WO2008125537A1 - Injektor - Google Patents

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WO2008125537A1
WO2008125537A1 PCT/EP2008/054160 EP2008054160W WO2008125537A1 WO 2008125537 A1 WO2008125537 A1 WO 2008125537A1 EP 2008054160 W EP2008054160 W EP 2008054160W WO 2008125537 A1 WO2008125537 A1 WO 2008125537A1
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valve
chamber
transverse
injector
bore
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PCT/EP2008/054160
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Rueckle
Christian Faltin
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
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    • F02M55/00Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/002Arrangement of leakage or drain conduits in or from injectors

Definitions

  • the invention relates to an injector for injecting fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine, in particular a common rail injector, according to the preamble of claim 1.
  • EP 1 612 403 A1 discloses a common-rail injector with a control valve (servo valve) which is pressure-balanced in the axial direction, by means of which the fuel pressure in a control chamber delimited by a valve element can be varied.
  • the control valve comprises an axially adjustable, guided on a guide pin valve sleeve which defines a valve chamber radially outward. In these open two opposite, throttle-free transverse bores emanating from a hydraulically connected to the control chamber axial flow channel.
  • the guide pin is integrally formed with a valve piece which rests on a throttle plate which limits the control chamber in the axial direction. The provision of the throttle plate is necessary in order to open the control valve Limit flow rate of fuel (tax amount) from the control chamber.
  • the invention has for its object to provide an injector with a valve sleeve having a control valve, wherein the number of necessary components is reduced.
  • the invention is based on the idea, at least the first transverse bore, which opens into the valve chamber and via which the drainage channel is connected to the valve chamber to perform as a throttle bore.
  • the outflow velocity of fuel (control quantity) from the control chamber can be adjusted into a low-pressure region of the injector arranged hydraulically behind the valve chamber and connected to an injector return , Due to the invention can be dispensed with the necessary in the prior art separate throttle plate. Theoretically, it would be conceivable to provide only a single transverse bore in the valve piece.
  • valve sleeve would require at least one further opening into the valve chamber transverse bore in the valve piece, wherein the opening into the valve chamber transverse holes must be evenly distributed in the circumferential direction in order to avoid asymmetrical component deformations in the guide region of the valve sleeve.
  • transverse bores are arranged opposite one another with respect to the longitudinal central axis of the guide pin. If, for example, three transverse bores opening out into the valve space are provided, these should be arranged offset by 120 ° to each other.
  • a transverse bore means all bores opening out into the valve chamber which run at an angle to the longitudinal central axis of the guide bolt. An orthogonal arrangement to the longitudinal center axis of the guide pin is not necessary and even not desirable in development of the invention. By providing at least one further transverse bore and the symmetrical arrangement of the transverse bores unbalanced loads or deformations of the valve piece are avoided or at least reduced.
  • the at least one transverse bore formed as a throttle bore is provided with a radially outer diffuser section.
  • the at least one transverse bore designed as a throttle bore preferably has a section which opens out into the valve chamber and has a larger diameter than the diameter of the actual throttle section of the transverse bores.
  • throttle bores of which each is preferably provided with a diffuser section.
  • the flow velocity in the individual transverse bores can be reduced with positive effects on the wear.
  • the formation of at least two transverse bores as throttle bores, the flow control in the control valve seat area can be favorably influenced, whereby the Ableung of the fuel when opening the valve sleeve and the filling of the annular groove during the closing of the valve sleeve of the control valve is advantageously symmetrical.
  • At least one of the transverse bores is formed as a blind bore (s) introduced from outside into the valve member.
  • the transverse bores designed as blind bores do not extend as far as the outlet channel, as a result of which these transverse bores do not have a fuel line function, but merely to minimize, preferably prevent, the function of asymmetrical deformation of the valve element with guide pins.
  • the last-described embodiment is of particular interest in terms of production engineering, in particular because the tolerances to be maintained can be greater than if the transverse bores had to be designed as (exact) throttle bores.
  • all the opening in the valve chamber transverse bores are not only uniformly distributed in the circumferential direction, but that all transverse bores, d. H.
  • all longitudinal axes of the transverse bores with the longitudinal center axis of the guide pin the same angle.
  • the transverse bores with the longitudinal center axis of the guide pin include an angle deviating from 90 °.
  • Longitudinal axis of the guide pin is selected from a range between about 10 ° and about 80 °. Particularly advantageous is an angle from a range between about 20 ° and about 70 °, preferably from a narrower
  • Angular range between about 30 ° and about 60 °.
  • Angular range between about 40 ° and about 50 ° is selected.
  • the oblique arrangement in particular designed as a throttle bore transverse bore (s) makes it possible, a to realize sufficient diffuser length in the radially outer end region of the transverse bores in order to further reduce the risk of cavitation damage, in particular at the control valve seat.
  • oblique ( ⁇ 90 °) arrangement of the transverse bores proven manufacturing processes for the production of drain throttles, such as erosion and HE rounding continue to be used.
  • the symmetry of the transverse bores does not extend only to their symmetrical
  • transverse bores as such.
  • Throttle bore trained cross bore is
  • transverse bore (s) formed as a throttle bore opens out of the valve piece in the lower region of the valve chamber.
  • a small distance of the opening region of the transverse bores is realized to the valve seat, resulting in a significant reduction of the Schadvolumens in favor of the hydraulic reaction time of the injector.
  • control chamber is limited in an embodiment of the invention in the axial and preferably also in the radial direction of the valve piece.
  • the valve piece advantageously also assumes a guiding function for the valve element, so that a guide sleeve can be dispensed with in addition to the prior art.
  • FIG. 1 is a fragmentary view of an injector with a pressure balanced in the axial direction control valve
  • FIG. 1 is an enlarged detail of FIG. 1,
  • Fig. 3 is an alternative trained injector with a pressure-balanced in the axial direction control valve
  • a section of a trained as a common rail injector injector 1 is shown for fuel.
  • the injector 1 comprises a single-part or multi-part valve element 2 which is shown only in sections and which is adjustable between an open position and a closed position. In its open position, the valve element 2 releases the fuel flow from a nozzle hole arrangement, not shown, into a combustion chamber, likewise not shown, of an internal combustion engine.
  • valve element 2 With an upper end face 3, the valve element 2 defines a control chamber 4.
  • the control chamber 4 is arranged radially inside a valve piece 5, which is braced in the axial direction within an injector body, not shown.
  • the valve piece 5 also serves as a guide element for the valve element. 2
  • control chamber 4 opens a introduced into the valve piece 5 inlet throttle 6, which supplies the control chamber 4 with fuel from a surrounding a lower portion of the valve piece 5 pressure chamber 7.
  • the pressure chamber 7 is in turn by a not shown fuel supply line with high-pressure fuel from a likewise not shown High-pressure fuel storage (rail) supplies.
  • the valve element 2 When the valve element 2 is open (in the plane of the drawing moved axially upward), the fuel flows from the pressure chamber 7 through the nozzle hole arrangement into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • Drain channel 8 is throttle-free and designed as a blind hole and ends with axial distance to an annular space designed as a valve chamber 9 of a control valve 10th
  • the control valve 10 comprises an axially adjustable valve sleeve 12, which in this case
  • Embodiment is integrally connected to an anchor plate 12.
  • the armature plate 12 cooperates with a solenoid assembly, not shown, and forms with this an electromagnetic actuator for actuating the valve sleeve eleventh
  • the valve sleeve 11 encloses radially outwardly a guide pin 13, which serves as a (single) guide for the valve sleeve 11.
  • the drainage channel 8 is hydraulically connected to the valve chamber 9 via an angular first (at an angle) to a longitudinal central axis L of the guide pin 13 extending first transverse bore 14.
  • the first transverse bore 14 is designed as a throttle bore.
  • the solenoid assembly is energized, whereby the armature plate 12th is moved with the valve sleeve 11 of the control valve 10 in the axial direction in the plane of the drawing upwards.
  • the valve sleeve 11 lifts from its control valve seat 15 at the foot of the integrally formed with the valve member 5 guide pin 13 and releases the fuel flow in a low pressure region 16 of the injector 1, wherein the low pressure region 16 is connected to an injector return, not shown.
  • the flow cross-sections of the inlet throttle 6 and formed as a throttle bore first transverse bore 14 are coordinated so that with open control valve 10, a net outflow of fuel from the control chamber through the drain passage 8 and through the first transverse bore 14 and through the valve chamber 9 into the low pressure region of the Injector results.
  • the pressure force acting in the closing direction on the valve element 2 decreases, so that this lifts off from its valve seat, not shown, and releases the fuel flow into the combustion chamber.
  • the energization of the solenoid assembly is interrupted, whereby the valve sleeve 11, in particular spring-assisted is moved to its control valve seat 15 and thus the valve chamber 9, which is formed by a reduced diameter portion of the guide pin 13 of the low pressure region 16 separates, so that the pressure in the control chamber 4 increases again by the inflowing over the inlet throttle 6 from the pressure chamber 7 fuel, with the result that the force acting on the valve element 2 in the closing direction compressive force increases and the valve element 2 on his not shown valve seat moves.
  • the first transverse bore 14 with respect to the longitudinal center axis L is a second transverse bore 17 exactly opposite.
  • both transverse bores 14, 17 open into the annular valve chamber 9 of the pressure-balanced in the axial direction of the control valve 10.
  • the first transverse bore 14 has a radially inner throttle portion 18 with a very small diameter.
  • This is followed by a diffuser section 19 which opens out into the valve chamber 9 and has a larger diameter than the throttle section 18.
  • the second throttle bore 17 is arranged at the same angle CC (about 45 °) to the longitudinal central axis L, as opposed to the longitudinal center axis L opposite first transverse bore 14. It can be seen that the second transverse bore 17 is not designed as a through hole, but as a blind hole is, wherein the bore diameter and the bore length of the second transverse bore 17 correspond to the diameter and the length of the diffuser portion 19 of the first transverse bore 14.
  • the injector 1 shown in Figs. 3 and 4 corresponds in its basic structure to the injector shown in Fig. 1, so that in terms of commonality to avoid repetition of the previous Description with reference to Fig. 1 is referenced. In the following, only the differences from the injector according to FIG. 1 are explained.
  • both transverse bores 14, 17 are designed as throttle bores and thus connect the flow channel 8 extending in the axial direction with the annular valve chamber 9 and with the control valve 10 open with the low-pressure region 16 of the injector 1.
  • a particularly uniform, symmetrical outflow of fuel from the valve chamber 9 in the low pressure region 16 is achieved with the control valve 10 open.
  • the two transverse bores 14, 17 are not only formed identically, but also arranged symmetrically with respect to the longitudinal center axis L of the guide pin 13 integrally formed with the valve piece 15. Both transverse bores 14, 17 close with the longitudinal center axis L of the guide pin 13 an angle OC of about 45 °.
  • the first transverse bore 14 has, like the first transverse bore 14 according to FIGS. 1 and 2, a radially inner throttle section 18 and an adjoining outer diffuser section 19.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor (1) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-Injektor, mit einem eine axial verstellbare und einen Ventilraum (9) begrenzende Ventilhülse (11) aufweisenden Steuerventil (10), mit dem der Kraftstofffluss aus einer mit einem axial verstellbaren Ventilelement (2) wirkverbundenen Steuerkammer (4) durch einen in ein Ventilstück (5) eingebrachten Ablaufkanal (8) hindurch in einen Niederdruckbereich (16) des Injektors (1) freiggebbar oder sperrbar ist, wobei die Ventilhülse (11) an einem Führungsbolzen geführt ist, der Teil des Ventilstücks (5) ist, in das eine erste und mindestens eine zweite in den Ventilraum (9) ausmündende, gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Querbohrungen (14, 17) eingebracht sind, wobei der Ablaufkanal (8) über die erste Querbohrung (14) hydraulisch mit dem Ventilraum (9) verbunden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest die erste in den Ventilraum (9) ausmündende Querbohrung (14) als Drosselbohrung ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
Titel Injektor
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere einen Common-Rail-Injektor, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 1 612 403 Al ist ein Common-Rail-Injektor mit einem in axialer Richtung druckausgeglichenem Steuerventil (Servoventil) bekannt, mittels dem der Kraftstoffdruck in einer von einem Ventilelement begrenzten Steuerkammer variierbar ist. Durch Variation des Kraftstoffdrucks innerhalb der Steuerkammer kann das Ventilelement in axialer Richtung zwischen einer Schließstellung und einer den Kraftstofffluss durch eine Düsenlochanordnung in den Brennraum einer Brennkraftmaschine freigebenden Öffnungsstellung verstellt werden. Das Steuerventil umfasst eine in axialer Richtung verstellbare, an einem Führungsbolzen geführte Ventilhülse, die radial außen einen Ventilraum begrenzt. In diesen münden zwei gegenüberliegende, drosselfreie Querbohrungen aus, die von einem mit der Steuerkammer hydraulisch verbundenen axialen Ablaufkanal ausgehen. Der Führungsbolzen ist einstückig mit einem Ventilstück ausgebildet, welches auf einer Drosselplatte aufliegt, die die Steuerkammer in axialer Richtung begrenzt. Das Vorsehen der Drosselplatte ist notwendig, um bei geöffnetem Steuerventil die Abflussgeschwindigkeit von Kraftstoff (Steuermenge) aus der Steuerkammer zu begrenzen.
Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektor mit einem eine Ventilhülse aufweisenden Steuerventil vorzuschlagen, bei dem die Anzahl der notwendigen Bauteile reduziert ist.
Technische Lösung
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren angegebenen Merkmalen.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, zumindest die erste Querbohrung, die in den Ventilraum ausmündet und über die der Ablaufkanal mit dem Ventilraum verbunden ist, als Drosselbohrung auszuführen. Über das Verhältnis des Durchflussquerschnittes der Ablaufdrossel und einer die Steuerkammer mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgenden Zulaufdrossel kann die Abströmgeschwindigkeit von Kraftstoff (Steuermenge) aus der Steuerkammer in einen hydraulisch betrachtet hinter dem Ventilraum angeordneten Niederdruckbereich des Injektors, der mit einem Injektorrücklauf verbunden ist, eingestellt werden. Aufgrund der Erfindung kann auf die im Stand der Technik notwendige separate Drosselplatte verzichtet werden. Theoretisch wäre es denkbar, lediglich eine einzige Querbohrung im Ventilstück vorzusehen. Insbesondere bei sehr hohen Betriebsdrücken und kleinen Führungsdurchmessern des Führungsbolzens hätte eine derartige, unsymmetrische Konstruktion jedoch ungewünschte Bauteilverformungen zur Folge, die die Reibung zwischen Ventilhülse und Führungsbolzen erhöhen würden, was einerseits zu einem erhöhten Verschleiß führen würde und andererseits leistungsstärkere und damit bauraumintensivere Aktuatoren zum Verstellen der Ventilhülse erfordern würde. Aus diesem Grund ist es erfindungswesentlich, mindestens eine weitere in den Ventilraum ausmündende Querbohrung in dem Ventilstück vorzusehen, wobei die in den Ventilraum ausmündenden Querbohrungen in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sein müssen, um unsymmetrische Bauteilverformungen im Führungsbereich der Ventilhülse zu vermeiden. Werden lediglich zwei Querbohrungen vorgesehen, so werden diese im Bezug auf die Längsmittelachse des Führungsbolzens aneinander gegenüberliegend angeordnet. Werden beispielsweise drei in den Ventilraum ausmündende Querbohrungen vorgesehen, so sollten diese um jeweils 120° zueinander versetzt angeordnet werden. Unter Querbohrung im Sinne der Erfindung sind sämtliche in den Ventilraum ausmündenden Bohrungen zu verstehen, die unter einem Winkel zur Längsmittelachse des Führungsbolzens verlaufen. Eine orthogonale Anordnung zu der Längsmittelachse des Führungsbolzens ist nicht notwendig und in Weiterbildung der Erfindung sogar nicht erwünscht. Durch das Vorsehen mindestens einer weiteren Querbohrung sowie die symmetrische Anordnung der Querbohrungen werden unsymmetrische Belastungen bzw. Verformungen des Ventilstücks vermieden bzw. zumindest reduziert. Zur Vermeidung von Kavitationsschäden, insbesondere am Steuerventilsitz, ist die mindestens eine als Drosselbohrung ausgebildete Querbohrung mit einem radial äußeren Diffusorabschnitt versehen. Hierzu weist die mindestens eine als Drosselbohrung ausgebildete Querbohrung bevorzugt einen in den Ventilraum ausmündenden Abschnitt mit einem größeren Durchmesser auf als der Durchmesser des eigentlichen Drosselabschnitts der Querbohrungen.
Gemäß einer ersten Alternative der Erfindung sind sämtliche in den, insbesondere als Ringraum ausgebildeten Ventilraum ausmündende Querbohrungen als Drosselbohrungen ausgebildet, von denen bevorzugt jede mit einem Diffusorabschnitt versehen ist. Hierdurch kann die Strömungsgeschwindigkeit in den einzelnen Querbohrungen mit positiven Auswirkungen auf den Verschleiß reduziert werden. Durch die Ausbildung von mindestens zwei Querbohrungen als Drosselbohrungen kann die Strömungsführung im Steuerventilsitzbereich vorteilhaft beeinflusst werden, wodurch auch die Absteuerung des Kraftstoffs beim Öffnen der Ventilshülse sowie die Befüllung der Ringnut beim Schließvorgang der Ventilhülse des Steuerventils mit Vorteil symmetrisch erfolgt.
Gemäß einer zweiten Alternative ist zumindest eine der Querbohrungen, vorzugsweise sämtliche Querbohrungen bis auf eine als Drosselbohrung ausgebildete Querbohrung, als von außen in das Ventilstück eingebrachte Sacklochbohrung (en) ausgebildet. Anders ausgedrückt reichen die als Sacklochbohrungen ausgebildeten Querbohrungen nicht bis an den Ablaufkanal heran, wodurch diesen Querbohrungen keine Kraftstoffleitungsfunktion zukommt, sondern lediglich die Funktion eine unsymmetrische Verformung des Ventilstücks mit Führungsbolzen zu minimieren, bevorzugt zu verhindern. Die zuletzt beschriebene Ausgestaltungsform ist fertigungstechnisch von besonderem Interesse, insbesondere deshalb, weil die einzuhaltenden Toleranzen größer sein können, als wenn die Querbohrungen als (exakte) Drosselbohrungen ausgeführt werden müssten.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass sämtliche in dem Ventilraum ausmündenden Querbohrungen nicht nur in Umfangsrichtung gleichmäßig verteilt sind, sondern dass sämtliche Querbohrungen, d. h. sämtliche Längsachsen der Querbohrungen mit der Längsmittelachse des Führungsbolzens den gleichen Winkel einschließen. Es ist jedoch auch denkbar, durch eine gezielte unterschiedliche Winkelwahl Einfluss auf die Bauteilverformung des Ventilstücks im Betrieb zu nehmen. Bevorzugt schließen die Querbohrungen mit der Längsmittelachse des Führungsbolzens einen von 90° abweichenden Winkel ein.
Es hat sich als Vorteilhaft herausgestellt, wenn der Winkel zwischen der Längsachse zumindest einer Querbohrung, vorzugsweise sämtlicher Querbohrungen und der
Längsmittelachse des Führungsbolzens aus einem Bereich zwischen etwa 10° und etwa 80° gewählt ist. Insbesondere von Vorteil ist ein Winkel aus einem Bereich zwischen etwa 20° und etwa 70°, vorzugsweise aus einem engeren
Winkelbereich zwischen etwa 30° und etwa 60°. Von besonderem Vorteil ist es, wenn der Winkel aus einem
Winkelbereich zwischen etwa 40° und etwa 50° gewählt wird.
Sehr gute Ergebnisse wurden mit einem Winkel von etwa 45° erzielt.
Die schräge Anordnung, insbesondere der als Drosselbohrung ausgebildeten Querbohrung (en) ermöglicht es, eine ausreichende Diffusorlänge im radial äußeren Endbereich der Querbohrungen zu realisieren, um somit die Gefahr von Kavitationsschäden, insbesondere am Steuerventilsitz weiter zu reduzieren. Darüber hinaus sind durch die schräge (≠ 90°) Anordnung der Querbohrungen bewährte Fertigungsverfahren zur Herstellung der Ablaufdrosseln, wie beispielsweise Erodieren und HE-Verrunden weiterhin einsetzbar .
Durch Variation der Winkellage, insbesondere der als Drosselbohrungen ausgebildeten Querbohrungen ist zudem eine vorteilhafte Beeinflussung der Bauteilfestigkeit möglich.
In Weiterbildung der Erfindung erstreckt sich die Symmetrie der Querbohrungen nicht lediglich auf ihre symmetrische
Anordnung in Umfangsrichtung, sondern auch auf die
Ausbildung der Querbohrungen als solches. Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der die Querbohrungen, zumindest im Ausmündungsbereich den gleichen Bohrungsdurchmesser aufweisen. Insbesondere handelt es sich dabei um den
Durchmesser der Diffusorabschnitte der mindestens einen als
Drosselbohrung ausgebildeten Querbohrung.
Von Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der zumindest die als Drosselbohrung ausgebildete (n) Querbohrung (en) im unteren Bereich des Ventilraums aus dem Ventilstück ausmündet/ausmünden. Hierdurch wird ein geringer Abstand des Ausmündungsbereichs der Querbohrungen zu dem Ventilsitz realisiert, woraus eine deutliche Reduzierung des Schadvolumens zu Gunsten der hydraulischen Reaktionszeit des Injektors resultiert. Aus Bauteilfestigkeitsgründen ist es von Vorteil, wenn der Ablaufkanal in dem Ventilstück in axialer Richtung nicht bis an den Ventilraum herangeführt ist, sondern unterhalb des Ventilraums in die mindestens eine als Drosselbohrung ausgebildete Querbohrung übergeht.
Aufgrund des möglichen Verzichtes auf eine Drosselplatte, wird die Steuerkammer in Ausgestaltung der Erfindung in axialer und bevorzugt auch in radialer Richtung von dem Ventilstück begrenzt. Das Ventilstück übernimmt mit Vorteil auch eine Führungsfunktion für das Ventilelement, so dass im Vergleich zum Stand der Technik zusätzlich auf eine Führungshülse verzichtet werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen; diese zeigen in:
Fig. 1 eine unvollständige Darstellung eines Injektors mit einem in axialer Richtung druckausgeglichenen Steuerventil,
Fig. 2 ein vergrößertes Detail aus Fig. 1,
Fig. 3 ein alternativ ausgebildeter Injektor mit einem in axialer Richtung druckausgeglichenen Steuerventil und
Fig. 4 ein vergrößertes Detail aus Fig. 3. Ausführungsformen der Erfindung
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .
In Fig. 1 ist ein Ausschnitt eines als Common-Rail-Injektor ausgebildeten Injektors 1 für Kraftstoff gezeigt. Der Injektor 1 umfasst ein lediglich ausschnittsweise dargestelltes, ein- oder mehrteiliges Ventilelement 2, das zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung verstellbar ist. In seiner Öffnungsstellung gibt das Ventilelement 2 den Kraftstofffluss aus einer nicht gezeigten Düsenlochanordnung in einen ebenfalls nicht gezeigten Brennraum einer Brennkraftmaschine frei.
Mit einer oberen Stirnfläche 3 begrenzt das Ventilelement 2 eine Steuerkammer 4. Die Steuerkammer 4 ist radial innerhalb eines Ventilstücks 5 angeordnet, welches innerhalb eines nicht gezeigten Injektorkörpers in axialer Richtung verspannt ist. Das Ventilstück 5 dient gleichzeitig als Führungselement für das Ventilelement 2.
In die Steuerkammer 4 mündet eine in das Ventilstück 5 eingebrachte Zulaufdrossel 6, die die Steuerkammer 4 mit Kraftstoff aus einem einen unteren Abschnitt des Ventilstücks 5 umgebenden Druckraum 7 versorgt. Der Druckraum 7 wird wiederum von einer nicht gezeigten KraftstoffVersorgungsleitung mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus einem ebenfalls nicht gezeigten Kraftstoffhochdruckspeicher (Rail) versorgt. Bei geöffnetem Ventilelement 2 (in der Zeichnungsebene nach axial oben verstellt) strömt der Kraftstoff aus dem Druckraum 7 durch die Düsenlochanordnung in den Brennraum der Brennkraftmaschine.
Aus der Steuerkammer 4 mündet ein in axialer Richtung in das Ventilstück 5 eingebrachter Ablaufkanal 8 aus. Der
Ablaufkanal 8 ist drosselfrei und als Sackloch ausgeführt und endet mit Axialabstand zu einem als Ringraum ausgebildeten Ventilraum 9 eines Steuerventils 10
(Servoventil) .
Das Steuerventil 10 umfasst eine in axialer Richtung verstellbare Ventilhülse 12, die in diesem
Ausführungsbeispiel einstückig mit einer Ankerplatte 12 verbunden ist. Die Ankerplatte 12 wirkt mit einer nicht gezeigten Elektromagnetanordnung zusammen und bildet mit dieser einen elektromagnetischen Aktuator zur Betätigung der Ventilhülse 11.
Die Ventilhülse 11 umschließt radial außen einen Führungsbolzen 13, der als (einzige) Führung für die Ventilhülse 11 dient.
Der Ablaufkanal 8 ist über eine winklig (schräg) zu einer Längsmittelachse L des Führungsbolzens 13 verlaufende erste Querbohrung 14 mit dem Ventilraum 9 hydraulisch verbunden. Dabei ist die erste Querbohrung 14 als Drosselbohrung ausgeführt.
Zum Öffnen des Ventilelementes 2 wird die nicht gezeigte Elektromagnetanordnung bestromt, wodurch die Ankerplatte 12 mit der Ventilhülse 11 des Steuerventils 10 in axialer Richtung in der Zeichnungsebene nach oben bewegt wird. Hierdurch hebt die Ventilhülse 11 von ihrem Steuerventilsitz 15 am Fuße des einstückig mit dem Ventilstück 5 ausgebildeten Führungsbolzens 13 ab und gibt den Kraftstofffluss in einen Niederdruckbereich 16 des Injektors 1 frei, wobei der Niederdruckbereich 16 mit einem nicht gezeigten Injektorrücklauf verbunden ist. Die Durchflussquerschnitte der Zulaufdrossel 6 und der als Drosselbohrung ausgebildeten ersten Querbohrung 14 sind derart aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Steuerventil 10 ein Nettoabfluss von Kraftstoff aus der Steuerkammer durch den Ablaufkanal 8 sowie durch die erste Querbohrung 14 und durch den Ventilraum 9 hindurch in den Niederdruckbereich des Injektors resultiert. Hierdurch sinkt die in Schließrichtung auf das Ventilelement 2 wirkende Druckkraft, so dass dieses von seinen nicht gezeigten Ventilsitz abhebt und den Kraftstofffluss in den Brennraum freigibt. Zum Schließen des Ventilelements 2, also zum Beenden des Einspritzvorgangs, wird die Bestromung der Elektromagnetanordnung unterbrochen, wodurch die Ventilhülse 11, insbesondere federkraftunterstützt auf ihren Steuerventilsitz 15 bewegt wird und somit den Ventilraum 9, der von einem durchmesserreduzierten Abschnitt des Führungsbolzens 13 gebildet ist, von dem Niederdruckbereich 16 trennt, so dass der Druck in der Steuerkammer 4 durch den über die Zulaufdrossel 6 aus dem Druckraum 7 zuströmenden Kraftstoff wieder zunimmt, mit der Folge, dass die auf das Ventilelement 2 in Schließrichtung wirkende Druckkraft zunimmt und sich das Ventilelement 2 auf seinen nicht gezeigten Ventilsitz bewegt. Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, liegt der ersten Querbohrung 14 in Bezug auf die Längsmittelachse L eine zweite Querbohrung 17 exakt gegenüber. Hierdurch werden unsymmetrische Belastungen des Ventilstücks 5 mit Vorteil vermieden.
Bezüglich der folgenden Detailbeschreibung der Anordnung der beiden Querbohrungen 14, 17 wird auf die Detailvergrößerung gemäß Fig. 2 verwiesen. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, dass beide Querbohrungen 14, 17 in den ringförmigen Ventilraum 9 des in axialer Richtung druckausgeglichenen Steuerventils 10 ausmünden. Die erste Querbohrung 14 weist einen radial innen liegenden Drosselabschnitt 18 mit einem sehr geringen Durchmesser auf. Daran schließt ein in den Ventilraum 9 ausmündender Diffusorabschnitt 19 an, der einen größeren Durchmesser aufweist als der Drosselabschnitt 18.
Die zweite Drosselbohrung 17 ist unter dem gleichen Winkel CC (etwa 45°) zur Längsmittelachse L angeordnet, wie die in Bezug auf die Längsmittelachse L gegenüberliegende erste Querbohrung 14. Zu erkennen ist, dass die zweite Querbohrung 17 nicht als Durchgangsbohrung, sondern als Sacklochbohrung ausgeführt ist, wobei der Bohrungsdurchmesser und die Bohrungslänge der zweiten Querbohrung 17 dem Durchmesser und der Länge des Diffusorabschnitts 19 der ersten Querbohrung 14 entsprechen .
Der in den Fig. 3 und 4 gezeigte Injektor 1 entspricht in seinem grundsätzlichen Aufbau dem in Fig. 1 gezeigten Injektor, sodass bezüglich der Gemeinsamkeiten zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorherige Beschreibung mit Bezug auf Fig. 1 verwiesen wird. Im Folgenden werden lediglich die Unterschiede zu dem Injektor gemäß Fig. 1 erläutert.
Im Gegensatz zu dem Injektor 1 gemäß Fig. 1 sind bei dem Injektor 1 gemäß Fig. 3 beide Querbohrungen 14, 17 als Drosselbohrungen ausgebildet und verbinden somit den in axialer Richtung verlaufenden Ablaufkanal 8 mit dem ringförmigen Ventilraum 9 und bei geöffnetem Steuerventil 10 mit dem Niederdruckbereich 16 des Injektors 1. Hierdurch wird eine besonders gleichförmige, symmetrische Abströmung von Kraftstoff aus dem Ventilraum 9 in den Niederdruckbereich 16 bei geöffnetem Steuerventil 10 erreicht .
In Fig. 4 ist die Anordnung der beiden gegenüberliegenden Querbohrungen 14, 17 gemäß Fig. 3 im Detail gezeigt. Die beiden Querbohrungen 14, 17 sind nicht nur identisch ausgeformt, sondern auch symmetrisch in Bezug auf die Längsmittelachse L des einstückig mit dem Ventilstück 15 ausgebildeten Führungsbolzens 13 angeordnet. Beide Querbohrungen 14, 17 schließen mit der Längsmittelachse L des Führungsbolzens 13 einen Winkel OC von etwa 45° ein. Die erste Querbohrung 14 weist, wie die erste Querbohrung 14 gemäß den Fig. 1 und 2, einen radial inneren Drosselabschnitt 18 und einen daran anschließenden äußeren Diffusorabschnitt 19 auf. Das gleiche gilt für die zweite Querbohrung 17, die einen radial inneren Drosselabschnitt 20 und einen daran anschließenden äußeren Diffusorabschnitt 21 umfasst.

Claims

Ansprüche
1. Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-Inj ektor, mit einem eine axial verstellbare und einen Ventilraum (9) begrenzende Ventilhülse (11) aufweisenden Steuerventil (10), mit dem der Kraftstofffluss aus einer mit einem axial verstellbaren Ventilelement (2) wirkverbundenen Steuerkammer (4) durch einen in ein Ventilstück (5) eingebrachten Ablaufkanal (8) hindurch in einen Niederdruckbereich (16) des Injektors (1) freiggebbar oder sperrbar ist, wobei die Ventilhülse (11) an einem Führungsbolzen (13) geführt ist, der Teil des Ventilstücks (5) ist, in das eine erste und mindestens eine zweite in den Ventilraum (9) ausmündende, gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Querbohrungen
(14, 17) eingebracht sind, wobei der Ablaufkanal (8) über die erste Querbohrung (14) hydraulisch mit dem Ventilraum (9) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest die erste in den Ventilraum (9) ausmündende Querbohrung (14) als Drosselbohrung ausgebildet ist.
2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die als Drosselbohrung ausgebildete (n) Querbohrung (en) (14, 17) mit einem Diffusorabschnitt (19, 21) versehen ist/sind.
3. Injektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Querbohrungen (14, 17) als, insbesondere identische, Drosselbohrungen, insbesondere mit jeweils einem Diffusorabschnitt (19, 21), ausgebildet sind.
4. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Querbohrungen (14, 17) als Sacklochbohrung ausgebildet ist.
5. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Querbohrungen (14, 17) mit einer Längsmittelachse (L) des Führungsbolzen (13) den gleichen Winkel (OC) einschließen.
6. Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (OC) zwischen 10° und 80°, mit vorzugsweise zwischen 20° und 70°, insbesondere zwischen 30° und 60°, besonders bevorzugt zwischen 40° und 50°, insbesondere bevorzugt etwa 45° beträgt.
7. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrungen (14, 17) zumindest abschnittsweise, vorzugsweise zumindest im Ausmündungsbereich, den gleichen Bohrungsdurchmesser aufweisen .
8. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrungen (14, 17) im unteren Bereich des Ventilraums (9) aus dem Ventilstück (5) ausmünden.
9. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablaufkanal (8) mit Axialabstand zu dem Ventilraum 9 mit der ersten Querbohrung (14) verbunden ist .
10. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilstück (5) die Steuerkammer (4) begrenzt .
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