WO2008148632A1

WO2008148632A1 - Injektor mit steuerventil

Info

Publication number: WO2008148632A1
Application number: PCT/EP2008/056056
Authority: WO
Inventors: Nadja Eisenmenger; Hans-Christoph Magel
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2007-06-04
Filing date: 2008-05-16
Publication date: 2008-12-11
Also published as: DE102007025962A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor (1) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-Injektor, mit einem zwischen einer Schließstellung und einer den Kraftstofffluss durch eine einem Düsenkörper (12) zugeordnete Düsenlochanordnung (20) in den Brennraum freigebenden Öffnungsstellung verstellbaren Ventilelement (10), welches mit einer Stirnseite (22) eine Steuerkammer (24) begrenzt, die mittels eines Steuerventils (29) mit einem Niederdruckbereich (9) des Injektors (1) verbindbar ist, wobei sich das Ventilelement (10) ausgehend von der Steuerkammer (24) durch einen in einem Injektorkörper (7) angeordneten Druckraum (6) in axialer Richtung hindurch bis in einen Düsenkörper (12) hinein erstreckt, wobei das Ventilelement (10) in einem Führungsabschnitt (42) des Düsenkörpers (12) axial verschieblich geführtist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest ein Axialabschnitt des Führungsabschnitts (42) des Düsenkörpers (12) mit Radialabstand zu dem Injektorkörpers (7) innerhalb des Druckraums (6) angeordnet ist.

Description

Beschreibung

Titel

Injektor mit Steuerventil

Stand der Technik

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

Die EP 1 431 567 A2 zeigt einen derartigen Injektor mit indirekter Ventilelementansteuerung. Bei dem einstückigen Ventilelement handelt es sich um ein sogenanntes langes Ventilelement, das sich in axialer Richtung durch einen Druckraum innerhalb eines Injektorkörpers bis in einen mit dem Injektorkörper verspannten Düsenkörper hineinerstreckt, in welchem sich der Ventilsitz und die Düsenlochanordnung befindet. Mit seiner der Düsenlochanordnung abgewandten Stirnseite begrenzt das Ventilelement eine Steuerkammer, die mittels eines Steuerventils (Servoventil) mit einem mit einem Injektorrücklauf verbundenen Niederdruckbereich des Injektors verbindbar ist. Die Durchflussquerschnitte einer die Steuerkammer dauerhaft mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgenden Zulaufdrossel und einer Ablaufdros- sei, durch die der Kraftstoff bei geöffnetem Steuerventil in den Niederdruckbereich des Injektors strömt, sind derart aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Steuerventil ein Nettoabfluss von Kraftstoff aus der Steuerkammer in den Niederdruckbereich des Injektors resultiert. Hierdurch sinkt bei geöffnetem Steuerventil der Druck innerhalb der Steuerkammer, wodurch auch die auf das Ventilelement in axialer Richtung wirkenden Schließkräfte reduziert werden. Dies führt dazu, dass das Ventilelement von seinem Ventil- sitz innerhalb des Düsenkörpers abhebt und den Kraftstoff- fluss in den Brennraum einer Brennkraftmaschine freigibt. Das lange Ventilelement ist innerhalb eines Führungsabschnittes des Düsenkörpers geführt, wobei dieser Führungs- bereich axial an den innerhalb des Injektorkörpers ausgebildeten Druckraum angrenzt. Diese Führung des Ventilelementes bereitet in der Praxis Schwierigkeiten, da sich der Führungsspalt bei hohem Systemdruck aufweitet, wodurch sich die Führungsqualität des Ventilelementes verschlechtert. Dies führt wiederum zu Unsymmetrien im Strahlbild und damit zu Qualitätsproblemen beim Injektor, die zu Emissionsverschlechterungen des Verbrennungsmotors führen. Bei dem bekannten Injektor ist der Führungsabschnitt gleichzeitig als Schließdrossel ausgebildet, um den Kraftstoffdruck inner- halb eines Druckraums im Düsenkörper zu reduzieren und damit ein sicheres Schließen des Ventilelementes bei geschlossenem Steuerventil zu ermöglichen. Diese direkt an der Ventilelementführung ausgebildete Schließdrossel ist äußerst toleranzkritisch und temperaturabhängig.

Daneben sind aus der EP 1 174 615 A2 sowie der EP 1 55 427 A2 Injektoren mit direkter Ventilelementansteuerung bekannt. Ein Steuerventil, welches eine Steuerkammer mit einem Niederdruckbereich des Injektors verbindet, ist bei dieser Art von Piezo-Injektoren mit einem kurzen Ventilelement nicht vorgesehen. Aufgrund der Realisierung eines kurzen Ventilelementes ist die Führung in einem Führungsabschnitt des Düsenkörpers vergleichsweise unkritisch. Bei den bekannten Injektoren mit direkter Ventilelementansteuerung ragt der Düsenkörper mit seinem Führungsabschnitt in axialer Richtung in den Injektorkörper hinein, wobei der Führungsabschnitt bei beiden Injektoren unmittelbar von einem hülsenförmigen Element umgeben ist, das für die Funktionsweise der direkten Ansteuerung der Ventilelemente mittels eines Piezoaktors notwendig ist.

Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektor mit servo-unterstützter Ventilelementansteuerung vorzuschlagen, bei dem die Führungsqualität des Ventilelementes in einem Führungsabschnitt des Düsenkörpers verbessert ist.

Technische Lösung

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 ge- löst. 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 Zeichnungen angegebenen Merkmalen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei Injektoren mit servo-unterstützter Ventilelementansteuerung den einstückig mit dem Düsenkörper ausgebildeten Führungsabschnitt für das lange, ein- oder mehrteilige Ventilelement zumindest abschnittsweise innerhalb des Injektorkörpers anzuordnen. Anders ausgedrückt ragt der Führungsabschnitt des Düsenkörpers teilweise oder vollständig in den innerhalb des Injektorkörpers angeordneten, mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff gefüllten Druckraum hinein und zwar mit Radialabstand zu der den Druckraum begrenzenden Umfangswand des Injektorkörpers, so dass der Führungsabschnitt, zumindest ein Axialabschnitt des Führungsabschnitts, von radial außen mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff beaufschlagt ist. Hierdurch wird eine Aufweitung des Führungsspaltes - unabhängig von der Höhe des Systemdruckes - verhindert. Dies wiederum führt zu einem symmetrischen Strahlbild des Injektors, wodurch Emissionsverschlechterungen des Verbren- nungsmotors mit Vorteil vermieden werden. Der vorzusehende Radialabstand zwischen dem innerhalb des Druckraums angeordneten Führungsabschnitt des Düsenkörpers und der Um- fangswand des Injektorkörpers kann dabei minimal ausgebildet sein und lediglich wenige Mikrometer betragen. Es muss lediglich sichergestellt sein, dass unter Systemdruck stehender Kraftstoff von radial außen den Führungsabschnitt druckbeaufschlagen kann. Die Wahl eines minimalen Radialabstandes kann sogar von Vorteil sein, da in diesem Fall die Passung zwischen Führungsabschnitt und innerer Umfangswand des Injektorkörpers als Zentrierung für den Düsenkörper genutzt werden kann. Zusätzlich oder alternativ ist eine Zentrierung des Düsenkörpers über eine äußere Spannmutter zum Verspannen des Düsenkörpers gegen den Injektorkörper möglich .

Von Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der der Führungsabschnitt hülsenförmig ausgebildet ist und radial außen unmittelbar den Druckraum begrenzt. Der Druckraum wird also im Bereich des Führungsabschnittes radial außen von einer Umfangswand des Injektorkörpers und radial innen direkt von der Außenseite des Führungsabschnittes begrenzt. Mit Vorteil wird auf den Führungsabschnitt umschließende, hül- senförmige Bauteile verzichtet. Der unter Hochdruck stehende Kraftstoff innerhalb des Druckraums greift somit unmittelbar an der Mantelfläche des Führungsabschnittes an und verhindert somit effektiv ein Aufweiten des Führungsspaltes zwischen Ventilelement und Führungsabschnitt . In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass in den Düsenkörper, insbesondere in den in axialer Richtung in den Druckraum ragenden Abschnitt des Düsenkörpers, beispielsweise in dem Führungsabschnitt, vorzugsweise benachbart zu dem Führungsabschnitt mindestens eine in Querrichtung verlaufende Bohrung eingebracht ist, durch die Kraftstoff aus dem Druckraum, insbesondere aus dem Umfangsspalt radial zwischen dem Führungsabschnitt und dem Injektorkörper, in Richtung der Düsenlochanordnung

(mindestens eine Einspritzöffnung) strömen kann. Unter

Strömungsverbindungen sind dabei nicht nur exakt orthogonal zu einer Injektorlängsachse verlaufende Bohrungen zu verstehen, sondern auch schräg zu der Längsachse des Injektors verlaufende Bohrungen.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass die mindestens eine in den Düsenkörper eingebrachte Strömungsverbindung als Drosselbohrung zur Bildung einer Schließdrossel ausgeführt ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere dann von Vorteil, wenn das Ventilelement mehrteilig ausgebildet ist und sich eine Kopplerhülse zur hydraulischen Kopplung zweier benachbarter Ventilelementteile auf dem Führungsabschnitt des Düsenkörpers abstützt. Auf eine in axialer Richtung verlaufende Bohrung parallel zu der Ventilelementführung kann dann mit Vorteil verzichtet werden, wodurch Dichtigkeitsprobleme im Bereich zwischen dem Düsenkörper und dem an diesem anliegenden Injektorkörper vermindert werden, da aufgrund des Verzichtes auf eine solche axiale, insbesondere als Drosselbohrung ausgebildete Verbindungsbohrung eine kreisrunde Dichtfläche zwischen den Ventilelementteilen realisiert werden kann. Bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der Düsenkörper druckraumfrei ausgebildet ist. Dies ermöglicht eine vergleichsweise einfache Fertigung des Düsenkörpers. Aufgrund der Führung des Ventilelementes in einem innerhalb des Druckraums angeordneten Führungsabschnitt des Düsenkörpers kann der Umfangsspalt zwischen dem Ventilelement und dem Düsenkörper in einem Bereich zwischen dem Führungsabschnitt und der Düsenlochanordnung ausreichend breit ausgeführt werden, so dass auf einfache Weise eine ausreichende Zuführung des Kraftstoffes zur Düsenlochanordnung gewährleistet ist. Anstelle des Vorsehens eines eigenen, eine Aufnahmebohrung für das Ventilelement in radialer Richtung überragenden Druckraums innerhalb des Düsenkörpers ist bevorzugt innerhalb des Düsenkörpers lediglich die Aufnahmebohrung (Sacklochbohrung) vorgesehen, in der das Ventilelement axial verschieblich aufgenommen ist. In einem Bereich axial zwischen dem Führungsabschnitt und der Düsenlochanordnung kann das Ventilelement einen reduzierten Durchmesser zur Vergrößerung des Umfangsspaltes aufweisen. Zusätzlich oder alternativ ist das Vorsehen einer poly- gonförmigen Umfangskontur am Ventilelement bzw. an einem Axialabschnitt des Ventilelementes möglich, um einen ausreichenden Kraftstofffluss aus dem Druckraum zur Düsenlochanordnung zu gewährleisten.

Insbesondere für den Fall, dass sich eine Kopplerhülse bei einem mehrteilig ausgebildeten Ventilelement nicht an dem Führungsabschnitt des Düsenkörpers abstützt oder für den Fall, dass ein einteiliges Ventilelement vorgesehen ist, ist eine Ausführungsform von Vorteil, bei der der Führungsabschnitt des Düsenkörpers mit mindestens einem in axialer Richtung verlaufenden Kanal versehen ist, durch den Kraftstoff aus dem Druckraum in Richtung der Düsenlochanordnung strömen kann. Dabei kann dieser Axialkanal als Drosselkanal zur Bildung einer Schließdrossel ausgeführt werden. Im Falle des Vorsehens eines derartigen Axialkanals kann auf seitliche Quer- bohrungen innerhalb des Führungsabschnittes oder auf die Ausbildung dieser Strömungsverbindungen als Drosselbohrungen verzichtet werden.

Das Vorsehen eines sich in axialer Richtung in den Druck- räum hineinerstreckenden Führungsabschnittes lässt sich sowohl bei Injektoren mit einem einteiligem Ventilelement als auch bei Injektoren mit einem mehrteiligen, insbesondere zweiteiligen Ventilelement ausführen. Wesentlich ist es, dass es sich um Injektoren mit einem Steuerventil (Servoventil) handelt, mittels dem eine Steuerkammer mit einem Niederdruckbereich des Injektors verbindbar ist. Bei derartigen Injektoren mit indirekter Ventilelement- ansteuerung und dafür einen zwangsläufig langen Ventilelement werden aufgrund der zumindest teilweisen Anordnung des Führungsabschnittes des Druckkörpers innerhalb des Druckraums wesentliche Verbesserungen, insbesondere der Führungsqualität des Ventilelementes bzw. eines Ventilelementteils, erreicht. Die axiale Länge des Ventilelementes beträgt dabei bevorzugt zwischen 100 mm und 200 mm. Zudem kann aufgrund der erfindungsgemäßen Anordnung des Führungsabschnittes auf einen die Aufnahmebohrung (Axialbohrung) innerhalb des Düsenkörpers in radialer Richtung überragenden Druckraum verzichtet werden.

Bei einer mehrteiligen Ausbildung des Ventilelementes mit einer Steuerstange, die vorzugsweise unmittelbar die Steuerkammer begrenzt, und mit einer Düsennadel, die unmittelbar die Düsenlochanordnung freigibt oder verschließt, sind die Ventilelementteile bevorzugt hydraulisch miteinander gekoppelt .

Bevorzugt ist zur Kopplung der Steuerstange und der Düsen- nadel ein als Kopplerhülse ausgebildeter Koppler vorgesehen, der ein hydraulisches Kopplervolumen radial außen begrenzt.

Bevorzugt ist die Kopplerhülse in Richtung eines Injektorbauteils federkraftbeaufschlagt und bildet an diesem Bauteil eine Dichtkante aus - insbesondere mittels einer an der Kopplerhülse vorgesehenen Dichtkante. Dabei sind mehrere Ausgestaltungsmöglichkeiten realisierbar. Gemäß einer ersten Ausgestaltungsform umschließt die Kopplerhülse die Steuerstange radial außen und wird von einer Feder auf den Führungsabschnitt des Düsenkörpers kraftbeaufschlagt. In diesem Fall ist das Vorsehen mindestens einer seitlichen Strömungsverbindung in dem Düsenkörper zur Zuleitung des Kraftstoffs aus dem Druckraum in Richtung der Düsenlochanordnung von Vorteil, um auf eine axiale Zuleitungsbohrung innerhalb des Düsenkörpers verzichten zu können. Alternativ dazu stützt sich die Kopplerhülse in axialer Richtung an der Düsennadel, insbesondere an einer Stirnseite der Düsennadel oder der Steuerstange, federkraftunterstützt ab. In diesem Fall kann die KraftstoffZuleitung aus dem Druckraum zur Düsenlochanordnung über mindestens einen Axialkanal zwischen dem Führungsabschnitt und dem Ventilelement realisiert werden. Zusätzlich oder alternativ kann mindestens eine Querbohrung im Strömungsverbindung vorgesehen werden.

Ebenso ist es denkbar, auf eine separate Kopplerhülse zu verzichten und die Steuerstange und die Düsennadel in- nerhalb des Führungsabschnittes miteinander zu koppeln. In diesem Fall erfolgt die Zuleitung von Kraftstoff zur Düsen- lochanordnung bevorzugt über mindestens eine Strömungsverbindung im Düsenkörper.

Ebenso kann auf eine separate Kopplerhülse verzichtet wer^¬ den, wenn die Düsennadel innerhalb der Steuerstange oder die Steuerstange innerhalb der Düsennadel axial ver^¬ schieblich geführt ist.

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: einen Injektor mit einem zweiteiligen Ventilelement, bei dem eine Kopplerhülse auf einen Füh- rungsabschnitt des Düsenkörpers federkraftbeauf^¬ schlagt ist,

Fig. 2: einen Injektor mit einem zweiteiligen Ventilelement, wobei eine Kopplerhülse auf eine Stirnseite der Düsennadel federkraftbeaufschlagt ist,

Fig. 3: einen Injektor mit einem zweiteiligen Ventilelement, bei dem die Steuerstange und die Düsennadel innerhalb des Führungsabschnittes gekoppelt sind und

Fig. 4: einen Injektor mit einem einteilig ausgebildeten Ventilelement . 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 Injektor 1 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen nicht gezeigten Brennraum einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Eine insbesondere als Radialkolbenpumpe ausgebildete Hochdruckpumpe 2 fördert Kraftstoff aus einem Kraftstoff-Vorratsbehälter 3 in einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 (Rail) . In diesem ist Kraftstoff, insbesondere Diesel oder Benzin, unter hohem Druck, von in diesem Ausführungsbeispiel etwa 2000 bar, gespeichert. An den Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 ist der Injektor 1 neben anderen, nicht gezeigten Injektoren über eine Versorgungsleitung 5 angeschlossen. Die Versorgungsleitung 5 mündet in einen Druckraum 6, der von einem Injektorkörper 7 radial außen begrenzt ist. Mittels einer Rücklaufleitung 8 ist ein Niederdruckbereich 9 des Injektors 1 an den Kraftstoff-Vorratsbehälter 3 angeschlossen. Über die Rücklaufleitung 8 kann eine später noch zu erläuternde Steuermenge an Kraftstoff von dem Injektor 1 zu dem Kraftstoff-Vorratsbehälter 3 abfließen.

Innerhalb des Druckraums 6 ist ein Ventilelement 10 angeordnet, das sich in axialer Richtung bis in eine als Sacklochbohrung ausgebildete Aufnahmebohrung 11 eines Düsenkörpers 12 erstreckt, welcher mit einer Spannmutter 13 gegen den Injektorkörper 7 verspannt ist. Das Ventilelement 10 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel zweiteilig ausgebildet und besteht aus einer Steuerstange 14 und einer mit dieser gekoppelten Düsennadel 15. Das längsverschieblich sowohl in einem Ventilstück 16 als auch im Düsenkörper 12 geführte Ventilelement 10 weist an einer Spitze 17 eine Schließfläche 18 auf, mit welcher das Ventilelement 10 in dichter Anlage an einem innerhalb des Düsenkörpers 12 ausgebildeten Ventilelementsitz 19 bringbar ist .

Wenn das Ventilelement 10 am Ventilelementsitz 19 anliegt, d.h. sich in einer Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus einer Düsenlochanordnung 20 innerhalb des Düsenkörpers 12 gesperrt. Ist es dagegen vom Ventilelementsitz 19 angehoben, kann Kraftstoff aus dem Druckraum 6 durch seitliche als Querbohrungen ausgebildete Strömungsverbindungen 21 innerhalb des Düsenkörpers 12 an und an dem Ventilelement 10 vorbei zur Düsenlochanordnung 20 strömen und dort im Wesentlichen unter dem Hochdruck (Raildruck) stehend in einen Brennraum gespritzt werden.

Von einer oberen Stirnseite 22 des Ventilelementes 10 (hier der Steuerstange 14) und einem hülsenförmigen Abschnitt 23 des Ventilstücks 16 wird eine Steuerkammer 24 begrenzt, die radial innerhalb des Druckraums 6 angeordnet ist, so dass sich ein Führungsspalt 25 zwischen dem Ventilelement 10 (Steuerstange 14) und dem hülsenförmigen Abschnitt 23 des Ventilstückes 16 nicht aufweiten kann. Die Steuerkammer 24 wird über eine in radialer Richtung in dem Ventilstück 16 verlaufende Zulaufdrossel 26 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus dem Druckraum 6 versorgt. Die Steuerkammer 24 ist über eine in dem Ventilstück 16 in axialer Richtung verlaufende Ablaufdrossel 27 mit einer Ventilkammer 28 eines in diesem Ausführungsbeispiel in axialer Richtung druckausgeglichenen Steuerventils 29 (Servoventil) verbun- den. Bei geöffnetem Steuerventil 29 kann Kraftstoff aus der Steuerkammer 24 durch den Ablaufkanal 27 und die Ventilkammer 28 in den Niederdruckbereich 9 und von dort aus zur Rücklaufleitung 8 strömen. Dabei sind die Durchflussquer- schnitte der Zulaufdrossel 26 und der Ablaufdrossel 27 derart aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Steuerventil 29 ein Nettoabfluss von Kraftstoff (Steuermenge) aus der Steuerkammer 24 in den Niederdruckbereich 9 des Injektors resultiert.

Das Steuerventil 29 weist eine in axialer Richtung verstellbare Ventilhülse 30 auf, die einstückig mit einer Ankerplatte 31 ausgeführt ist. Die Ankerplatte 31 ist Teil eines elektromagnetischen Aktuators 32. Werden Elektromag- nete 33 des elektromagnetischen Aktuators 32 bestromt, hebt die Ankerplatte 31 mitsamt der Ventilhülse 30 von ihrem an dem Ventilstück 16 ausgebildeten Ventilsitz 34 ab und gibt so, wie bereits erwähnt, den Kraftstofffluss in Richtung des Niederdruckbereichs 9 frei. Innerhalb der Ventilhülse 30 ist ein Druckstift 35 angeordnet, der die Ventilkammer 28 in axialer Richtung nach oben abdichtet. Mittels einer Schließfeder 36 wird die Ventilhülse 30 in Richtung ihres Ventilsitzes 34 federkraftbeaufschlagt, so dass ein schnelles Schließen des Steuerventils 29 nach einer Unterbrechung der Bestromung der Elektromagnete 33 sichergestellt ist. Bei geschlossenem Steuerventil 29 steigt der Druck innerhalb der Steuerkammer 24 rapide an, wodurch die auf die Stirnseite 22 des Ventilelementes 10 wirkenden Schließkräfte ansteigen und somit das Ventilelement 10 auf seinen Ventilelementsitz 19 bewegt wird, wodurch der Einspritzvorgang unterbrochen wird. Zur Realisierung der Erfindung ist es nicht notwendig, ein mittels eines elektromagnetischen Aktuators bestätigtes Steuerventil 29 vorzusehen. Das Steu- erventil 29 kann auch mittels eines Piezoaktuators betätigt werden. Ebenso muss es sich nicht zwangsläufig um ein in axialer Richtung druckausgeglichenes Steuerventil handeln.

Innerhalb des Druckraums 6 ist eine Schließfeder 37 angeordnet, die sich einenends an dem innerhalb des Druckraums 6 angeordneten hülsenförmigen Abschnitt 23 des Ventilstücks 16 und anderenends an einem Umfangsbund 38 des Ventilelementes abstützt.

Auf der der Schließfeder 37 abgewandten Seite des Umfangsbundes 38 stützt sich eine Druckfeder 39 ab, die anderenends an einer oberen Stirnseite einer Kopplerhülse 40 aufliegt und somit die Kopplerhülse 40 in axialer Richtung auf eine obere Stirnseite 41 eines Führungsabschnittes 42 presst. Radial innerhalb der Kopplerhülse 40, die die Steuerstange 14 dicht umschließt, ist ein hydraulisches Kopplervolumen 43 aufgenommen, in dem sich die Stirnseiten 44, 45 der Steuerstange 14 und der Düsennadel 15 gegenüberliegen. Das Kopplervolumen 43 bewirkt, dass die Düsennadel 15 einer Axialbewegung der Steuerstange 14 folgt.

Der einstückig mit dem Düsenkörper 12 ausgebildete Füh- rungsabschnitt 42 ist hülsenförmig konturiert und innerhalb des Druckraums 6 im Injektorkörper 7 angeordnet. Anders ausgedrückt ragt der Führungsabschnitt 42 zur Führung des Ventilelementes 10 (hier der Düsennadel 15) in axialer Richtung in den Injektorkörper 7 bzw. in den Druckraum 6 hinein. Der als Teil des Düsenkörpers 12 ausgebildete Führungsabschnitt 42 ist mit Radialabstand zu einer Umfangswand 46 des Injektorkörpers 7 angeordnet, so dass ein Umfangsspalt 47 unmittelbar radial zwischen dem Füh- rungsabschnitt 42 und der Umfangswand 46 des Injektorkörpers 7 gebildet ist. In der Realität kann dieser Umfangs- spalt 47 wesentlich schmaler als in der Zeichnung ausgebildet werden und als Zentrierung für den Düsenkörper 12 relativ zum Injektorkörper 7 dienen.

Innerhalb des Führungsabschnittes 42 ist das Ventilelement 10 (hier die Düsennadel 15) axial verschieblich aufgenommen. Durch das Vorsehen des Umfangsspaltes 47 befindet sich radial außerhalb des Führungsabschnittes 42 unter Hochdruck (Raildruck) stehender Kraftstoff, so dass eine Aufweitung eines Führungsspaltes 48 radial zwischen Führungsabschnitt 42 und dem Ventilelement 10 verhindert wird.

Damit Kraftstoff bei von dem Ventilelementsitz 19 angehobenem Ventilelement 10 durch die Düsenlochanordnung 20 strömen kann, sind die Strömungsverbindungen 21 innerhalb des Düsenkörpers 12 vorgesehen, und zwar in einem Axialabschnitt des Düsenkörpers 12, der in axialer Richtung unmittelbar an den Führungsabschnitt 42 angrenzt und der ebenfalls radial innerhalb des Injektorkörpers 7 angeordnet ist, so dass Kraftstoff aus dem Umfangsspalt 47 in radialer Richtung durch die Strömungsverbindungen 21 und dann in axialer Richtung zu der Düsenlochanordnung 20 strömen kann. Bei Bedarf können die Strömungsverbindungen 21 dabei als Drosselbohrungen zur Bildung einer Schließdrossel ausgebildet sein. Die Ausbildung der Strömungsverbindungen als Schließdrosseln ist dabei fertigungstechnisch vergleichsweise einfach und mit geringen Kosten realisierbar.

Wie aus Fig. 1 zu erkennen ist, weist der Düsenkörper 12 keinen die Aufnahmebohrung 11 in radialer Richtung überragenden Druckraum auf. Es sind lediglich zwei in axialer Richtung beabstandete Umfangsspalte 49 radial zwischen dem Ventilelement 10 und einer inneren Umfangswand 50 des Düsenkörpers 12 vorgesehen, durch die Kraftstoff zur Düsenlochanordnung 20 strömen kann. Die beiden Umfangsspalte 49, von denen sich ein oberer Umfangsspalt radial innerhalb der Strömungsverbindungen 21 befindet, sind über Axialkanäle 51 am Außenumfang des Ventilelementes 10 miteinander verbunden. Die Axialkanäle 51 sind durch einen polygonförmigen Querschnitt des Ventilelementes 10 gebildet und können bei Bedarf zusätzlich oder alternativ zur Ausbildung der Strömungsverbindungen 21 als Drosselbohrungen als Drosselbohrungen ausgeführt werden. Im Bereich der Axialkanäle 51 ist das Ventilelement 10 beabstandet zu dem Führungsabschnitt 42 zusätzlich innerhalb des Düsenkörpers 12 geführt.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, so dass im Folgenden zur Vermeidung von Wiederholungen nur auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen eingegangen wird. Der einzige Unterschied besteht darin, dass die Steuerstange 14 im Kopplungsbereich einen geringeren Durchmesser aufweist als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, so dass sich die Kopplerhülse 40 an der Stirnseite 45 der Steuerstange 14 abstützt. Aufgrund dieser Ausführungsform kann bei Bedarf auf die Strömungsverbindungen 21 verzichtet werden, und es kann ein nicht gezeigter Axialkanal radial zwischen dem Führungsabschnitt 42 des Düsenkörpers 12 und dem Ventilelement 10 bzw. der Düsennadel 15 vorgesehen werden. Dieser mindestens eine Axialkanal kann dabei als Schließdrossel ausgeführt werden. Auch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, so dass auch hier nur auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 eingegangen wird. Bei dem Ausführungs- beispiel gemäß Fig. 3 wurde auf eine separate Kopplerhülse verzichtet. Die Steuerstange 14 und die Düsennadel 15 sind hydraulisch innerhalb des Führungsabschnittes 42 miteinander gekoppelt, wodurch die Steuerstange 14 und die Düsennadel 15 im Kopplungsbereich den gleichen Durchmesser aufwei- sen müssen.

Auch das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, so dass auch hier zur Vermeidung von Wiederholungen lediglich auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 eingegangen wird. Wie aus Fig. 4 zu erkennen ist, ist das Ventilelement 10 einstückig ausgebildet - es wurde also auf eine separate Düsennadel und eine separate Steuerstange verzichtet. Aus diesem Grund kann auf eine Kopplung von Ventilelementteilen verzichtet werden. Eine Kopplerhülse muss daher nicht vorgesehen werden. Diese Ausführungsform ermöglicht es, auf die eingezeichneten Strömungsverbindungen 21 zu verzichten und an deren Stelle oder zusätzlich zu den Strömungsverbindungen 21 mindestens einen in axialer Richtung verlaufenden Kanal vorzusehen, der radial zwischen dem Ventilelement 10 und dem Führungsabschnitt 42 ausgebildet ist. Bevorzugt ist dieser Axialkanal dann als Drosselkanal zur Bildung einer Schließdrossel ausgeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Führungsqualität im Führungsabschnitt 42 aufgrund des einstückigen, langen Ventilelements 10 besonders kritisch .

Claims

Ansprüche

1. Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere Com- mon-Rail-Inj ektor, mit einem zwischen einer Schließstellung und einer den Kraftstofffluss durch eine einem Düsenkörper (12) zugeordnete Düsenlochanordnung (20) in den Brennraum freigebenden Öffnungsstellung verstellbaren Ventilelement (10), welches mit einer Stirnseite (22) eine Steuerkammer (24) begrenzt, die mittels eines Steuerventils (29) mit einem Niederdruckbereich (9) des Injektors (1) verbindbar ist, wobei sich das Ventilelement (10) ausgehend von der Steuerkammer (24) durch einen in einem Injektorkörper (7) angeordneten Druckraum (6) in axialer Richtung hindurch bis in einen Düsenkörper (12) hinein erstreckt, wobei das Ventilelement (10) in einem Führungsabschnitt (42) des Düsenkörpers (12) axial verschieblich geführt ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass zumindest ein Axialabschnitt des Führungsabschnitts (42) des Düsenkörpers (12) mit Radialabstand zu dem Injektorkörpers (7) innerhalb des Druckraums (6) angeordnet ist.

2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt (42) hülsenförmig ausgebil- det ist und radial außen unmittelbar den Druckraum (6) begrenzt .

3. Injektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Düsenkörper (12) mindestens eine Strömungsverbindung (21) eingebracht ist, durch die Kraftstoff aus dem Druckraum (6) in Richtung der Düsenlochanordnung (20) strömen kann.

4. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungsverbindung (21) als Drosselbohrung ausgeführt ist.

5. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (10) in einer Sacklochbohrung (H) innerhalb des Düsenkörpers (12) angeordnet ist, und dass der Außendurchmesser der Sacklochbohrung (11) über ihre Axialerstreckung konstant ist.

6. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein in axialer Richtung verlaufender, insbesondere als Drosselkanal ausgebildeter, Axialkanal radial zwischen dem Ventilelement (10) und dem Führungsabschnitt (42) des Düsenkörpers (12) ausgebil- det ist.

7. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (10) einteilig ausgebildet ist.

8. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (10) mehrteilig ausgebildet ist und eine Steuerstange (14) sowie eine mit der Steuerstange (14) gekoppelte Düsennadel (15) umfasst.

9. Injektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstange (14) und die Düsennadel (15), insbesondere innerhalb einer Kopplerhülse (40), hydraulisch miteinander gekoppelt sind.

10. Injektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die, insbesondere eine Dichtkante aufweisende, Kopplerhülse (40) auf den Führungsabschnitt (42) des Düsenkörpers (12) oder auf die Düsennadel (15) federkraftbeaufschlagt ist.

11. Injektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstange (14) und die Düsennadel (15) axial innerhalb des Führungsabschnittes (42) an dem die Düsennadel (15) und die Steuerstange (14) geführt sind, hydraulisch miteinander gekoppelt sind.

12. Injektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerstange (14) in der Düsennadel (15) geführt ist, oder umgekehrt.