 6 einen 4. Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Injektor und

Figur 7 eine zweite Ausfuhrungsvariante eines erfindungsgemäßen, im wesentlichen sequentiell aufgebauten Injektors zum Einspritzen von Kraftstoff.

Ausfülirungsvarianten

Figur 1 zeigt ein dem Hochdrucksammeiraum (Common Rail) eines Kraftstoffeinspritzsystem zugeordnetes Zumeßventil mit einer 1. Leitungslänge.

Ein Kraftstoffsystem, mit welchem eine luftverdichtende Verbremiungskraftmaschine mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff versorgt werden kann, umfaßt eine hier schema- tisch wiedergegebeήen Hochdracksamnielraum 1 (Common Rail), welcher über eine Zulaufleitung 2 von einer hier nicht dargestellten Hochdruckpumpe mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt ist. Dem Hochdrucksammeiraum (Common Rail) zugeordnet ist ein Zumeßventil 3, welches eine Druckbeaufschlagungsposition 3.1 sowie eine Drackentlastungsposition 3.2 einnehmen kann. Gemäß der in Figur 1 schematisch wieder- gegebenen Darstellung ist das Zumeßventil 3 als Magnetventil ausgeführt. Vom Magnetventil 3 aus erstreckt sich eine Zuleitung 6 zu einer Düsenhalterkombination 4. Die Düsenhalterkombination 4 umfaßt eine Düsennadel 9, welche im Gehäuse des Düsenhalters in vertikaler Richtung auf und ab bewegbar- ist. Über die sich vom Zumeßventil 3 zum Düsenraum 8 der Düsenhalterkombination 4 erstreckende Zuleitung 6 wird der Düsenraum 8 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt, welcher über Einspritzöffnungen 10 an der Spitze der Düsennadel 9 als Kraftstoffnebel 11 in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine eingespritzt werden kann. Bedingt durch die Länge 7 der Zuleitung 6 zwischen Zumeßventil 3 und Düsenraum 8 der Düsenhalterkombination 4 ist die Kraftstoffmengenbilanz an einer solchen Konfiguration eines Kraftstoffeinspritzsystems für luftverdichtende Verbremιungsl ^,aftmaschinen schwierig. Das in der Zuleitung 6 zwischen Zumeßventil 3 und Düsenraum 8 der Düsenhalterkombination 4 aufgenommene Kraft- stoffvolumen neigt zudem zu ^' Druckpulsationen, welche die dem Brennraum einer Ver- bremiungskraftmaschine zuzudosierende Kraftstoffinenge verfälscht und das Einhalten exakter Nadelschließ- bzw. Nadelöffiiungszeitpunlcte ersehwert.

Der Darstellung gemäß Figur 2 ist ein einer Düsenhalterkombination zugeordnetes Zumeß- ventil zu entnehmen, welches eine verkürzte Leitungslänge zum Düsenraum der Düsenhalterkombination aufweist.

Die in Figur 2 wiedergegebene schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems ist im wesentlichen mit der Konfiguration des Kraftstoffeinspritzsystems gemäß Figur 1 identisch, bis auf den Unterschied, daß das Zumeßventil 3 näher zur Düsenhalterkombination 4 positioniert ist. Das Zumeßventil 3, welches die in Figur 1 bereits erwähnten Stellungen 3.1 bzw. 3.2 einnehmen kann, ist über einen 1. Zuleitungsabsclinitt 12 mit dem Hochdrucksammeiraum 1 und über einen 2. Zuleitungsabschnitt 13 mit dem Düsenraum 8 der Düsenlαalterkombination 4 verbunden. Zwar ist die Leitungslänge des 2. Zuleitungsab- sclinitts 13 zwischen dem Zumeßventil 3 und dem Düsenraum der Düsenhalterkombination 4, verglichen mit der in Figur 1 gezeigten Ausfülirungsvariante erheblich verkürzt, allein das Zumeßventil steht über eine Leitung mit der Düsenlialterkombination 4 in Verbindung und ist nicht in diese integriert.

Der Darstellung gemäß Figur 3 ist ein 1. Längsschnitt durch einen Injektor mit sequentiellem Aufbau und integriertem Zumeßventil gemäß eines ersten bevorzugten Ausfuhrungsbeispiels der vorliegenden Erfindung zu entnehmen.

Ein Haltekörper 20 ist mit einem weiteren Haltekörper 26 mittels einer eine Spannschulter 62 aufweisenden Überwurfmutter 47 verschraubt, hn weiteren Haltekörper 26 ist neben einem Leckölanschluß 41 ein Aktuator 39 aufgenommen. Zwischen den einander zuweisenden Stirnseiten des Haltekörpers 20 und des weiteren Halterkörpers 26 ist eine Drosselplatte 25 integriert. Im verschraubten Zustand des Haltekörpers 20 und des weiteren Haltekörpers 26 ist die Drosselplatte 25 -von der Überwurfmutter 47 umschlossen, welche die beiden Haltekörper 20 bzw. 26 gegeneinander verspannt.

Im Haltekörper 20 ist ein 3/2- Wegeventil 28 aufgenommen, welches einen Ventilkörper 29 umfaßt, der seinerseits einen Steuerkolben 30 umschließt. Der Steuerkolben 30 ist mit einem Kegelventilteil sowie mit einem Schieberteil versehen. Die zwischen Ventilkörper 30 und Steuerkolben 29 ausgebildete Zumeßkammer steht mit einem Dämpfungssystem 42 in Verbindung. Das Dämpfungssystem 42 besteht aus einer den Zumeßraum parallel zur Zu- laufdrossel beaufschlagenden Dämpfungsdrossel 38, die ihrerseits in einen Zulauf 42 zum in Figur 3 nicht dargestellten Düsenraum im Düsenkörper 22 führt. Im Haltekörper 20 ist ^• des weiteren, . einen Druckbolzen umschließend in einem Federrau 31 ein Schließfederelement 32 aufgenommen. Das Schließfederelement 32 ist im Federraum 31 zwischen zwei scheibenförmigen Elementen aufgenommen. Zwischen dem Haltekörper 20 auf seiner düsenkörperseitigen Seite und dem Düsenkörper 22 ist eine Zwischenscheibe 21 aufge- nommen. Die Zwischenscheibe 21 zwischen Halteköiper 20 und Düsenlcörper 22 wird von einer Düsenspannmutter 27 umschlossen, mit welcher der Düsenlcörper 22, der eine in Vertikalrichtung bewegbare Düsennadel 24 umschließt, mit dem Haltekörper 20 verbunden ist. Die Düsennadel 24, die sich im wesentlichen zur Symmetrieachse vom weiteren Haltekörper 26 und Haltekörper 20 erstreckt, ist von einem druckbeaufschlagten Düsenraum 23 umschlossen.

Der Darstellung gemäß Figur 4 ist ein 2. Längsschnitt durch einen Injektor mit sequentiellem^' Aufbau gemäß eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung mit integriertem Steuerventil zu entnehmen.

Aus dieser Darstellung geht hervor, daß der im weiteren Haltekörper 26 aufgenommene Aktuator 39 über eine komponentenfeste Anordnung 44 mit einer Strom- bzw. Spannungsversorgung in Verbindung steht. Bei einem Aktuator 39, der in den weiteren Haltekörper 26 integriert ist, kann es sich zum Beispiel um ein Magnetventil oder auch um einen Piezo- aktor handeln, über welchen die in der Drosselplatte 25 eingebaute Ablaufdrossel 37 steuerbar ist.

hn weiteren Haltekörper 26 ist neben einem komponentenfesten Netzanschluß 44 auch ein Leckanschluß 41 aufgenommen, über welchen abfließendes Lecköl bzw. die Aufsteuer- menge dem Kraftstoffreservoir wieder zugeführt wird.

Der Darstellung gemäß Figur 4 ist darüber hinaus zu entnehmen, daß der Zumeßraum des 3/2-Wegeventils 28, welcher zwischen dem Steuerkolben 30 und dem diesen umgebenden Ventilkörper 29 gebildet ist, mittels einer Dämpfungsdrossel 38 des Dämpfungssystems 42 (vgl. Figur 3) beaufschlagt ist. Die im Federraum 31 im Haltekörper 20 aufgenommene Schließfeder 32 stützt sich an zwei an den Stirnseiten im Federraum 31 aufgenommenen scheibenförmigen Elementen ab.

Figur 5 zeigt einen weiteren Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß konfigurierten In- jektor gemäß des ersten bevorzugten Ausfülirungsbeispiels der Erfindung.

Der im weiteren Halteköiper 26 aufgenommene Aktuator 39 steht über eine Steckerverbindung 43, die mit einer korrespondieren Steckerverbindung verbunden werden kann, mit einer Strom- bzw. Spannungsquelle in Verbindung. Durch den Aktuator 39, der als elektrisch ansteuerbarer Piezoaktor ausgebildet sein kann, kann ein Schließkörper zur Steuerung einer Ablaufdrossel 37 betätigt werden. Die Ablaufdrossel 37 ist konzentrisch zum Durchmesser der Drosselplatte 25 aufgenommen, die zwischen den einander zuweisenden Stirnseiten des weiteren Haltekörpers 26 sowie des Halterkörpers 20 angeordnet ist. Die Halteköiper 20 bzw. 26 und die zwischen diesen aufgenommene Drosselplatte 25 werden durch die in Figur 5 nicht dargestellte Überwurfmutter 47 mit Spannschulter 62 miteinander verbunden. Die im Federraum 31 im Halteköiper 20 das spiralfederfönnig ausgebildete Schließfederelement 32 abstützenden Scheiben sind mit den Bezugszeichen 34 bzw. 35 gekennzeichnet. Mit Bezugszeichen 46 ist die Zulaufbohrung in den Düsenraum 23 bezeichnet, der die Düsennadel 24 im Düsenkörper 22 an einer an der Dusennadel 24 ausgebildeten Druckstufe umgibt. Die Zulaufbohrung 46 ihrerseits steht mit dem Zulauf 45 der Zumeßkammer im 3/2-Wegeventil 28 im Haltekörper 20 in Verbindung. Der Darstellung gemäß Figur 6 ist ein weiterer Längsschnitt durch einen in seiner Umfangslage gedreht dargestellten erfindungsgemäßen hijektor in sequentieller Anordnung gemäß einem ersten bevorzugten Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zu entnehmen.

Gemäß der Darstellung in Figur 6, die im Vergleich zu den Darstellungen gemäß der Figuren 3, 4 und 5 einen leicht verdrehten Längsschnitt durch einen Injektor wiedergibt, ist die sequentielle Anordnung von Aktuator 39, dem 3/2- Wegeventil 28 vorgeschalteten Drosselplatte 25 mit Ablaufdrossel 37, sowie die Anordnung des Druckbolzens 33, der den Federraum 31 durchzieht, zu entnehmen. Zu dieser sequentiellen Abfolge von in separaten Fertigungsschritten zu fertigenden und jeweils für sich zu prüfenden Baukomponenten des Injektors gemäß eines ersten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung ist ebenfalls der Düsenlcörper 22 zu zählen, der mittels einer Düsensparmmutter 27 mit dem Haltekörper 20 verschraubt ist. Zwischen Halteköiper 20 und Düsenkörper 22 ist an den Stirnseiten dieser einander zuweisenden Köiper eine Zwischenscheibe 21 eingelassen.

Die Komponenten, die in einer sequentiellen Anordnung gemäß der Darstellung der Figu- ren 3 bis 6 an einem schlankbauenden Injektor im wesentlichen hintereinanderliegend aufgenommen sind, stellen jeweils separat zu fertigende Bauteile dar, die im Hinblick auf Planlaufeigenschaften und Oberflächenrauhigkeiten zur Erzielung einer optimalen Dichtwirkung gefertigt werden können. Jede der einzelnen Komponenten kann in separaten Prüfschritten auf die Fertigungsqualität hin überprüft werden; das als Zumeßventil fungie- rende 3/2- Wegeventil 28 kann im Gegensatz zu den in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsformen eines Düsenhaltekörpers 4 in die Haltekörper 20 bzw. 26 eines erfindungsgemäß konfigurierten Injektors integriert werden, so daß Zuleitungsabschnitte, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, komplett entfallen können. Damit ist eine erhebliche Verbesse- rung der Kraftstoffmengenbilanz erzielbar. Da die Integration des als Zumeßventil fungierenden 3/2- Wegeventils 28 je nach Bauraumausnutzung die Baulänge des Injektors gemäß eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung (Figuren 3 bis 6) verlängern kann, ist diesem Umstand dadurch Rechnung zu tragen, daß die Spannpratzen, die zum Fixieren des Injektors gemäß der Darstellung in Figur 3 bis 6 am Zylinderkopf der Ver- brennungskraftmaschine so modifiziert werden, daß deren Spannelemente die Spannschulter 62 der Überwurfmutter 47, mit welcher der Halteköiper 20 und der weitere Haltekörper 26 miteinander verbunden sind, ausreichend sicher umgreifen,

Der Darstellung gemäß Figur 7 ist eine zweite Ausführungsvariante eines Kraft stoffinjek- tors gemäß der vorliegenden Erfindung zu entnehmen.

Gemäß dieser zweiten Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung ist ein Düsenkörper 22, der von einer Düsennadel 24 durchsetzt ist, mittels der Düsenspannmutter 27 mit dem Haltekörper 20 verschraubt. Die Düsennadel 24 ist im Bereich des Düsenraumes 23 mit einer Druckstufe versehen; der Düsenraum 23 wird durch eine Zulaufbohrung 46 vom Zumeßraum des 3/2-Wegeventils 50 mit einem unter hohem Druck stehenden Rraftstoff- volυmen zur Einspritzung in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine beaufschlagt. Zwischen den Stirnseiten des Haltekörpers 20 und des Düsenkörpers 22 ist eine Zwischenscheibe 21 eingelassen, die an ihrem Umfang von der Düsensparmmutter 27 umschlossen ist. Im Inneren des Haltekörpers 20 ist der Federraum 31 ausgebildet, der von einem als Spiralfeder ausgebildeten Federelement 32 durchsetzt ist. Das Federelement 32 stützt sich einerseits an einer tellerförmig konfigurierten Anschlagfläche ab, die ihrerseits auf der Düsennadel 24 sitzt; das gegenüberliegende Ende des als Spiralfeder ausgebildeten Federelementes 32 stützt sich an einer Einstellscheibe 35 ab.

Der Federraum 31 steht über eine Rücldaufbohrung 63, die in der Darstellung gemäß Figur 7 im Haltekörper 20 lediglich teilweise dargestellt ist, über eine Druckregelventil 56 mit einem Rücklauf 57 in Verbindung. Über den Rücklauf 57 kann Kraftstoff in den hier nicht dargestellten Kraftstofftank eines Kraftfahrzeuges zurückfließen.

Im Haltekörper 20 ist oberhalb des Federraumes ein 3/2- egeventil 50 aufgenommen, welches einen Steuerkolben 30 mit Kegelventilteil 54 und mit Schieberteil sich zum Federraum 31 erstreckend umfaßt. Am Kegelventilteil 54 des Steuerkolbens 30 ist eine Zulauf- drossel 36 vorgesehen. Über den Zulauf vom Dämpfungssystem 42 mit integrierter Dämp- fungsdrossel 38 und über den Zulauf 45 im Haltekörper 20 steht die Zumeßkammer des 3/2-Wegeventils 28 mit dem Zulauf 61 vom liier nicht dargestellten Hochdracksammel- raum (Common Rail) in Verbindung. Je nach Druckentlastung des Steuerkolbens 30 des 3/2- Wegeventils 50 an der Ablaufdrossel 37 fährt der Steuerkolben 30 im Haltekörper 20 nach oben auf, so daß durch Öffnen des Kegelsitzes 54 des 3/2- egeventils 28 entlang der Zulaufdrossel 36 ein zugemessenes Kraftstoffvolumen in die Zulaufbohrung 46 zum Düsenraum 23 abströmen kann. Beim Schließen des Steuerkolbens 30 im Haltekörper 20 wird die Zulaufbohrung 46 zum Düsenraum 23 durch Einfahren des Schieberteils des Steuerkolbens 30 in den Federraum 31 druckentlastet. Abströmender Kraftstoff tritt im Federraum 31 ein und strömt über die Rücklaufbohrung 63 in Richtung des Rücklaufes 57 zum Kraftstoffreservoir ab.

Oberhalb des Haltekörpers 20 ist eine Drosselscheibe 25 vorgesehen, die neben zwei hydraulischen Bohrungen zum Anschluß der Leitungsabschnitte des Dämpfungssystems 42 und des Zulaufs 45 dienen, welche die Ablaufdrossel 37 enthält. Die hydraulischen Bohrungen innerhalb der Drosselplatte 25 stehen über zwei Zuläufe, in welche auswechselbare stabfönnig konfigurierte Filterelemente 51 eingelassen sind, mit dem konzentrisch zum Durchmesser des weiteren Haltekörpers 26 angeordneten Zulauf 61 im Zulaufstutzen 40 in Verbindimg. Der weitere Haltekörper 26 ist mittels des Haltekörpers 20 über eine Spannmutter 53 verbunden. An der Spannmutter 53 ist eine ringförmig verlaufende Schulter 62 ausgebildet, mit welcher sich der Kraftstoffinjektor gemäß des in Figur 7 wiedergegebenen zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung im Zylinderkopfbe- reich einer Verbrennungskraftmaschine befestigen läßt. Die Stirnseite des weiteren Haltekörpers 26 sowie die Oberseite der Drosselplatte 25 sowie die Unterseite der Drosselplatte 25 und die obere Stirnseite mit eingelassenem Steuerkolben 30 des Haltekörpers 20 werden von der axialen Länge der Spannmutter 53 überdeckt, so daß Undichtigkeiten ausgeschlossen sind.

Der Ablaufdrossel 37 in der Drosselplatte 25 nachgeordnet, ist ein koaxial zu dieser angeordneter stangenförmiger Füllstab 52 vorgesehen. Mittels dieses durch Reibschluß in seiner Bohrung fixierten Füllstabs 52 läßt sich das Schadvolumen des bei Druckentlastung durch die Ablaufdrossel 37 abgesteuerten Kraftstoffvolumens in das Druckregelventil 56 begren- zen.

Im oberen Bereich des Injektors gemäß der Darstellung in Figur 7 ist ein quer zur Längsachse des Injektors verlaufender Ventilkörper 59 dargestellt. In den Ventilköiper 59 ist eine Ventilnadel 55 eingeschliffen. Die Hochdruckabdichtung wird mittels eines Kegelventils und Ideinstniöglichem Führungsspiel zwischen Ventilköiper 59 und Ventilnadel 55 dargestellt. Zur Betätigung der Ventilnadel 55 ist koaxial zu einem Druckregelventil 56 eine Magnetgruppe 60 integriert, die als Aktuator der Ventilnadel 55 dient. Mittels einer als Spannmutter ausgebildeten Befestigung läßt sich die Magnetgruppe 60 am Injektor auf- neh en. In der Darstellung gemäß Figur 7 ist dem Aktuator 58 eine komponentenfeste Steckerbuchse 44 zugeordnet. Abweichende, applikationsbedingte Winkelausrichtungen und Positionen oder Kabel-Steckerlösungen sind ebenfalls ausführbar. Zwischen dem Druckregelventil 56 mit Anschluß 57 für den Kraftstoffrücklauf zum Kraftstofftank und dem Ventilköiper 49 besteht eine Scliraubverbmdung, so daß sich das Druckregelventil 46 koaxial zum Aktuator 58 quer zur Längsachse des Injektors aufnehmen läßt. In eine Aufnahmebohrung im Ventilkörper 59 mündet der Kraftstoffrücklauf, d.h. die Rücklaufbohrung 63, deren Verlauf in der Darstellung gemäß Figur 7 nicht vollständig wiedergegeben ist.

Der Anschlußstutzen 40 für den Zulauf 61 vom Hochdrucksammeiraum (Common Rail) ist konzentrisch zum Injektordurchmesser (d.h. zum Durchmesser des Haltekörpers 20 und des weiteren Haltekörpers 26) angeordnet und bildet einen festen Bestandteil des Ventilkörpers 59 im oberen Bereich des Kraftstoffinjektors gemäß des zweiten bevorzugten Aus- führungsbeispi eis der vorliegenden Erfindung.

Mit den in den Figuren 3 bis 7 wiedergegebenen Ausführungsvarianten eines erfmdungs- gemäß konfigurierten Kraftstoffinjektors können erforderlichen Einbauverhältnissen bezüglich Durchmesser und Spannhöhe an Zylinderköpfen von Verbreimungskraftniaschinen den Vorgaben durch bisher eingesetzte konventionelle Düsenlialtekörper 4 hinsichtlich der Geometrie Rechnung getragen werden. Im ungünstigsten Fall sind lediglich Anpassungen in bezug auf die Spannpratzen und deren Anlage an der Ringschulter 62 der Überwurfmuttern 47 und 53 vorzunehmen. Ein weiterer Vorteil der erfmdungs gemäß vorgeschlagenen Ausfuhrungsvarianten liegt darin, daß nunmehr ein konzentrischer Kraftstoffzulauf vom Hochdracksamnielraum (Common Rail) gegeben ist. Der modulare Aufbau des In- ^• jektors aus sequentiell hintereinanderliegend angeordneten Baukomponenten aus einzeln prüfbaren Bauteilen und die Integration des als Zumeßventil dienenden 3/2-Wegeventils 28 bzw. 50 in das Innere des Haltekörpers 20, erlaubt geringstmöglichen Einstellaufwand unter vollständigem Verzicht auf Druckpulsationen bedingende Leitungsabschnitte innerhalb des Injektors.

Gemäß des zweiten Ausführungsbeispiels (Figur 7) der vorliegenden Erfindung ist die Integration des Steuerkolbens 30 in den Haltekörper 20 ohne zusätzliches Bauteil wie zum Beispiel einen Buchseneinsatz möglich. Damit sind bestmögliche Voraussetzungen für günstige Fertigung, eine ausreichende Hochdruckdichtheit sowie ausreichende Druckschwellfestigkeit im Hinblick auf die Standzeit des erfindungsgemäß konfigurierten Injektors erfüllt. Der Verzicht auf ein separat einzubauendes Buchsenelement, sei es aus Bronze, sei es aus Messing oder sei es aus einem anderen Werkstoff, erlaubt die Beibehaltung für die Drucks chwellfestigkeit günstiger Wandstärken. Die Spaimkrafteinleitung über die Stirnfläche, d.h. die Spannschulter 62 der Überwurf- bzw. Spannschraube 47, 53 minimiert die Querschnittsschwächung am weiteren Haltekörper 26, so daß die mechanische Bean- spruchbarkeit dieses Bauteils des Kraftstoffmjektors nicht beeinträchtigt wird. In vorteilhafter Weise ist gemäß des zweiten Ausfuhrungsbeispiels der vorliegenden Erfindung im weiteren Haltekörper 26 des Kraftstoffmjektors eine Füllstange 52 konzentrisch und koaxial zur Lage der Ablaufdrossel 37 in der Drosselplatte 25 eingelassen. Damit kann das abgesteuerte Volumen zum Kraftstoffrücklauf 57 minimiert werden.

Claims

Patentansprüche

1. hijektor zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume von Verbrennungski-aftma- schinen mit einer Betätigungsvorrichtung (39, 58) mit einem Haltekörper (20) und ei- nem weiteren Haltekörper (26), die mittels eines Spannelementes (47, 53) miteinander verbunden .sind und einen eine Düsennadel (24) umgebenden Düsenraum (23), der über eine Zulaufbohrung (46) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt ist, dadurch gekennzeichnet, daß an den Haltekörpern (20, 26) Zul aufstützen (40), elektrische Anschlußelemente (43, 44), die Betätigungsvorrichtungen (39, 58) ein in einen der Haltekörper (20, 26) integriertes kraftstoffzumessendes 3/2 -Wegeventil

(28, 50), ein Schließelement (32) aufnehmender Federraum (31) sowie die Düsennadel (24) sequentiell hintereinanderliegend angeordnet sind.

2. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Betätigungs- Vorrichtung (39) und dem in einem der Haltekörper (20, 26) integrierten, zumessenden

3/2 -Wegeventil (28, 50) eine Drosselplatte (25) mit integrierter Ablaufdrossel (37) an^ geordnet ist.

3. Injektor gemäß Ansprach 1, dadurch gekemizeiclmet, daß dem 3/2- Wegeventil (28) eine Zulaufdrossel (36) und eine Dämpfungsdrossel (38) eines Zulauf-Dämpfungs- Systems (42) zugeordnet sind.

4. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das 3/2- Wegeventil (28) einen Ventilkörper (29) und einen darin beweglichen Steuerkolben (30) umfaßt und als Kege Schieberventil ausgebildet ist.

5. Injektor gemäß Anspruch 2, dadurch gekemizeiclmet, daß die Haltekörper (20, 26) mittels einer Spannmutter (47, 53) gegeneinander verspannt sind und zwischen den einander zuweisenden Stirnseiten der Haltekörper (20, 26) die Drosselplatte (25) auf- genommen ist.

6. Injektor gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der Spammiutter (47, 53) eine Spannschulter (62) zur Aufnahme einer Befestigungsvorrichtung für den Kraft- stoffinjektor ausgebildet ist.

7. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im Haltekörper (20) aufgenommenen Betätigungsvorrichtung (39) ein als Kabelleitung ausgebildeter Anschluß (43) oder ein als komponentenfeste Ausführung (44) beschaffener Anschluß zu einer Spannungs/Stromversorgung zugeordnet ist.

8. hijektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zumeßkammer des 3/2- Wegeventils (28, 50) von einem unter Hochdruck stehenden Dä pfungssystem (42) und einem unter Hochdruck stehenden Zulauf (45) gemeinsam beaufschlagt ist.

9. Injektor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drosselplatte (25) mit Ablaufdrossel (37) im weiteren Halteköiper (26) Filterelemente (51) vorgeschaltet sind,

10. Injektor gemäß Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterelemente (51) als auswechselbare Stabfilterelemente ausgestaltet sind.

11. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das 3/2- Wegeventil (28, 50) einen Steuerkolben (30) umfaßt, der ein Kegel ventilteil (54) und ein dem Federraum (31) zuweisendes Schieberteil mit Zulaufdrossel (36) umfaßt.

12. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem weiteren Haltekörper (26) konzentrisch zur Ablaufdrossel (37) der Drosselplatte (25) ein Füllelement (52) eingelassen ist.

13. Injektor gemäß Ansprach 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllelement (52) stab- fönnig oder profiliert ausgebildet ist und im weiteren Haltekörper (26) durch örtlichen Reibschluß fixiert ist.

14. Injektor gemäß Ansprach 1, dadurch gekemizeiclmet, daß der Anschlußstutzen (40), für den Zulauf (61) vom Hochdruclcsamnielraum (1) (Common Rail) konzentrisch zum

Durchmesser der Haltekörper (20, 26) als fester Bestandteil in einem der Haltekö per (20, 26) integriert ist.

15. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des zumes- senden 3/2- Wegeventils (28, 50) eine als Aktuator (58) dienende angeflanschte Magnetgruppe (60) vorgesehen ist.

16. Injektor gemäß Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zum Aktuator (58) ein mit einer Rücklaufbolirung (63) des Haltekörpers (20) verbundenes, einen Kraftstoffrücklauf (57) freigebendes Drackregelventil (56) aufgenommen ist.

17. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Alctua- tor/Betätigungsvorrichtung (39, 58) als Elektromagnet, als Piezoaktor oder als mechanischhydraulischer Übersetzer beschaffen sein kann.