WO2008095743A1

WO2008095743A1 - Injektor zum einspritzen von kraftstoff in brennräume von brennstoffmaschinen

Info

Publication number: WO2008095743A1
Application number: PCT/EP2008/050123
Authority: WO
Inventors: Friedrich Boecking
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2007-02-05
Filing date: 2008-01-08
Publication date: 2008-08-14
Also published as: DE102007005574A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor (5) zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume (7) von Bennkraftmaschinen (1), insbesondere Common-Rail-Injektor, mit einem mit einer Steuerkammer (25) mit variierbarem Steuerdruck wirkverbundenen Ventilelement (16), das zwischen einer den Kraftstofffluss freigebenden Öffnungsstellung und einer Schließstellung verstellbar ist, wobei zur Variation des Steuerdrucks ein Steuerventil (28) vorgesehen ist, das in seiner Öffnungsposition die Steuerkammer (28) hydraulisch mit einem Niederdruckbereich (9) verbindet, und mit einem Kraftstoffraum (31), dem eine Durchmesserstufe des Ventilelementes zugeordnet ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Kraftstoffraum (31) über einen Drosselkanal (38) mit der Steuerkammer (25) verbunden ist.

Description

Beschreibung

Titel

Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume von Brennstoffmaschinen

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Injektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die DE 102 07 227 Al beschreibt einen Common-Rail-Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen. Der bekannte Injektor weist ein zweiteili- ges, aus einer Steuerstange und einer Düsennadel bestehendes Ventilelement auf, wobei die Steuerstange mit einer stirnseitigen Steuerfläche eine Steuerkammer begrenzt, deren Steuerdruck mit Hilfe eines Steuerventils varrierbar ist. Mittels des Steuerventils kann hierzu ein Kraftstoff- Abflussweg (Ablaufdrossel) aus der Steuerkammer mit einem Niederdruck- bzw. Rücklaufbereich des Injektors für Kraftstoff verbunden werden. Bei geöffnetem Steuerventil sinkt der Steuerdruck in der Steuerkammer, so dass das Ventilelement von seiner in einem Düsenraum befindlichen Sitzfläche abgehoben wird und so den Kraftstofffluss aus dem Düsenraum durch eine Düsenlochanordnung hindurch in den Brennraum einer Brennkraftmaschine freigibt. Die Steuerstange und die Düsennadel sind nicht fest miteinander verbunden, sondern liegen in einem als Koppelraum ausgebildeten Kraftstoff- räum, der dauerhaft mit dem Niederdruckbereich des Injektors verbunden ist, aneinander an. Innerhalb des Kraftstoffraums ist das Ventilelement mit einer Durchmesserstufe versehen, welche bei dem bekannten Injektor dadurch reali- siert ist, dass der Führungsdurchmesser der Steuerstange größer ist als der Führungsdurchmesser der Düsennadel. Hierdurch wirkt wegen des dauerhaften Anschlusses des Kraftstoffraums an den Niederdruckbereich eine geringere Druckkraft in Öffnungsrichtung auf die Steuerstange als in Schließrichtung, so dass bei geschlossenem Steuerventil dauerhaft eine Schließkraft über die Steuerstange auf die Düsennadel aufgebracht wird. Diese hydraulische Schließkraft ermöglicht ein schnelles Schließen des Ventilele- ments. Nachteilig bei dem bekannten Injektor ist, dass aufgrund der großen Druckdifferenz von etwa 1800 bis etwa 2000 bar zwischen dem den Kraftstoffräum (Niederdruckraum) umgebenden Druckraum und dem Kraftstoffräum ständig Kraftstoff über die Führungsspalte in letzterem einströmt und von dort aus dem Kraftstoffrücklauf als Leckagemenge zugeleitet wird. Eine der Leckagemenge entsprechende Kraftstoffmenge muss von einer Hochdruckpumpe ständig zusätzlich gefördert werden, wodurch die hierauf entfallende Pumpenleistung nicht zur Erzeugung höherer Einspritzdrücke genutzt werden kann .

Neben den zuvor beschriebenen Injektoren mit dauerhafter Niederdruckstufe werden Injektoren eingesetzt, bei denen kein Kraftstoffräum vorgesehen ist, der dauerhaft mit dem Niederdruckbereich des Injektors verbunden ist. Der Vorteil einer derartigen „leckagefreien" Konstruktion besteht in dem fehlenden Kraftstoff-Leckagefluss in den Niederdruckbereich des Injektors. Es fließt lediglich die Steuermenge aus der Steuerkammer in den Niederdruckbereich des Injek- tors ab, was dazu führt, dass ein größerer Leistungsanteil der Hochdruckpumpe zur Erzeugung höherer Einspritzdrücke genutzt werden kann. Nachteilig bei derartigen Injektoren ist jedoch, dass durch das Fehlen eines als Niederdruckstu- fe ausgebildeten Kraftstoffraums mit zugeordneter Durchmesserstufe des Ventilelements nur geringe Düsennadelschließ- kräfte zur Verfügung stehen.

Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen Injektor mit einem Kraftstoffräum vorzuschlagen, der nicht dau- erhaft mit dem Niederdruckbereich des Injektors verbunden ist und bei dem trotzdem hohe hydraulische Schließkräfte auf das Ventilelement realisierbar sind.

Technische Löschung

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, eine auf das Ventilelement wirkende hydraulische Schließkraft dadurch zu erzeugen, dass der Kraftstoffräum über einen Drosselkanal mit der Steuerkammer verbunden ist. Auf diese Weise kann zwischen der Steuerkammer, welche über eine Zulaufdrossel mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt wird und die bei geöffnetem Steuerventil über eine Ablaufdrossel mit dem Niederdruckbereich des Injektors verbunden ist, und dem Kraftstoffräum, dem eine Durchmesserstufe des Ventilelementes zugeordnet ist, eine (temporäre) Druckdifferenz erzeugt werden, die dafür sorgt, dass auf die Durchmesserstufe im Kraftstoffräum in Öffnungsrichtung ein geringerer Druck wirkt als in Schließrichtung auf die Stirnseite des Ventilelementes im Steuerraum. Hieraus resultiert eine hydraulische Schließkraft auf das Ventil, aufgrund derer schnelle Schaltzeiten des Injektors realisiert werden können. Die Druckdifferenz zwischen dem Kraftstoffräum und der Steuerkammer beruht darauf, dass, während das Steuerventil geöffnet ist, Kraftstoff aus der Steuerkammer in Richtung des Niederdruckbereichs des Injektors abfließt. Aufgrund der Anbindung des Kraftstoffraumes an die Steuerkammer mittels des Drosselkanals strömt auch Kraftstoff aus dem Kraftstoffraum über die Steuerkammer in Richtung des Niederdruckbereichs, was eine Druckabsenkung im Kraftstoffräum zur Folge hat. Bei geschlossenem Steuerventil steigt der Druck in der Steuerkammer aufgrund des durch die Zulaufdrossel zuströmenden Kraftstoffes (schlagartig) wieder an. Aufgrund der Anbindung des Kraftstoffraumes an die Steuerkammer über einen Drosselkanal mit einem geringen Durchflussquerschnitt wird gewährleistet, dass der Druck im Kraftstoffräum durch aus der Steuerkammer über den Drosselkanal in den Kraftstoffräum strömenden Kraftstoff vergleichsweise langsam ansteigt und somit der Druck in der Steuerkammer schneller ansteigt als in dem Kraftstoffräum. Entgegen bekannten „leckagefreien" Lösungen ist der Kraft- stoffraum bei dem erfindungsgemäßen Injektor lediglich bei geöffnetem Steuerventil an dem Niederdruckbereich des Injektors angebunden und nicht dauerhaft, wodurch die Leckagemenge des Injektors im Vergleich zu Injektoren mit dauerhafter Niederdruckstufe minimiert ist.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Drosselkanal, insbesondere in Bezug auf das Kraftstoffraumvolumen und/oder den Durchflussquerschnitt der Zu- laufdrossel der Steuerkammer und/oder das Steuerkammervolumen derart ausgelegt ist, dass der im Kraftstoffräum vorherrschende Druck bei Beginn der Schließbewegung des Ventilelements (noch) niedriger ist als der Steuerdruck in der Steuerkammer zu diesem Zeitpunkt. Hierzu muss die Durch- flussquerschnittsflache des Drosselkanals entsprechend klein gewählt werden, um ein zu schnelles Nachströmen von Kraftstoff in den Kraftstoffräum aus der Steuerkammer bei geschlossenem Steuerventil zu vermeiden.

Es ist denkbar, dass der Drosselkanal (ausschließlich) von einem Führungsspalt des den Kraftstoffräum durchsetzenden Ventilelements gebildet wird. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der ein als Drosselbohrung ausgebilde- ter Drosselkanal vorgesehen ist, welcher bevorzugt in das Ventilelement eingebracht ist und somit die Steuerkammer hydraulisch mit dem Kraftstoffräum verbindet. Diese Ausführungsform ermöglicht eine exakte Dimensionierung des Drosselkanals mit minimalen Toleranzen im Hinblick auf das Druckanstiegsverhalten des Kraftstoffraums bei geschlossenem Steuerventil.

In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Kraftstoffräum axial unmittelbar benachbart zu der Steuerkammer angeordnet ist. Dies bedeutet, dass bevorzugt zwischen der Steuerkammer und dem Kraftstoffräum kein weiterer mit Kraftstoff gefüllter Raum vorgesehen ist. Hierdurch kann der Drosselkanal mit einer minimalen Länge ausgebildet werden.

Eine konstruktiv bevorzugte Lösung wird erhalten, wenn der Kraftstoffräum radial außen von einer das Ventilelement umschließenden ersten Hülse begrenzt ist, die innerhalb eines Druckraums, in dem zumindest näherungsweise Rail-Druck anliegt, aufgenommen ist. Die Hülse weist bevorzugt eine in Schließrichtung wirkende erste Druckangriffsfläche auf, die es ermöglicht, dass die erste Hülse, wenn der Druck im Kraftstoffräum bei der Schließbewegung des Ventilelementes aufgrund der Druckstufe des Ventilelementes zu stark ansteigt, von ihrer Anlageposition an einem Injektorbauteil abheben kann, so dass Kraftstoff aus dem Kraftstoffräum in den die Hülse umgebenden Druckraum entweichen kann. Hier- durch wird gewährleistet, dass die Schließbewegung des Ventilelementes nicht durch einen übermäßigen Druckanstieg im Kraftstoffräum gebremst wird. Von Vorteil ist es, wenn die erste Hülse mit einem als Druckangriffsfläche wirkenden Hülsenboden versehen ist.

Bevorzugt wird die erste Hülse von einer Feder in Richtung des Steuerraums gegen ein Injektorbauteil des Injektors fe- derkraftbelastet . Hierdurch wird sichergestellt, dass die erste Hülse nach dem Abheben von dem Injektorbauteil zur Herstellung eines Druckausgleichs wieder an das Bauteil zurückgestellt wird, so dass bereits zu Beginn der Öffnungsbewegung Kraftstoff aus dem Kraftstoffräum (und nicht aus dem Druckraum) über den Drosselkanal in die Steuerkammer und von dort aus in den Niederdruckbereich des Injektors zum Aufbau eines niedrigen Druckniveaus in den Kraftstoffraum strömen kann.

Aus fertigungstechnischen Gründen ist es vorteilhaft, das Ventilelement mehrteilig, vorzugsweise zweiteilig auszubil- den. Neben fertigungstechnischen Gründen sprechen für eine mehrteilige Ausbildung des Ventilelementes die unterschiedlichen Anforderungen an das Ventilelement im Bereich der Steuerkammer sowie im Bereich des Ventilsitzes. Bevorzugt ist die das freie Ende des Ventilelementes bildende Düsennadel aus einem härteren Werkstoff ausgebildet, als die darüber angeordnete Steuerstange, um den Verschleiß des Ventilelementes im Bereich des Ventilsitzes zu minimieren.

Die Ventilelementteile (Steuerstange und Düsennadel) sind bevorzugt in einem Kopplerraum hydraulisch miteinander gekoppelt, wobei der Kopplerraum bevorzugt radial außen von einer zweiten Hülse begrenzt ist, die mittels einer Feder, beispielsweise in Schließrichtung des Ventilelementes auf ein Injektorbauteil federkraftbelastet ist.

Bevorzugt weisen die Steuerstange und die Düsennadel im Bereich des Kopplerraums unterschiedliche Führungsdurchmesser auf, was jedoch dazu führt, dass es zu einem (ungewollten), die Schließbewegung des Ventilelementes bremsenden Druckanstieg im Kopplerraum kommt. Damit der im Kopplerraum komprimierte Kraftstoff schnell entweichen kann, ist die zweite Hülse in Weiterbildung der Erfindung mit einer zweiten Druckangriffsfläche versehen, die es ermöglicht, dass die zweite Hülse entgegen der Kraft der auf sie wirkenden Feder von dem Injektorbauteil, insbesondere in Öffnungsrichtung des Ventilelements abhebt und somit das Kopplerraumvolumen mit einem die zweite Hülse umgebenden Druckraum hydraulisch verbindet.

Fertigungstechnisch von Vorteil ist es, die zweite Druckangriffsfläche als, insbesondere schräge, Ringfläche, insbesondere an einer Stirnseite der zweiten Hülse auszubilden. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevor- zugten Ausführungsform sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:

Fig. 1: eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem Common-Rail-Injektor und

Fig. 2: eine schematisierte, geschnittene Teilansicht eines Injektors.

Ausführungsform der Erfindung

In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .

In Fig. 1 ist eine Brennkraftmaschine 1 zum Antrieb eines nicht gezeigten Kraftfahrzeuges dargestellt. Eine Hochdruckfördereinrichtung 2 fördert Kraftstoff aus einem Kraftstoff-Vorratsbehälter 3 in einen Kraftstoff- Hochdruckspeicher 4 (Rail) . In diesem ist Kraftstoff, ins- besondere Diesel oder Benzin, unter hohem Druck, von in diesem Ausführungsbeispiel etwa 2000 bar, gespeichert. An dem Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 sind mehrere Injektoren 5 über jeweils eine Versorgungsleitung 6 angeschlossen, die den Kraftstoff direkt in ihnen zugeordnete Brennräume 7 einspritzen. Die Injektoren 5 sind jeweils über eine Rückflussleitung 8 an den Kraftstoff-Vorratsbehälter 3 angeschlossen, wobei die Rückflussleitung 8 mit einem Niederdruckbereich der Injektoren 5 verbunden ist, so dass über die Rückflussleitung 8 eine später noch zu erläuternde Steuermenge an Kraftstoff von den Injektoren 5 zu dem Kraftstoffbehälter 3 abfließen kann.

In Fig. 2 ist bei einem Injektor 5 schematisch die Rückflussleitung 8 gezeigt, die den Niederdruckbereich 9 des Injektors 5 mit dem in Fig. 1 gezeigten Kraftstoff- Vorratsbehälter 3 verbindet. Weiterhin ist die Versorgungsleitung 6 gezeigt, die einen Druckraum 10 mit dem Kraft- stoff-Hochdruckspeicher 4 hydraulisch verbindet.

Der Injektor 5 weist einen Injektorkörper 11, einen Düsenkörper 12 und eine zwischen Injektorkörper 11 und Düsenkörper 12 eingespannte Zwischenplatte 13 auf. Eine Düsenspann- mutter 14, die von dem Düsenkörper 12 in axialer Richtung durchsetzt wird, ist mit dem Injektorkörper 11 verschraubt und verspannt somit den Düsenkörper 12 und die Zwischenplatte 13 gegen den Injektorkörper 11. Radial innerhalb des Druckraums 10 sowie radial innerhalb eines von dem Düsen- körper 12 begrenzten Düsenraums 15 ist ein zweiteiliges Ventilelement 16 angeordnet, das in axialer Richtung längs- verschieblich geführt ist. Das Ventilelement 16 besteht aus einer endseitigen Düsennadel 17 und einer axial benachbarten (oberen) Steuerstange 18. An einer Nadelspitze 19 weist die Düsennadel 17 eine Schließfläche 20 auf, mit welcher sie in dichte Anlage an einen innerhalb des von dem Düsenkörper 12 begrenzten Düsenraum 15 angeordneten Ventilsitz 21 bringbar ist.

Wenn die Düsennadel 17 am Ventilsitz 21 anliegt, das heißt sich in einer Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus einer Düsenlochanordnung 22 gesperrt. Ist sie dagegen vom Ventilsitz 21 angehoben, kann Kraftstoff aus dem Düsenraum 15 an dem Ventilsitz 21 vorbei zur Düsenloch- anordnung 22 strömen und dort in den in Fig. 1 schematisch dargestellten Brennraum 7 gespritzt werden. Der Düsenraum 15 ist über als Drosseln ausgeführte Axialkanäle 23, die den Düsenkörper 12 sowie die Zwischenplatte 13 durchsetzen, mit dem Druckraum 10 verbunden, so dass bei geöffnetem Ventilelement 16 ausreichend Kraftstoff in den Düsenraum 15 nachströmen kann. Der Druckraum 10 wiederum wird über die Versorgungsleitung 6 mit Kraftstoff aus dem Kraftstoff- Hochdruckspeicher 4 (vgl. Fig. 1) versorgt.

Von einem unteren hülsenförmigen Abschnitt eines Plattenbauteils 24 des Injektors 5 wird radial außen sowie oben eine Steuerkammer 25 begrenzt. Diese wird über eine Zulauf- drossel 26 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus dem Druckraum 10 versorgt. Weiterhin ist die Steuerkammer 25 über eine in das Plattenbauteil 24 eingebrachte Ablaufdrossel 27 mit dem Niederdruckbereich 9 des Injektors 5 verbunden, welcher wiederum über die Rückflussleitung 8 an den in Fig. 1 dargestellten Kraftstoff-Vorratsbehälter 3 angebunden ist. Die Steuerkammer 25 wird in ihrem unteren Bereich von der Stirnseite 36 der Steuerstange 18 begrenzt.

Am in der Zeichnungsebene oberen Ende der Ablaufdrossel 27 (Kraftstoff-Ablaufkanal) ist ein Steuerventil 28 mit einem kugelförmigen Ventilkörper 29 angeordnet. Das Steuerventil 28 ist mit einem nicht dargestellten, piezo-elektrischen oder elektromagnetischen Aktuator wirkverbunden. Mittels des Aktuators kann der Ventilkörper 29 von seinem Ventil- sitz 30 abgehoben werden, so dass Kraftstoff aus der Steuerkammer 25 in den Niederdruckbereich 9 und damit über die Rückflussleitung 8 abströmen kann. Die Durchflussquerschnitte der Zulaufdrossel 26 und der Ablaufdrossel 27 sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass der Zufluss durch die Zulaufdrossel 26 größer als der Abfluss durch die Ablaufdrossel 27 ist und demnach bei geöffnetem Steuerventil 28 ein Nettoabfluss von Kraftstoff aus der Steuerkammer 25 re- sultiert. Der daraus folgende Druckabfall in der Steuerkammer 25 bewirkt, dass der Betrag der auf das Ventilelement 16 wirkenden Schließkraft unter den Betrag der Öffnungskraft sinkt und somit das Ventilelement 16, insbesondere die Düsennadel 17 vom Ventilsitz 21 abhebt. Das Steuerven- til 25 kann alternativ auch als druckausgeglichenes Ventil ausgebildet werden.

Damit eine ausreichende hydraulische Schießkraft auf das Ventilelement 16 bei geschlossenem Steuerventil 26 wirkt, muss die in Schließrichtung mit Kraftstoff-Hochdruck beaufschlagte Fläche des Ventilelementes 16 größer sein als die in Öffnungsrichtung mit kraftstoff-hochdruckbeaufschlagte Fläche. Anders ausgedrückt muss ein in Öffnungsrichtung wirkender Flächenabschnitt mit einem reduzierten Kraft- stoffdruck beaufschlagt werden. Aus diesem Grund ist ein Kraftstoffräum 31 vorgesehen. Der Kraftstoffräum 31 ist radial innerhalb des Druckraums 10 und benachbart zu der Steuerkammer 25 angeordnet und wird radial außen von einer ersten Hülse 32 begrenzt, die von einer Druckfeder 33, wel- che sich an einem Umfangsbund 34 der Steuerstange 18 abstützt, in axialer Richtung gegen die Stirnseite des hül- senförmigen Abschnitts des Plattenbauteils 24 gedrückt wird. Dabei dient die Druckfeder 33 gleichzeitig als (einzige) Schließfeder des Injektors 5, mit der das Ventilele- ment 16 in Schließrichtung federkraftbeaufschlagt wird. Die Druckfeder 33 hat also unter anderem die Aufgabe die Düsen- lochanordnung 22 bei abgestelltem Fahrzeug dicht zu halten. Der Kraftstoffräum 31 erstreckt sich in axialer Richtung in das Plattenbauteil 24 hinein. Dem Kraftstoffräum 31 ist eine Durchmesserstufe 35 des Injektors zugeordnet. Diese befindet sich zwischen einem oberen Teil 18a der Steuerstange mit einem Durchmesser Dl und einem unteren Teil 18b der Steuerstange 18 mit einem geringeren Durchmesser D2. Von dem oberen Teil 18b der Steuerstange 18 bzw. von dessen Stirnseite 36 wird die Steuerkammer 25 in einem unteren Bereich begrenzt, so dass die Steuerstange 18 mit der Steuer- kammer 25 wirkverbunden ist.

Durch die Durchmesserstufe 35 wird an der unteren Stirnseite des oberen Teils 18a der Steuerstange 18 eine ringförmige Druckangriffsfläche 37 begrenzt, die von in dem Kraft- stoffraum 31 befindlichem Kraftstoff in Öffnungsrichtung druckbeaufschlagt wird.

Damit nun eine hydraulische Schließkraft auf das Ventilelement 16 wirkt, muss der Druck innerhalb des Kraftraums 31 (temporär) geringer sein als der Druck in der Steuerkammer 25. Hierzu ist der Kraftstoffräum 31 über einen als Drosselbohrung ausgebildeten, in den oberen Teil 18a der Steuerstange 18 eingebrachten Drosselkanal 38 mit der Steuerkammer 25 verbunden.

Befindet sich das Ventilelement 16 in der gezeigten Schließstellung und wird das Steuerventil 31 geöffnet, sinkt schlagartig der Steuerdruck in der Steuerkammer 25, wodurch die Steuerstange 18 in der Zeichnungsebene nach o- ben beschleunigt wird. Die Düsennadel 18, die über einen Kopplerraum 39 hydraulisch mit der Steuerstange 18 verbunden bzw. gekoppelt ist, hebt folglich durch den erzeugten Sog von ihrem Ventilsitz 21 ab. Gleichzeitig strömt Kraft- stoff aus dem Kraftstoffräum 31 über den Drosselkanal 38 in die Steuerkammer 25 und von dort aus über die Ablaufdrossel 27 in den Niederdruckbereich 9 des Injektors, wodurch in der Folge wiederum der Druck innerhalb des Kraftstoffraumes 31 absinkt.

Wird nun das Steuerventil 28 geschlossen, so steigt der Druck in der Steuerkammer 25 aufgrund des durch die Zulaufdrossel 26 nachströmenden Kraftstoffs schlagartig an und liegt somit höher als im Kraftstoffräum 31, was zu einer Druckdifferenz zwischen der Steuerkammer 25 und dem Kraftstoffräum 31 führt. Dies wiederum hat eine in Schließrichtung auf die Steuerstange 18 wirkende hydraulische Schließkraft zur Folge, die die Steuerstange 18 und damit die Dü- sennadel 17 in Schließrichtung beschleunigt. Über den Drosselkanal 38 strömt zwar Kraftstoff aus der Steuerkammer 25 in den Kraftstoffräum 31 nach, was einen Druckanstieg in der Steuerkammer 31 zur Folge hat. Der Durchflussquerschnitt des Drosselkanals 38 ist jedoch so gewählt, dass der Druckanstieg in dem Kraftstoffräum 31 gegenüber dem Druckanstieg in der Steuerkammer 25 verzögert ist, so dass der erläuterte temporäre Druckunterschied zwischen der Steuerkammer 25 und dem Kraftstoffräum 31 zu Beginn der Schließphase resultiert. Durch den Druckunterschied können minimale Schließzeiten erzielt werden. Über das Durchmesserverhältnis D1/D2 kann das Schließverhalten des Injektors variiert werden. Je kleiner der Verhältniswert ist, desto stärker wird das Ventilelement 16 in Richtung des Ventilsitzes 21 beschleunigt.

Während der Schließbewegung der Steuerstange 18 steigt der Druck im Kraftstoffräum aufgrund der Durchmesserstufe 35 an. Um diesen für eine schnelle Schließbewegung negativen Effekt zu minimieren ist die erste Hülse 32 mit einer von einem Hülsenboden gebildeten Druckangriffsfläche 14 versehen. Übersteigt der Druck im Kraftstoffräum 31 ein bestimmtes Maß, hebt die erste Hülse entgegen der Federkraft der Druckfeder 33 von dem Plattenbauteil 24 in Schließrichtung ab, wodurch ein Druckausgleich zwischen dem Druckraum 10 und dem Kraftstoffräum 31 hergestellt wird. Nach hergestelltem Druckausgleich nimmt die erste Hülse 32 wieder ihre Anlageposition am Plattenbauteil 24 ein.

Der bereits erwähnte Kopplerraum 39 ist radial innerhalb eines unteren Teils des Druckraums 10 angeordnet und wird radial außen von einer zweiten Hülse 41 begrenzt, die von einem sich an einem radial nach innen erstreckenden ring- förmigen Fortsatz 42 des Injektorkörpers 11 abstützenden Druckfeder 43 in Richtung auf die Zwischenplatte 13 fe- derkraftbeauschlagt wird, an der die zweite Hülse 41 dichtend anliegt. Der Führungsdurchmesser D2 der Steuerstange 18 in der zweiten Hülse 41 der dem Führungsdurchmesser D2 der Steuerstange 18 in der ersten Hülse 32 entspricht ist größer als der Führungsdurchmesser D3 eines oberen Führungszapfens 44 der Düsennadel 15 radial innerhalb der Zwischenplatte 13. Hierdurch steigt der Druck innerhalb des Kopplerraums 39 bei einer Schließbewegung des Ventilelemen- tes 16. Um diesen Effekt zu minimieren ist die zweite Hülse 41 mit einer schrägen, stirnseitigen Druckangriffsfläche 45 versehen, die bewirkt, dass die zweite Hülse 41 bei Überschreiten eines vorgegebenen Druckniveaus von der Zwischenplatte 13 in Öffnungsrichtung des Ventilelementes 16 entge- gen der Kraft der Druckfeder 43 abhebt, wodurch ein Druckausgleich zwischen dem Druckraum 10 und dem Kopplerraum 39 bzw. dem Kopplerraumvolumen hergestellt wird. Bevorzugt liegt das Durchmesserverhältnis D2/D3 nahe 1.

Claims

Ansprüche

1. Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennräume (7) von Bennkraftmaschinen (1), insbesondere Common-

Rail-Inj ektor, mit einem mit einer Steuerkammer mit variierbarem Steuerdruck wirkverbundenen Ventilelement (16), das zwischen einer den Kraftstofffluss freigebenden Öffnungsstellung und einer Schließstellung ver- stellbar ist, wobei zur Variation des Steuerdrucks ein Steuerventil vorgesehen ist, das in seiner Öffnungsposition die Steuerkammer hydraulisch mit einem Niederdruckbereich (9) verbindet, und mit einem Kraftstoffraum (31), dem eine Durchmesserstufe (35) des Ventil- elementes (16) zugeordnet ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass der Kraftstoffräum (31) über einen Drosselkanal (38) mit der Steuerkammer (25) verbunden ist.

2. Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkanal (38) derart ausgelegt ist, dass der Druck im Kraftstoffräum (31) zu Beginn der Schließbewegung des Ventilelementes (16) niedriger ist als der Steuerdruck in der Steuerkammer (25) .

3. Injektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosselkanal (38) als Drosselbohrung in dem Ventilelement (16) ausgebildet ist.

4. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffräum (31) axial benachbart zu der Steuerkammer (25) angeordnet ist.

5. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffräum (31) von einer das Ventilelement (16) umschließenden, axial verstellbaren ersten Hülse mit (32) einer dem Kraftstoffräum (31) zugeordneten ersten Druckangriffsfläche (37) begrenzt ist.

6. Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Hülse (32) mittels einer Feder (43) in Richtung der Steuerkammer (25) federkraftbelastet und in einem Druckraum (10) des Injektors aufgenommen ist.

7. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (16) mehrteilig, insbesondere mit einer steuerkammerseitigen Steuerstange (12) und einer düsenraumseitigen Düsennadel (13), ausgebildet ist .

8. Injektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilelementteile (12, 13) über einen Koppelraum (39) hydraulisch miteinander gekoppelt sind, wobei der Koppelraum (39) von einer federkraftbeaufschlagten zweiten Hülse (41) begrenzt ist.

9. Injektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Hülse (41) eine dem Kopplerraum zuge- ordnete zweite Drückangriffsfläche (45) aufweist.

10. Injektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Druckangriffsfläche (45) als, insbe- sondere schräge, Ringfläche ausgebildet ist.