WO2009047090A1

WO2009047090A1 - Injektor mit einem von einem ringraum getrennten ankerraum

Info

Publication number: WO2009047090A1
Application number: PCT/EP2008/062306
Authority: WO
Inventors: Nadja Eisenmenger; Hans-Christoph Magel
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2007-10-02
Filing date: 2008-09-16
Publication date: 2009-04-16
Also published as: DE102007047152A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-Injektor, mit einem Einspritzventilelement (10), das in Abhängigkeit des Druckes in einer Steuerkammer (14) zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung in axialer Richtung verstellbar ist, wobei die Steuerkammer (14) mittels eines, eine verstellbare Ventilhülse (20) aufweisenden, Steuerventils (21) mit einem Ringraum (30) verbindbar ist, der hydraulisch mit einem Injektorrücklaufanschluss (7) verbunden ist, wobei die Ventilhülse (20) zum Zusammenwirken mit einer Elektromagnetanordnung (25) mit einer Ankerplatte (24) wirkverbunden ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass benachbart zu dem Ringraum (30) ein über ein von der Ankerplatte (24) separates Ringelement (29), von dem Ringraum (30) getrennter, die Ankerplatte (24) aufnehmender Ankerraum (28) angeordnet ist.

Description

Beschreibung

Titel

Injektor mit einem von einem Ringraum getrennten Ankerraum

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen 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 druckausgeglichenen Steuerventil bekannt. Mittels des Steuerventils, welches ein hülsenför- miges Steuerventilelement (Ventilhülse) aufweist, kann der Kraftstoffdruck innerhalb einer von einem Einspritzventilelement stirnseitig begrenzten Steuerkammer beeinflusst werden. Durch die Variation des Kraftstoffdruckes innerhalb der Steuerkammer wird das Einspritzventilelement zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung verstellt, wobei das Einspritzventilelement in seiner Öffnungsstellung den Kraftstofffluss in den Brennraum einer Brennkraftmaschine freigibt. Das hülsenförmige Steuerventilelement ist mit einer Ankerplatte verbunden, die mit einem elektromagnetischen Aktuator zum Verstellen des hülsenförmigen Steuerventilelementes zusammenwirkt. Bei geöffnetem Steuerventil strömt der Kraftstoff aus der Steuerkammer durch einen die Ankerplatte aufnehmenden Ankerraum in Richtung eines Injektorrücklaufanschlusses . Dabei trifft der ausströmende Kraftstoff auf die radialen, unteren, dem Steuerventilsitz zugewandten Flächen der Ankerplatte, wodurch Strömungskräfte auf die Ankerplatte wirken, die zu einer ungewollten Beeinflussung der Einspritzung führen. Diese Strömungskräfte wirken sich bei dem bekannten Injektor besonders stark aus, da das Steuerventil als in axialer Richtung druckausgeglichenes Ventil ausgebildet ist und in der Folge mit dem elektromagnetischen Aktuator nur kleine Magnetkräfte realisiert werden, wodurch wiederum die Ankerplatte durch die bei geöffnetem Steuerventil auftretenden Strömungskräfte vergleichsweise leicht verstellt werden kann.

Offenbarung der Erfindung Technische Aufgabe

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Injektor vorzuschlagen, bei dem die von dem bei geöffnetem Steuerventil in Richtung des Injektorrücklaufanschlusses strömenden Kraftstoff verursachten, auf die Ankerplatte wirkenden und damit das Schaltverhalten des Injektors negativ beeinflussenden Strömungskräfte zumindest reduziert sind.

Technische Lösung

Diese Aufgabe wird mit einem Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfin- düng 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 offenbarten Merkmalen.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die auf die Ankerplatte wirkenden Strömungskräfte, die von dem bei geöffnetem Steuerventil (Servo-Ventil) in Richtung des Injektorrücklaufanschlusses strömenden Kraftstoff bei bekannten In- jektoren verursacht werden, dadurch zu minimieren oder bevorzugt vollständig zu vermeiden, dass für die Ankerplatte ein eigenständiger Ankerraum vorgesehen ist, der von einem von der Ankerplatte separaten Ringelement von einem Ring- räum getrennt ist, der die Ventilhülse unmittelbar, oder mit radialem Abstand, d. h. mittelbar, insbesondere in ihrem unteren, dem Steuerventilsitz zugewandten Abschnitt umschließt. Bevorzugt dichtet das Ringelement den, vorzugsweise axial benachbart zu dem Ringraum angeordneten Ankerraum von dem Ringraum zumindest soweit ab, dass zumindest ein Teilvolumenstrom des bei geöffnetem Steuerventil in den Ringraum strömenden Kraftstoffes, vorzugsweise ein Hauptteilstrom, insbesondere der gesamte Kraftstoff (Steuermenge) an dem Ankerraum vorbei in Richtung des Injektorrücklaufanschlusses geleitet wird. Hierdurch wird verhindert, dass der bei von dem Steuerventilsitz abgehobener Ventilhülse in den über das Ringelement von dem Ankerraum getrennten Ringraum strömende Kraftstoff, zumindest ein Teilstrom dieses Kraftstoffes, in axialer Richtung unmittelbar an den sich in radialer Richtung erstreckenden, dem Steuerventilsitz zugewandten Flächen der Ankerplatte vorbei zum Injektorrücklau- fanschluss strömen muss, wodurch auf die Ankerplatte wirkende Strömungskräfte und daraus resultierende, uner- wünschte Ventilhülsenschwingungen zumindest größtenteils vermieden werden. Das hieraus resultierende, optimierte Schaltverhalten eines nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Injektors zeichnet sich insbesondere durch minimierte Einspritztoleranzen aus.

Bevorzugt umschließt der Ringraum, wie eingangs erwähnt, die Ventilhülse unmittelbar radial außen, insbesondere in einem unteren, dem Steuerventilsitz zugewandten Bereich. Es ist jedoch eine Ausführungsform realisierbar, bei der der Ringraum, beispielsweise über ein Außenführungselement von der Ventilhülse getrennt ist. In diesem Fall umschließt der Ringraum die Ventilhülse mit Radialabstand, also lediglich mittelbar. Aber auch bei einer derartigen Ausführungsform strömt bei geöffnetem Steuerventil Kraftstoff, gegebenenfalls über einen, insbesondere ringförmigen, die Ventilhülse unmittelbar umschließenden Zwischenraum in den Ringraum, der mittels des Ringelementes von dem Ankerraum getrennt ist. Von dem Ringraum strömt der Kraftstoff, geleitet (geführt) von dem Ringelement, insbesondere über mindestens einen in axialer Richtung führenden Kanal, zu dem Injektorrücklauf. Bei einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Injektor kommt dem Ringelement dabei die Aufgabe eines Leitbleches (Leitelementes) zu, mit dem bei geöffnetem Steuerventil in den Ringraum strömender Kraftstoff nach radial außen und gegebenenfalls in axialer Richtung geleitet wird.

Es liegt im Rahmen der Erfindung, die Ventilhülse des Steuerventils an ihrem Innenumfang und/oder an ihrem Außenumfang zu führen. Ferner liegt es im Rahmen der Erfindung, innerhalb der Ventilhülse einen Führungsstift vorzusehen, der einstückig mit einem den Steuerventilsitz des Steuer- ventils aufweisenden Ventilkörper ausgebildet ist. Bevorzugt ist jedoch eine Ausführungsform, bei der innerhalb der Ventilhülse ein Druckstift vorgesehen ist, der als von dem den Steuerventilsitz aufweisenden Ventilkörper separates Bauteil ausgebildet ist und der sich in axialer Richtung an einem von dem Steuerventilsitz beabstandeten Bauteil, vorzugsweise federkraftunterstützt, abstützt oder einstückig mit diesem Bauteil ausgebildet ist. Diese Ausführungsform ermöglicht eine gute Zugänglichkeit des Steuerventilsitzes bei dessen Fertigung und einer Ausbildung der Ventilhülsenführung und des Steuerventilsitzes an unterschiedlichen, separat voneinander bearbeitbaren Bauteilen. Dem Druckstift kommt dabei insbesondere die Aufgabe zu, den Innenquer- schnitt der Ventilhülse in axialer Richtung (nach oben) abzudichten und die in axialer Richtung (nach oben) wirkenden Druckkräfte aufzunehmen. Dabei ist es, insbesondere bei einer lagefesten Anordnung des Druckstiftes, denkbar, dass dieser die Ventilhülse in axialer Richtung an ihrem Innen- umfang führt. Zusätzlich oder alternativ kann ein die Ventilhülse an ihrem Außenumfang führendes Bauteil vorgesehen werden, bei dem es sich, wie später noch erläutert werden wird, beispielsweise um das Ringelement handeln kann.

Bei der Elektromagnetanordnung handelt es sich um zumindest einen Elektromagneten (Spule) , der vorzugsweise in einem Haltekörper angeordnet ist. Die Elektromagnetanordnung bildet zusammen mit der Ankerplatte, die mit der Ventilhülse wirkverbunden, d. h. an dieser festgelegt oder einstückig mit dieser ausgebildet ist, einen elektromagnetischen Aktu- ator zum Verstellen der Ventilhülse zwischen ihrer Schließstellung, in der sie an dem Steuerventilsitz anliegt und einer Öffnungsstellung, in der die Steuerkammer hydraulisch mit dem Injektorrücklaufanschluss verbunden ist, verstell- bar ist.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform des Injektors, bei der das Ringelement nicht als flaches Scheibenelement ausgebildet ist, sondern bei der das Ringelement mindestens zwei unter einem Winkel, vorzugsweise unter einem Winkel von etwa 90°, zueinander verlaufende, ringförmige Wandabschnitte aufweist. Bevorzugt erstreckt sich dabei zumindest ein Wandabschnitt in axialer Richtung und ist koaxial zur Ventilhülse angeordnet, wohingegen zumindest ein anderer Wandabschnitt in einer Radialebene bezogen auf die Ventilhülse liegt.

Gegebenenfalls können auch mehrere Wandabschnitte vorgesehen werden, wobei jeweils zwei zueinander benachbarte Wandabschnitte miteinander einen Winkel einschließen.

Von besonderem Vorteil ist im Hinblick auf eine Bauraummi- nimierung des Injektors eine Ausführungsform, bei der das Ringelement derart angeordnet ist, dass es sich von einem Bereich axial zwischen dem Steuerventilsitz des Steuerventils und der Ankerplatte in axialer Richtung, also in Richtung des Injektorrücklaufes, bis zumindest in einen Bereich radial außerhalb der Ankerplatte, besonders bevorzugt sogar in axialer Richtung über die Ankerplatte hinaus, erstreckt. Dabei ist es von Vorteil, wenn das Ringelement sowohl an seinem Innenumfang als auch an seinem Außenumfang den Ankerraum zumindest weitgehend hydraulisch von dem axial von diesem beabstandeten Ringraum trennt.

Um den Kraftstoff an dem Ankerraum vorbei in axialer Richtung zu dem Injektorrücklaufanschluss führen zu können, ist eine Ausführungsform von Vorteil, bei der mindestens ein in axialer Richtung führender Kanal vorgesehen ist, der in axialer Richtung gesehen zwischen dem Ringraum und dem Injektorrücklaufanschluss angeordnet ist. Bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei der dieser Kanal mit radialem Abstand zu einem, vorzugsweise zentrisch innerhalb der Elekt- romagnetanordnung angeordneten, Federraum angeordnet ist. Dieser Federraum nimmt bevorzugt die Steuerschließfeder, zumindest abschnittsweise, auf, mit der die Ventilhülse, insbesondere bei nicht bestromtem Elektromagneten, zurück auf ihren Steuerventilsitz gedrückt wird. Besonders bevorzugt ist dabei eine Ausführungsform, bei der diese Steuerschließfeder gleichzeitig einen innerhalb der Ventilhülse angeordneten Druckstift in axialer Richtung in Richtung des Inj ektorrücklaufanschlusses, beispielsweise gegen einen Deckel des Injektors, federkraftbeaufschlagt, wodurch der Druckstift eine lagefeste Position innerhalb des Injektors erhält und bei Bedarf zur Führung der Ventilhülse an ihrem Innenumfang genutzt werden kann.

Bezüglich der Ausbildung des radial zu dem Federraum beabstandeten Kanals gibt es verschiedenste Möglichkeiten. So ist es beispielsweise denkbar, in einem Haltekörper für den mindestens einen Elektromagneten der Elektromagnetan- Ordnung mindestens einen in axialer Richtung führenden Kanal vorzusehen. Zusätzlich oder alternativ kann der mindestens eine Kanal, zumindest abschnittsweise in einem Gehäuseteil des Injektors, beispielsweise als Bohrung, Aussparung und/oder Ausfräsung ausgebildet sein. Darüber hinaus ist es denkbar, den Kanal, insbesondere abschnittsweise, als Ringkanal auszubilden, der vorzugsweise radial zwischen dem Haltekörper der Elektromagnetanordnung und einem Gehäuseteil des Injektors angeordnet ist.

Im Hinblick auf die Realisierung der Abdichtung des Ankerraums bzw. der Festlegung des Ringelementes gibt es unterschiedliche Realisierungsmöglichkeiten. Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform stützt sich das Ringelement, vorzugsweise mit einer axialen, ringförmigen Stirnseite an der Elektromagnetanordnung, bevorzugt an einem Haltekörper der Elektromagnetanordnung ab. Zusätzlich oder alternativ kann gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Ringelement in axialer Richtung gegen ein Bauteil des Injektors vorzugsweise gegen die Elektromagnetanordnung, bzw. den Haltekörper der Elektromagnetanordnung, federkraftbeaufschlagt ist, wobei sich eine hierzu notwendige, insbesondere als Schraubenfeder ausgebildete, Feder einenends an einer (unteren) Seite des Ringelementes und anderenends an einem weiteren Injektorbauteil, vorzugsweise an den den Steuerventilsitz aufweisenden Ventilkörper abstützt.

Alternativ oder bevorzugt zusätzlich zu einer Federkraftbeaufschlagung des Ringelementes in axialer Richtung ist eine Ausführungsform von Vorteil, bei der zwischen dem Ringele- ment, bevorzugt einem oberen Abschnitt des Ringelementes, und einem radial benachbarten, vorzugsweise äußeren Bauteil, insbesondere einem Gehäuseteil des Injektors, eine Schnappverbindung (Rastverbindung) realisiert ist. Dabei ist es von Vorteil, wenn das Ringelement, vorzugsweise aus- schließlich das Ringelement bzw. ein Wandabschnitt des Ringelementes (und nicht das mit diesem zusammenwirkende Bauteil) in radialer Richtung federnd ausgebildet ist. Bevorzugt greift das Ringelement mit mindestens einer radial äußeren Rastnase in eine Ausnehmung des Injektorbauteils, vorzugsweise des Gehäusebauteils ein. Zum erleichterten Einschnappen des Ringelementes in das Injektorbauteil kann es vorteilhaft sein, wenn das Injektorbauteil mit einer von seiner Stirnseite ausgehenden Anlaufschräge versehen ist. Es liegt im Rahmen der Weiterbildung, mehrere in Umfangs- richtung beabstandete Fortsätze vorzusehen, die mit jeweils einer Ausnehmung oder einer (einzigen) als umlaufende Ringnut ausgebildeten Ausnehmung zusammenwirken. Ebenso ist es möglich, den Fortsatz als Ringfortsatz auszubilden. Wie eingangs erwähnt, liegt es im Rahmen der Erfindung, die Ventilhülse an ihrem Außenumfang und/oder an ihrem Innenumfang zu führen. Zur Führung der Ventilhülse an ihrem Außen- umfang ist eine Ausführungsform von Vorteil, bei der diese Außenführung, zumindest teilweise, vorzugsweise vollständig, von dem Ringelement, vorzugsweise von einem, insbesondere zylindrischen, hülsenförmigen Abschnitt des Ringelementes übernommen wird.

Zusätzlich oder alternativ zur Ausbildung des Ringelementes als Außenführungselement ist eine Ausführungsform von Vorteil, bei der ein Außenführungselement zur Führung der Ventilhülse als von einem den Steuerventilsitz aufweisenden Ventilkörper separates Bauteil ausgebildet ist. Bei Bedarf kann zwischen dem die Außenführung bildenden Bauteil und dem Ringelement eine Ringdichtung zur Abdichtung des Ankerraums gegenüber dem Ringraum vorgesehen werden. Es ist auch eine Ausführungsform realisierbar, bei der die Außenführung für die Ventilhülse einstückig mit dem den Ventilkörper aufweisenden Steuerventilsitz ausgebildet ist. Auch in diesem Fall kann bei Bedarf zwischen dem die Außenführung bildenden Bauteil, also in diesem Fall dem Ventilkörper mit Steuerventilsitz und dem Ringelement eine Ringdichtung vor- gesehen werden.

Um magnetische Streueinflüsse zu minimieren und dadurch die Leistung des elektromagnetischen Aktuators zu erhöhen, ist eine Ausführungsform von Vorteil, bei der das Ringelement, zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, aus einem nicht magnetischen Werkstoff ausgebildet ist. Das Vorsehen einer Ventilhülse ermöglicht die Ausbildung des Steuerventils als im geschlossenen Zustand druckausgeglichenen Ventils. Dies kann bevorzugt dadurch realisiert werden, dass eine Dichtkante (Sitzkante) am Innenumfang der Ventilhülse angeordnet ist, bzw. an diesem angrenzt, so dass eine Druckstufe an der Ventilhülse, die eine Öffnungskraft auf die Ventilhülse verursachen würde, vermieden wird.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform des Injektors, bei der der Injektorrücklaufanschluss (Niederdruck- Anschluss) , insbesondere zentrisch, an einer von dem Brennraum abgewandten Stirnseite (Deckel) des Injektors angeordnet ist. Eine derartige Anordnung des Injektorrücklau- fanschlusses ist kostengünstig herstellbar und erlaubt vor allem eine einfache Montage der Injektoranschlüsse am Verbrennungsmotor. Ferner werden asymmetrische Verformungen durch den Injektorinnendruck aufgrund einer im wesentlichen koaxialen Injektorbauform bei einem zentrisch an einer Stirnseite angeordneten Rücklaufanschluss vermieden. Bevorzugt wird der Injektorrücklaufanschluss über einen Schrägkanal, der hydraulisch mit einem außerhalb des Federraums angeordneten Kanal verbunden ist, bei geöffnetem Steuerventil mit Kraftstoff versorgt.

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 geschnittene Teilansicht eines als Common-

Rail-Inj ektor ausgebildeten Injektors, bei dem ein Ringraum von einem Ankeraum mittels eines im

Querschnitt L-förmigen Ringelementes abgetrennt ist,

Fig. 2: eine Ausführungsform eines Injektors, bei der das Ringelement als Führungselement zur Führung der Ventilhülse an ihrem Außenumfang dient,

Fig. 3: eine Ausführungsform eines Injektors, bei der zwischen dem Ringelement und einem Injektorbauteil ein Schnappverschluss realisiert ist,

Fig. 4: eine Ausführungsform des Injektors, bei der eine Außenführung für die Ventilhülse einstückig mit einem den Steuerventilsitz aufweisenden Ventilkörper ausgebildet ist,

Fig. 5: eine Ausführungsform des Injektors, bei der eine Außenführung für die Ventilhülse als von dem den Steuerventilsitz aufweisenden Ventilkörper separates Bauteil ausgebildet ist und

Fig. 6: eine Ausführungsform des Injektors, bei der zwischen einer Außenführung für die Ventilhülse und dem Ringelement eine Ringdichtung angeordnet ist.

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 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahr- zeuges dargestellt. Eine Hochdruckpumpe 2 fördert Kraftstoff aus einem 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 (Hochdruckbereich) des Injektors 1 und strömt von dort aus bei einem Einspritzvorgang unmittelbar in den Brennraum der Brennkraftmaschine. Der Injektor 1 ist über einen Injektorrücklaufanschluss 7 an eine Rücklaufleitung 8 angeschlossen, die zum Vorratsbehälter 3 führt. Durch die Rücklaufleitung 8 kann eine später noch zu erläuternde Steuermenge an Kraftstoff von dem Injektor 1 zu dem Vorratsbehälter 3 abfließen und von dort aus dem Hochdruckkreislauf wieder zugeführt werden.

Innerhalb eines Gehäuseteils 9 ist ein in diesem Ausführungsbeispiel einstückiges Einspritzventilelement 10, das auch mehrteilig ausgeführt sein kann, in axialer Richtung verstellbar. Dabei ist das Einspritzventilelement 10 innerhalb eines nicht gezeigten, mit dem Gehäuseteil 9 verspannten Düsenkörpers an seinem Außenumfang geführt. Dieser nicht gezeigte Düsenkörper ist bevorzugt mittels einer ebenfalls nicht dargestellten Überwurfmutter mit dem Gehäuseteil 9 verspannt. Das Einspritzventilelement 10 weist an seiner nicht gezeigten (unteren) Spitze eine Schließfläche auf, mit welcher das Einspritzventilelement 10 in eine dichte Anlage an einen innerhalb des Düsenkörpers ausgebildeten Einspritzven- tilelementsitz (nicht gezeigt) bringbar ist.

Wenn das Einspritzventilelement 10 an seinem Einspritzven- tilelementsitz anliegt, d. h. sich in einer Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus einer ebenfalls nicht gezeigten Düsenlochanordnung innerhalb des Düsenkörpers gesperrt. Ist es dagegen von seinem Einspritzventil- elementsitz abgehoben, kann Kraftstoff aus dem Druckraum 6 an dem Einspritzventilelementsitz vorbei zur Düsenlochanordnung strömen und dort, im Wesentlichen unter dem Hochdruck (Rail-Druck) stehend, in den Brennraum gespritzt werden.

Von einem in der Zeichnungsebene oberen Abschnitt 11 des Einspritzventilelementes 10 und einem in der Zeichnungs- ebene unteren, hülsenförmigen Abschnitt 12 eines Ventilkörpers 13 wird eine Steuerkammer 14 begrenzt, die über eine radial in dem hülsenförmigen Abschnitt 12 des Ventilkörpers 13 verlaufende Zulaufdrossel 15 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus dem Druckraum 6 versorgt wird. Der hül- senförmige Abschnitt 12 mit darin eingeschlossener Steuerkammer 14 ist radial außen von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff umschlossen, so dass ein ringförmiger Führungsspalt 16 radial zwischen dem hülsenförmigen Abschnitt 12 und dem Einspritzventilelement 10 vergleichsweise kraft- stoffdicht ist.

Die Steuerkammer 14 ist über einen, in dem Ventilkörper 13 angeordneten Ablaufkanal 17 mit Ablaufdrossel 18 hydrau- lisch mit einer Ventilkammer 19 verbunden, die radial außen von einer in axialer Richtung verstellbaren Ventilhülse 20 eines im geschlossenen Zustand in axialer Richtung druckausgeglichenen Steuerventils 21 (Servo-Ventil) begrenzt ist. Die axiale Druckausgeglichenheit des Steuerventils 21 wird dadurch erreicht, dass der innere Führungsdurchmesser Di der Ventilhülse 20 zumindest näherungsweise dem Durchmesser D₂ einer ringförmigen Dichtlinie (Sitzlinie) entspricht, mittels der die Ventilhülse 20 im geschlossenen Zustand an einem Steuerventilsitz 22 anliegt, der an dem Ventilkörper 13 ausgebildet ist.

Aus der Ventilkammer 19 kann dann Kraftstoff in einen Niederdruckbereich 23 des Injektors 1 und von dort aus zum In- j ektorrücklaufanschluss 7 strömen, wenn die Ventilhülse 20, die in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einstückig mit einer Ankerplatte 24 ausgebildet ist, von ihrem an dem Ventilkörper 20 ausgebildeten Steuerventilsitz 22 abgehoben ist, d.h. das Steuerventil 21 geöffnet ist. Zum Verstellen der Ventilhülse 20 in der Zeichnungsebene nach oben ist eine Elektromagnetanordnung 25 vorgesehen, die einen Elektromagneten 26 (Spule) aufweist, der in einem Haltekörper 27 gehalten ist. Der Elektromagnet 26 wirkt mit der Ankerplatte 24 zusammen, die in einem Ankerraum 28 angeordnet ist, wobei der Ankerraum 28 über ein Ringelement 29 von einem in axialer Richtung benachbart zu dem Ankerraum 28 angeordneten Ringraum 30, der die Ventilhülse 20 in einem in der Zeichnungsebene unteren Abschnitt radial außen umschließt, getrennt ist. Durch die einstückige Ausbildung von Ankerplatte 24 und Ventilhülse 20 oder alternativ durch eine feste Verbindung zwischen der Ankerplatte 24 und der Ventilhülse 20, hebt die Ventilhülse 20 bei Bestromung der Elektromagnetanordnung 25 von ihrem an dem Ventilkörper 13 angeordneten, in diesem Ausführungsbeispiel als Flachsitz ausgebildeten, Steuerventilsitz 22 ab. Die Durchflussquerschnitte der Zulaufdrossel 15 und der Ablaufdrossel 18 sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Steuerventil 21 ein Nettoabfluss von Kraftstoff (Kraftstoffsteuermenge) aus der Steuerkammer 14 über die Ventilkammer 19 in den Niederdruckbereich 23, genauer in den Ringraum 30, des Injektors 1 und von dort aus zum Injektorrücklaufanschluss 7 und durch die Rücklaufleitung 8 in den Vorratsbehälter 3 strömt. Hierdurch sinkt der Druck in der Steuerkammer 14 rapide ab, wodurch das Einspritzventilelement 10 von seinem Einspritzventilelementsitz abhebt, so dass in der Folge Kraftstoff aus dem Druckraum 6 durch die Düsenlochanordnung in den Brennraum ausströmen kann.

Zum Beenden des Einspritzvorgangs wird die Bestromung der Elektromagnetanordnung 25 unterbrochen, wodurch die Ventilhülse 20 mittels einer sich an der Ankerplatte 24 abstützenden Steuerschließfeder 31, die größtenteils innerhalb eines, zentral innerhalb der Elektromagnetanordnung 25 angeordneten, Federraums 32 aufgenommen ist, in der Zeichnungsebene nach unten auf ihrem Steuerventilsitz 22 verstellt wird. Der durch die Zulaufdrossel 15 in die Steuerkammer 14 nachströmende Kraftstoff sorgt für einen schnel- len Druckanstieg in der Steuerkammer 14 und damit für eine auf das Einspritzventilelement wirkende Schließkraft. Die darauf resultierende Schließbewegung des Einspritzventilelementes 10 wird von einer nicht gezeigten Schließfeder unterstützt, die sich einenends an einem Umfangsbund des Einspritzventilelementes 10 und anderenends an einer unteren, nicht gezeigten Stirnseite des Ventilkörpers 13 abstützt . Um zu verhindern, dass der bei geöffnetem Steuerventil 21 aus der Ventilkammer 19 ausströmende Kraftstoff (Kraftstoffsteuermenge) , bzw. der größte Teil dieses Kraftstoffs, in axialer Richtung unmittelbar an der Ankerplatte 24 vor- bei oder durch Aussparungen durch diese hindurch zum Injektorrücklaufanschluss 7 strömt, ist das bereits erwähnte Ringelement 29 vorgesehen, das den Ringraum 30, der die Ventilhülse 20 im Bereich des Steuerventilsitzes 22 radial außen umgibt, von einem die Ankerplatte 24 aufnehmenden Be- reich (Ankerraum 24) zumindest weitgehend hydraulisch entkoppelt wird. Anders ausgedrückt wird durch das Vorsehen des Ringelementes 29 ein Ankerraum 28 sowohl in axialer Richtung nach unten, als auch in radialer Richtung nach außen begrenzt, in welchem die Ankerplatte 24 aufgenommen ist. Als zusätzliche Begrenzung des Ankerraums 28 dient radial innen die Ventilhülse 20 und in axialer Richtung nach oben die Elektromagnetanordnung 25. Der Ankerraum 28 geht in axialer Richtung in der Zeichnungsebene nach oben in den zentrisch innerhalb der Elektromagnetanordnung 25 angeord- neten Federraum 32 über.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Ringelement 29 im Querschnitt gesehen im Wesentlichen L-förmig ausgeformt und weist zwei rechtwinklig zueinander verlaufende Wandab- schnitte 33, 34 auf, die über einen Zwischenwandabschnitt 35, der jeweils in einem 45° Winkel zu den Wandabschnitten 33, 34 angeordnet ist, einstückig miteinander verbunden sind. Das Ringelement 29, welches zur Vermeidung von magnetischen Streueinflüssen aus einem nicht magnetisch leiten- den Werkstoff ausgebildet ist, wird mittels einer Feder 36, die sich einenends an dem Ventilkörper 13 und anderenends an einer in der Zeichnungsebene unteren Stirnseite des Wandabschnittes 33 des Ringelementes 29 abstützt, in axia- ler Richtung in der Zeichnungsebene nach oben gegen den Haltekörper 27 der Elektromagnetanordnung 25 gepresst und liegt dort dichtend an einer Kontaktstelle 37 an. Eine weitere Dichtung des Ankerraums 28 wird von dem Ringelement 29 an seinem radial inneren Ende, d.h. an seinem Innenumfang gebildet. Dort ist zwischen dem Ringraum 29 und der Ventilhülse 20 in einem Bereich axial in der Zeichnungsebene unterhalb der Ankerplatte 24 ein Dichtspalt 38 gebildet, welcher so groß bemessen ist, dass er zum einen die Verstell- bewegung der Ventilhülse 20 in axialer Richtung im Betrieb nicht behindert, jedoch so klein ist, dass er einen möglichen Absteuerstoß bei sich öffnendem Steuerventil 21 noch ausreichend abdichtet.

Bei geöffnetem Steuerventil 21 strömt der Kraftstoff (Steuermenge) zunächst in den Ringraum 30 und dort in radialer Richtung nach außen durch einen Radialkanal 39 (Ringkanal), der in der Zeichnungsebene in axialer Richtung nach oben von dem Wandabschnitt 33 des Ringelementes 29 und in axia- ler Richtung nach unten von einem Halteelement 40 begrenzt ist, welches mit einem Innengewinde des Gehäuseteils 9 verschraubt ist und den Ventilkörper 13 mit dem Gehäuseteil 9 verspannt. Der so gebildete Radialkanal 39 geht über in mehrere, in axialer Richtung weisende Kanäle 41, von denen in der Schnittebene nur einer gezeigt ist. Dieser Kanal 41 ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel außerhalb des Haltekörpers 27 als Ausfräsung ausgebildet und führt in axialer Richtung gesehen bis an die in der Zeichnungsebene obere Stirnseite der Elektromagnetanordnung 25. Dort ist in einem als Deckel ausgebildeten Gehäuseteil 42 eine Tasche 43 eingebracht, über die der Kraftstoff in radialer Richtung nach innen zu einem Schrägkanal 44 strömen kann, der innerhalb des Gehäusedeckels 42 angeordnet ist und direkt zu dem zentrischen Injektorrücklaufanschluss 7 führt. Es ist denkbar, mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Schrägkanäle 44 vorzusehen. Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, ist das einen Deckel bildende Gehäuseteil 42 mit einer Überwurfmutter 45 (Spannmutter) gegen das Gehäuseteil 9, bzw. gegen eine zwischen dem Gehäuseteil 42 und dem Gehäuseteil 9 angeordnete Ringdichtung 46 verspannt.

In die Ventilhülse 20 ragt ein Druckstift 47 hinein, der die Ventilkammer 19 in der Zeichnungsebene nach axial oben abdichtet. Der Druckstift 47 erstreckt sich in axialer Richtung in den Federraum 32 hinein und stützt sich an einer Platte 48 ab. Alternativ dazu kann der Druckstift 47 einstückig mit der Platte 48 ausgebildet werden, welche wiederum gegen das als Deckel dienende Gehäuseteil 42 mittels der Steuerschließfeder 31 federkraftbeaufschlagt ist. Alternativ ist eine unmittelbare Abstützung des Druckstiftes 47 an dem Gehäusebauteil 42 oder auch eine einstückige Ausbildung mit diesem denkbar.

Im Folgenden werden die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 2 bis 6 erläutert. Diese entsprechen in ihrem Grundaufbau im Wesentlichen dem in Fig. 1 gezeigten Injektor-Grundaufbau. Zur Vermeidung von Wiederholungen wird im Folgenden daher im Wesentlichen nur auf Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 eingegangen. Bezüglich der Gemeinsamkeiten wird auf die vorhergehende Figurenbeschreibung sowie auf Fig. 1 verwiesen.

Bei dem in Fig. 2 gezeigten Injektor 1 weist das Ringelement 29 einen zusätzlichen hülsenförmigen Wandabschnitt 49 auf, der die Ventilhülse 20 an seinem Innenumfang führt. Das Ringelement 29, das sich in axialer Richtung an der Elektromagnetanordnung 25 abstützt und gegen diese feder- kraftbeaufschlagt ist, hat also zusätzlich zur Abgrenzung des Ankerraums 28 von dem Ringraum 29 die Funktion als Außenführung für die Ventilhülse 20. Bei einer derartigen Konstruktion ist darauf zu achten, dass über entsprechende Bauteilgenauigkeiten und Toleranzen eine für den Steuerventilsitz 22 ausreichende Rechtwinkligkeit der Außenführung zum Steuerventilsitz 22 sichergestellt ist. Da das Ringelement 29 bei der gezeigten Ausführungsform eine Außenfüh- rungsfunktion für die Ventilhülse 20 hat, ist die Dichtheit eines radial zwischen der Ventilhülse 20 und dem hülsenför- migen Wandabschnitt 49 gebildeten Spaltes 50 größer als die Dichtheit des Dichtspaltes 38 gemäß Fig. 1.

Fig. 3 zeigt einen Injektor 1 mit einer weiteren Variante des Ringelementes 29. Zwischen dem Ringelement 29 bzw. dem in der Zeichnungsebene oberen axialen Ende des Ringelementes 29 und dem Gehäuseteil 42, bzw. einem Hülsenabschnitt 51 des Gehäuseteils 42, ist eine Schnappverbindung reali- siert. Hierzu ist in dem Hülsenabschnitt 51 an seinem Innenumfang eine Ringnut 52 ausgebildet, in die mehrere in radialer Richtung weisende in Umfangsrichtung von einer der beabstandeten Ringfortsätze 53, die an dem Wandabschnitt 35 angeordnet sind, aufgenommen sind. Durch das Vorsehen der auf diese Weise gebildeten Schnappverbindung, die alternativ mit einer Ringnut 52 im Ringelement 29 und einem beispielsweise als Ringfortsatz 53 im Hülsenabschnitt 51 gebildet sein kann, wird erreicht, dass sich das Ringelement 29, welches in axialer Richtung nach oben mittels der Feder 36 federkraftbeaufschlagt ist, nicht unmittelbar an der Elektromagnetanordnung 25 anliegt. Hierdurch kann die Elektromagnetanordnung 25 auch eine geringere Bauteilfestigkeit aufweisen. Der Kanal 41, der wie in dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel mit Radialabstand zu dem Federraum 32 angeordnet ist, mündet nicht in eine Tasche, sondern ist mit Abstand zu der Elektromagnetanordnung 25 angeordnet und mündet in einen Schrägkanal 44, der unmittelbar zum Injektorrücklaufanschluss 7 führt. Im Bereich des Übergangs zwischen dem Kanal 41 zu dem Schrägkanal 44 ist zwischen dem Gehäuseteil 42 und dem Gehäuseteil 9 eine Ringdichtung 46 aufgenommen.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform des Injektors 1, bei der eine Außenführung 54 für die Ventilhülse 20 von dem den Steuerventilsitz 22 aufweisenden Ventilkörper 13, bzw. ei- nen hülsenförmigen Abschnitt des Ventilkörpers 13, gebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel umschließt der Ringraum 30 zwar auch die Ventilhülse 20 in einem axial unteren Bereich radial außen, jedoch nicht unmittelbar. Der Ringraum 30, der von dem Ankerraum 28 mittels des Ringelementes 29 getrennt ist, wird von der Ventilhülse 20 getrennt mittels der Außenführung 54 bzw. des Ventilkörpers 13. Der Ringraum 30 ist jedoch über mehrere in Umfangsrichtung beabstandete Verbindungskanäle 55, die als Radialkanäle in dem Ventilkörper 13 ausgebildet sind, hydraulisch mit einem ringför- migen Raum 56 verbunden, der die Ventilhülse 20 in einem in der Zeichnungsebene unteren Bereich radial außen unmittelbar umschließt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird das Ringelement 29 von der Feder 36 gegen die Elektromagnetanordnung 25 federkraftbeaufschlagt. Mit seinem an dem Wandabschnitt 33 ausgebildeten Innenumfang liegt das Ringelement 29 vergleichsweise dicht radial außen an der Außenführung 54 an. In Fig. 5 ist ein Ausführungsbeispiel des Injektors 1 gezeigt, bei dem die Außenführung 54 für die Ventilhülse 20 als von dem Ventilkörper 13 separates Bauteil 59 ausgeführt ist. Die Außenführung 54 ist in diesem Fall im Querschnitt L-förmig ausgeformt. Auch diese Ausführungsform hat, wie die Ausführungsform gemäß Fig. 4, den Vorteil, dass eine Reibung (Kontakt) zwischen dem Ringelement 29 und der Ventilhülse 20 in jedem Fall vermieden wird. Fertigungstechnisch ist die gezeigte Ausführungsform gegenüber der Aus- führungsform gemäß Fig. 4 vorteilhaft, da die Außenführung 54 für die Ventilhülse 20 und der Steuerventilsitz 22 an unterschiedlichen Bauteilen ausgebildet, d. h. gefertigt und bearbeitet werden können. Wie aus Fig. 5 erkennbar ist, mündet der Kraftstoff bei geöffnetem Steuerventil 21 in den ringförmigen Raum 56 und strömt von dort aus über die in radialer Richtung führenden Verbindungskanäle 55 in den Ringraum 30 und von dort aus über den Kanal 41 und den Schrägkanal 44 zum Injektorrücklaufanschluss 7. Das Ringelement 29 liegt dicht mit seinem Innenumfang am Außenum- fang des die Außenführung 54 bildenden Bauteils 59 in einem axial oberen Bereich an. Die als Schraubenfeder ausgebildete Feder 36, mit der das Ringelement 29 gegen die Elektromagnetanordnung 25 federkraftbeaufschlagt ist, stützt sich in der Zeichnungsebene unten an dem die Außenführung 54 bildenden Bauteil ab.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 entspricht im Wesentlichen dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 mit dem Unterschied, dass zwischen dem Ringelement 29 und dem die Außen- führung 54 für die Ventilhülse 20 bildenden Bauteil 59 eine Ringdichtung 57 angeordnet ist, die in einer Umfangsnut 58, die radial außen an dem Bauteil 59 angeordnet ist, aufgenommen ist. Andere Dichtgeometrien als der gezeigte O-Ring sind selbstverständlich alternativ realisierbar. Weiterhin ist es möglich, die Ringdichtung 57, zusätzlich oder alternativ, in einer Umfangsnut 58 im Ringelement 29 anzuordnen oder ggf. sogar axial zwischen dem Ringelement 29 und dem Bauteil 59. Neben den Wandabschnitten 33, 35 und 34 weist das Ringelement 29 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen im Vergleich zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 verkürzten hülsenförmigen Wandabschnitt 49 auf, mit dem das Ringelement 29 am Außenumfang des die Außenführung 54 bil- denden Bauteils 59 anliegt.

Claims

Ansprüche

1. Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere Common-Rail-Inj ektor, mit einem Einspritzventilelement (10), das in Abhängigkeit des Druckes in einer Steuerkammer (14) zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung in axialer Richtung verstellbar ist, wobei die Steuerkammer (14) mittels eines, eine verstellbare Ventilhülse (20) aufweisenden, Steuerventils (21) mit einem Ringraum (30) verbindbar ist, der hydraulisch mit einem Injektorrücklau- fanschluss (7) verbunden ist, wobei die Ventilhülse (20) zum Zusammenwirken mit einer Elektromagnetan- Ordnung (25) mit einer Ankerplatte (24) wirkverbunden ist,

dadurch gekennzeichnet,

dass benachbart zu dem Ringraum (30) ein über ein von der Ankerplatte (24) separates Ringelement (29), von dem Ringraum (30) getrennter, die Ankerplatte (24) aufnehmender Ankerraum (28) angeordnet ist.

2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (29) mindestens zwei unter einem Winkel, vorzugsweise unter einem Winkel von 90°, zueinander verlaufende, ringförmige Wandabschnitte (33, 34, 49) aufweist.

3. Injektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Ringelement (29) von einem Bereich axial zwischen einem Steuerventilsitz (22) und der Ankerplatte (24) in axialer Richtung bis zumindest in einen Bereich radial außerhalb der Ankerplatte (24) erstreckt.

4. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb einer Elektromagnetanordnung (25) ein Federraum (32) für eine Steuerschließfeder (31) des Steuerventils (21) angeordnet ist, und dass das Ringelement (29) derart angeordnet ist, dass es den Kraftstoff in Richtung zumindest eines in radialer Richtung zu dem Federraum (32) beabstandeten, axial in Richtung des Injektorrücklaufanschlusses (7) führenden Kanals (41) leitet.

5. Injektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (41) zumindest abschnittsweise in einem Gehäuseteil (42) des Injektors (1) und/oder in einem Haltekörper (27) für den mindestens einen Elektromagneten (26) der Elektromagnetanordnung (25) und/oder radial zwischen dem Haltekörper (27) und dem Gehäuseteil (42) und/oder zwischen zwei Gehäuseteilen (9, 42) gebildet ist.

6. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Ringelement (29) in axialer Richtung an der Elektromagnetanordnung (25) abstützt.

7. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (29) in axialer Richtung gegen ein Bauteil des Injektors (1), vorzugsweise gegen die Elektromagnetanordnung (25) federkraftbeaufschlagt ist.

8. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (29) mittels einer Schnappverbindung an einem radial benachbarten Bauteil, vorzugsweise einem Gehäuseteil (42), festgelegt ist.

9. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (29) mit seinem Innenumfang, insbesondere mit einem hülsenförmigen Wandabschnitt (49), die Ventilhülse (20) an ihrem Außenumfang führt.

10. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Außenführung (54) der Ventilhülse (20) als von einem den Steuerventilsitz (22) aufweisenden Ventilkörper (13) separates Bauteil (59) ausgebildet ist, und dass vorzugsweise zwischen dem Bauteil (59) und dem Ringelement (29) eine Ringdichtung (46) angeordnet ist.

11. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (29) aus einem nicht-magnetischen Material ausgebildet ist.

12. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerventil (21) im geschlossenen Zustand als in axialer Richtung druckausgeglichenes Ventil ausgebildet ist.

13. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Injektorrücklaufanschluss (7), insbesondere zentrisch, an einer Stirnseite des Injektors (1) angeordnet ist.