WO2012052293A1 - Kraftstoffinjektor - Google Patents

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WO2012052293A1
WO2012052293A1 PCT/EP2011/067353 EP2011067353W WO2012052293A1 WO 2012052293 A1 WO2012052293 A1 WO 2012052293A1 EP 2011067353 W EP2011067353 W EP 2011067353W WO 2012052293 A1 WO2012052293 A1 WO 2012052293A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
guide bore
guide
injector
fuel
Prior art date
Application number
PCT/EP2011/067353
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Peter Wannenwetsch
Luiz-Alexandre Colodel
Martin Bechle
Heinz-Bernd Haiser
Bernd Berghaenel
Michael Domhan
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Priority to EP11764555.6A priority Critical patent/EP2630361B1/de
Priority to CN201180050071.7A priority patent/CN103201500B/zh
Publication of WO2012052293A1 publication Critical patent/WO2012052293A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/06—Fuel-injection apparatus having means for preventing coking, e.g. of fuel injector discharge orifices or valve needles
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/16—Sealing of fuel injection apparatus not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of the independent claims.
  • a fuel injector is already well known from the prior art and is used for example for injecting fuel into a combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine.
  • fuel injection systems which are also referred to as “common-rail systems” each have a separate fuel injector for each cylinder or combustion chamber
  • the fuel injector in this case has, for example, a valve needle arranged in an injector housing, which is coupled to a magnet armature The valve needle is moved up and down in the longitudinal direction of the injector housing in order to open or close fuel passage openings formed on the combustion chamber side of the injector housing Passage openings facing first pressure chamber with a relatively high pressure, for example, a pressure of more than 1500 bar, separates from a second pressure chamber, in which the armature is arranged, wherein in the second pressure chamber, a relatively low pressure prevails due to the large pressure differences during the operation of the fuel injector flows
  • the disadvantage here is that occurring due to the outflow of fuel from the pressure chamber at high pressure leakage losses on the one hand in the overall efficiency of the
  • the invention is based on the object, a fuel!
  • the injector can be developed in such a way that the tendency for deposits of fuel in the guide gap, in particular between the valve needle and its associated guide bore, is reduced.
  • This object is achieved with a fuel injector having the features of the independent claims.
  • the invention is based on the idea of arranging or forming at least one outflow channel in the region of the guide bore in which a lower pressure prevails than in the pressure chamber with the higher pressure. As a result, fuel flows through the guide gap from the pressure chamber with higher pressure directly into the outflow channel and not into the pressure chamber with relatively lower
  • the outflow channel on the side remote from the guide bore opens into a fuel return of the injector housing.
  • the leakage losses or the flow through the guide bore between the discharge channel and the pressure chamber at low pressure can be further reduced if the element, in particular the valve needle, in the region of the outflow channel has a radially encircling annular groove. As a result, fuel flowing over the entire circumference of the guide gap can be removed via the outflow channel.
  • the at least one outflow channel is arranged on the side of the guide bore facing the pressure chamber with the higher pressure. This reduces the length of the guide bore through which fuel flows, which results in a reduction in the tendency for deposits and, at the same time, relatively low movement forces of the element or opening and closing forces in a valve needle, even in the presence of deposits.
  • a plurality of outflow channels are provided, which are arranged axially spaced from one another on the side of the guide bore facing the pressure chamber with the higher pressure.
  • Guide bore in the guide region has a conical shape, such that the guide gap increases in the hydraulic pressure-free state of the two pressure chambers in the direction of the pressure chamber at a lower pressure.
  • this results in the guide gap being widened more strongly in the direction of the pressure chamber at higher pressure than in the region of the pressure chamber with low pressure as a result of the hydraulic pressure occurring in the guide bore, so that, ideally. sets as uniform, minimized guide gap over the entire guide length of the element or the valve needle in the guide bore.
  • a preferred use of the fuel injector are those fuel injectors that are designed as solenoid valves, ie that the valve needle is connected to a magnet armature. This is because the magnet armatures of such fuel injectors are usually arranged in a pressure chamber with a relatively low pressure in order to construct the magnet armature structurally relatively easily.
  • the diameter of the element (valve needle) or the diameter of the guide bore results in an arithmetical guide gap when the element is not yet mounted in the injector housing, which is less than a desired guide gap, and that when mounted in the injector housing element due to components of the fuel! Njektors a force is generated on the guide bore, which increases the diameter of the guide bore such that adjusts the desired guide gap.
  • FIG. 2 shows a section in a first embodiment according to the invention of the fuel injector with at least one outflow channel in longitudinal section
  • FIG. 3 shows a part of a valve housing for a fuel injector in a second embodiment of the invention according to the invention in longitudinal section
  • 4 shows the area of the fuel injector according to FIG. 3 during the operation of the fuel! njektors in longitudinal section
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the invention with a fuel injector before and after its assembly, each in a simplified longitudinal section
  • Fig. 7 shows a modified embodiment of the invention, in which a
  • Injector housing during machining of the guide bore with axial forces is applied in longitudinal section and
  • FIG. 8 shows the region of the injector housing in a fuel injector according to FIG. 7 during its operation in longitudinal section.
  • FIG. 1 shows a partial region of a fuel injector 1 according to the prior art.
  • the fuel injector 1 is in particular part of a so-called common-rail system of a self-igniting internal combustion engine, wherein the injection system may have an operating pressure of more than 1500bar.
  • the fuel injector 1 has an injector housing 1 1 or an insert arranged in an injector housing 11, which is essentially elongated or sleeve-shaped.
  • an injector housing 11 which is essentially elongated or sleeve-shaped.
  • a plurality of regions having recess 12 is formed in which a corresponding to the double arrow 13 in a longitudinal axis 14 up and down movable valve needle 15 is arranged.
  • the valve needle 15 shown serves for metering fuel via passage openings, not shown in the figure, in the injector housing 11 below the valve needle 15.
  • the recess 12 forms above the seat edge 16 of an annular high-pressure chamber 20, which is supplied via an inflow channel 21 with under high pressure, in particular the mentioned operating pressure fuel.
  • the high-pressure chamber 20 merges on the side facing away from the seat edge 16 into a guide bore 22, in which the valve needle 15 is guided over a radially formed guide gap 23.
  • the recess 12 forms a magnet armature chamber 25, which is connected via a return flow channel 26, for example with a fuel return on the injector 1 1.
  • the seat edge 16 opposite end of the valve needle 15 is connected to a magnet armature 28 which is arranged in the armature space 25.
  • the magnet armature 28 is acted upon by the spring force of a compression spring 29 in the direction of the sealing seat 17.
  • the armature 28 cooperates with a magnetic coil 30 and a magnetic core 31, so that when energizing the solenoid 30, the armature 28 and thus the valve needle 15 is pulled in the direction of the magnetic core 31, and consequently the valve needle 15 from its sealing seat 17th takes off.
  • the pressure-relieved via the return passage 26 magnet armature space 25 forms a second pressure chamber, which has a lower pressure compared to the first pressure chamber formed as a high-pressure chamber 20.
  • the pressure in the guide bore 22 decreases in the direction of the magnet armature space 25.
  • the guide bore 22 is deformed or expanded more elastically in diameter than in the region of the magnet armature space 25.
  • the pressure drop in FIG. 1 is represented symbolically by the arrows 32. The pressure drop has the consequence that the guide gap 23 between the valve needle 15 and the guide tion 22 from the high-pressure chamber 20 in the direction of the armature space 23 steadily reduced.
  • FIG. 2 shows a first embodiment of a fuel injector 10 according to the invention, in which, in a modification of the fuel injector 1 according to the prior art according to FIG. 1, it has an additional outflow channel 35 which preferably communicates with the fuel return in the injector housing 11 connected is.
  • the outflow channel 35 is arranged or formed in the region of the guide bore 22 just above the high-pressure chamber 20.
  • the valve needle 15 in
  • Region of the outflow channel 35 has a radially encircling annular groove 36.
  • Fuel flowing via the guide gap 23 from the high-pressure chamber 20 in the direction of the magnet armature chamber 25 thus passes via the annular groove 36 into the discharge channel 35, and from there to the fuel return line.
  • a further outflow channel 38 is provided or formed, which then preferably cooperates with an additional annular groove 39 on the valve needle 15.
  • the additional outflow channel 38 is preferably arranged or formed relatively close above the outflow channel 35, as shown with reference to the dash-dotted representation of FIG. 2 for expression.
  • FIGS. 3 and 4 show a further embodiment of the invention with reference to FIG.
  • High-pressure chamber 20 in the direction of the armature space 25 reducing hyd- Raulischen pressure on the guide bore 22a is shown in FIG. 4 during operation of the fuel! Njektors 10a of the guide gap 23a and the guide bore 22a deformed such that over almost the entire guide length of the valve needle 15a in the guide bore 22a, a nearly constant, annular guide gap 23a adjusts.
  • FIGS. 5 and 6 show a further embodiment of the invention. It has been found (depending on the constructive design of a fuel injector 10b) that during assembly of the individual parts of the fuel injector 10b, in particular the injector housing 1 1 b in the region of the guide bore 22b by from on both end sides of the injector 1 1 b by components 42, 43 acting axial forces, which are shown by the arrows 41 in FIG. 6, in the diameter D is increased. This also increases a guide gap 23b between the valve needle 15b and the guide bore 22b. According to the invention, it is now provided according to FIG.
  • the diameter d of the valve needle 15b or the diameter D of the guide bore 22b is selected such that a minimal guide gap 23b is set during insertion of the valve needle 15b in the guide bore 22b during assembly.
  • This guide gap 23b which is formed in the extreme case as a zero clearance, is designed to be too small for the movement of the valve needle 15b.
  • this is deformed by the axial forces of other components 42, 43, which are only symbolically represented, on the injector housing 11 b in such a manner that the diameter D of the guide bore 22b increases such that the guide gap 23b which now adjusts in the desired manner a desired guide gap 23b corresponds.
  • FIGS. 7 and 8 show a further embodiment of the invention. It is provided that the injector 1 1 c already during processing or training of the guide bore 22c by one or more additional elements 44, 45 is acted upon with such axial force A, the mechanical load with mounted fuel! Necessor 10c through its components 42, 43 corresponds. This means that the guide bore 22c is manufactured or formed with a nominal diameter D in a preloaded state of the injector housing 11c so that the desired setpoint guide gap 23c is established after assembly of the components 42, 43 in accordance with FIG.
  • the fuel injectors 10, 10a to 10c described so far can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention.
  • the invention is not limited to fuel injectors 10, 10a to 10c, which are designed as solenoid valves. Rather, can be provided as an actuator for the valve needle 15 and a piezo drive or the like. Also, it is not necessary that, as shown, the armature 28 is directly connected or coupled to the valve needle 15. Rather, instead of the valve needle 15, another element can be provided, which is arranged or guided in a guide bore 22, wherein on the two sides of the guide bore 23 strongly different pressures prevail.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor (10), mit einem Injektorgehäuse (11), in dem in einer Führungsbohrung (22) ein auf- und abbewegliches Element (15), insbesondere eine Ventilnadel, zum zumindest mittelbaren Freigeben und Verschließen von Einspritzöffnungen im Injektorgehäuse (11) angeordnet ist, wobei die Führungsbohrung (22) zwei unterschiedliche Drücke aufweisende Druckräume (20, 25) voneinander trennt, und wobei in den Druckräumen (20, 25) befindlicher Kraftstoff von dem Druckraum (20) mit dem höheren Druck über den zwischen dem Element (15) und der Führungsbohrung (22) ausgebildeten Führungsspalt (23) in Richtung des Druckraums (25) mit geringerem Druck strömt. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Führungsbohrung (22) mit wenigstens einem Abströmkanal (35, 38) verbunden ist, in dem ein geringerer Druck herrscht als in dem Druckraum (20) mit dem höheren Druck.

Description

Beschreibung
Kraftstoffinjektor
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche. Ein derartiger Kraftstoffinjektor ist aus dem Stand der Technik bereits allgemein bekannt und dient beispielsweise zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine. Hierbei besitzen derartige Kraftstoffeinspritzsysteme, die auch als„Common-Rail-Systeme" bezeichnet werden, für jeden Zylinder bzw. Brennraum jeweils einen separaten Kraftstoffin- jektor. Der Kraftstoffinjektor weist hierbei beispielsweise eine in einem Injektorgehäuse angeordnete Ventilnadel auf, die mit einem Magnetanker gekoppelt ist, der die Ventilnadel in Längsrichtung des Injektorgehäuses auf- und abbewegt, um damit auf der Brennraumseite des Injektorgehäuses ausgebildete Durchlassöffnungen für den Kraftstoff zu öffnen bzw. zu verschließen. Wesentlich hierbei ist, dass die Ventilnadel in einer Führungsbohrung des Injektorgehäuses angeordnet ist, die einen den Durchlassöffnungen zugewandten ersten Druckraum mit relativ hohem Druck, beispielsweise einem Druck von mehr als 1500bar, von einem zweiten Druckraum trennt, in dem der Magnetanker angeordnet ist, wobei in dem zweiten Druckraum ein relativ geringer Druck herrscht. Aufgrund der großen Druckunterschiede während des Betriebs des Kraftstoffinjektors strömt dabei
Kraftstoff von dem ersten Druckraum mit relativ hohem Druck über die Führungsbohrung in den zweiten Druckraum mit relativ geringem Druck, von wo der Kraftstoff in der Regel einem Kraftstoffrücklauf zugeführt wird. Nachteilig dabei ist, dass die durch das Abströmen des Kraftstoffs aus dem Druckraum mit hohem Druck auftretenden Leckageverluste zum einen in den Gesamtwirkungsgrad des
Kraftstoffinjektors eingehen und somit diesen negativ beeinflussen, und zum an- deren, dass es bei der Durchströmung des Führungsspaltes zwischen der Ventilnadel und der Führungsbohrung zu Ablagerungen des Kraftstoffes in dem Führungsspalt kommen kann, die die Beweglichkeit der Ventilnadel einschränken, und im Extremfall zum Blockieren der Ventilnadel führen können. Dabei hat es sich herausgestellt, dass die Tendenz zu Ablagerungen von Kraftstoffbestandteilen desto geringer wird, desto geringer der Führungsspalt zwischen der Ventilnadel und der Führungsbohrung ausgebildet ist bzw. desto geringer die Durchflussmenge von Kraftstoff durch den Führungsspalt ist.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoff! njektor nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche derart weiterzubilden, dass die Tendenz zu Ablagerungen von Kraftstoff im Führungsspalt insbesondere zwischen der Ventilnadel und dessen zugeordneter Führungsbohrung reduziert wird. Diese Aufgabe wird bei einem Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Der Erfindung liegt dabei bei einer ersten Ausgestaltung der Erfindung die Idee zugrunde, im Bereich der Führungsbohrung wenigstens einen Abströmkanal anzuordnen bzw. auszubilden, in dem ein geringerer Druck herrscht als in dem Druckraum mit dem höheren Druck. Dadurch gelangt Kraftstoff beim Durchströmen des Führungsspaltes von dem Druckraum mit höherem Druck direkt in den Abströmkanal und nicht bis in den Druckraum mit relativ gesehen geringerem
Druck. Das bedeutet, dass zwischen dem Abströmkanal und dem Bereich des Druckraums mit geringerem Druck der Führungsspalt gar nicht mehr bzw. nur noch mit einer sehr geringen Durchflussmenge an Kraftstoff durchströmt wird. Dadurch können sich eventuelle Ablagerungen nur noch in dem Bereich zwi- sehen dem Druckraum mit relativ hohem Druck und dem Abströmkanal ausbilden, d.h. über eine relativ geringe Führungslänge der Ventilnadel.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der ersten Ausführungsform der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Abströmkanal auf der der Führungsbohrung abgewand- ten Seite in einen Kraftstoffrücklauf des Injektorgehäuses mündet. Dadurch wird eine relativ hohe Druckdifferenz zwischen dem Druckraum mit hohem Druck und dem Abströmkanal sichergestellt, so dass der Kraftstoff in der Regel nahezu vollständig über den Abströmkanal abströmt.
Die Leckageverluste bzw. die Durchströmung der Führungsbohrung zwischen dem Abströmkanal und dem Druckraum mit geringem Druck lässt sich darüber hinaus verringern, wenn das Element, insbesondere die Ventilnadel, im Bereich des Abströmkanals eine radial umlaufende Ringnut aufweist. Dadurch kann über den gesamten Umfang des Führungsspaltes strömender Kraftstoff über den Abströmkanal abgeführt werden.
Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, wenn der wenigstens eine Abströmkanal auf der dem Druckraum mit dem höheren Druck zugewandten Seite der Führungsbohrung angeordnet ist. Dadurch wird die von Kraftstoff durchströmte Länge der Führungsbohrung reduziert, was eine Verringerung der Tendenz zu Abla- gerungen und somit gleichzeitig relativ geringe Bewegungskräfte des Elements bzw. Öffnungs- und Schließkräfte bei einer Ventilnadel, auch beim Vorhandensein von Ablagerungen, zur Folge hat.
Darüber hinaus kann es vorgesehen sein, dass mehrere Abströmkanäle vorge- sehen sind, die axial zueinander beabstandet auf der dem Druckraum mit dem höheren Druck zugewandten Seite der Führungsbohrung angeordnet sind. Dadurch lässt sich die Durchströmmenge des Kraftstoffes in den Druckraum mit dem geringeren Druck weiter reduzieren bzw. minimieren. Bei einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die
Führungsbohrung im Führungsbereich eine konische Form aufweist, derart, dass der Führungsspalt im hydraulisch drucklosen Zustand der beiden Druckräume in Richtung des Druckraumes mit geringerem Druck zunimmt. Dies hat während des Betriebs des Kraftstoffinjektors zur Folge, dass infolge des sich in der Füh- rungsbohrung einstellenden hydraulischen Drucks der Führungsspalt in Richtung des Druckraumes mit höherem Druck stärker aufgeweitet wird als im Bereich des Druckraumes mit geringem Druck, so dass sich, im Idealfall, ein möglichst gleichmäßiger, minimierter Führungsspalt über die gesamte Führungslänge des Elementes bzw. der Ventilnadel in der Führungsbohrung einstellt. Ein bevorzugter Einsatz des Kraftstoffinjektors sind solche Kraftstoffinjektoren, die als Magnetventile ausgebildet sind, d.h. dass deren Ventilnadel mit einem Magnetanker verbunden ist. Dies deshalb, da die Magnetanker derartiger Kraftstoffinjektoren üblicherweise in einem Druckraum mit relativ geringem Druck angeordnet sind, um den Magnetanker konstruktiv relativ einfach ausbilden zu können.
In einer weiteren, alternativen Ausgestaltung der Erfindung, bei der Herstellkosten gegenüber konventioneller Fertigung nicht erhöht werden, ist es vorgesehen, dass der Durchmesser des Elements (Ventilnadel) bzw. der Durchmesser der Führungsbohrung bei noch nicht montiertem Element in dem Injektorgehäuse einen rechnerischen Führungsspalt ergibt, der geringer ist als ein Soll- Führungsspalt, und dass bei in dem Injektorgehäuse montiertem Element aufgrund von Bauteilen des Kraftstoff! njektors eine Kraft auf die Führungsbohrung erzeugt wird, die den Durchmesser der Führungsbohrung derart vergrößert, dass sich der Soll-Führungsspalt einstellt.
Ergänzend wird erwähnt, dass die Erfindung sämtliche Kombinationen von zumindest zwei von den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen umfasst. Weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
Diese zeigt in:
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem Kraftstoffinjektor nach dem Stand der Technik im Längsschnitt,
Fig. 2 einen Ausschnitt bei einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform des Kraftstoffinjektors mit wenigstens einem Abströmkanal im Längsschnitt,
Fig. 3 einen Teil eines Ventilgehäuses für einen Kraftstoffinjektor bei einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt, Fig. 4 den Bereich des Kraftstoffinjektors gemäß Fig. 3 während des Betriebs des Kraftstoff! njektors im Längsschnitt,
Fig. 5
und 6 eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einem Kraftstoffinjektor vor sowie nach dessen Montage jeweils in vereinfachtem Längsschnitt,
Fig. 7 eine abgewandelte Ausführungsform der Erfindung, bei der ein
Injektorgehäuse während der Bearbeitung der Führungsbohrung mit Axialkräften beaufschlagt wird im Längsschnitt und
Fig. 8 den Bereich des Injektorgehäuses bei einem Kraftstoffinjektor gemäß Fig. 7 während dessen Betrieb im Längsschnitt.
Gleiche Bauteile bzw. Bauteile gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
In der Fig. 1 ist ein Teilbereich eines Kraftstoffinjektors 1 nach dem Stand der Technik dargestellt. Der Kraftstoffinjektor 1 ist hierbei insbesondere Bestandteil eines sogenannten Common-Rail-Systems einer selbstzündenden Brennkraftmaschine, wobei dessen Einspritzsystem einen Betriebsdruck von mehr als 1500bar aufweisen kann.
Der Kraftstoffinjektor 1 weist in dem dargestellten Teilbereich ein Injektorgehäuse 1 1 bzw. ein in einem Injektorgehäuse 1 1 angeordneten Einsatz auf, das im Wesentlichen länglich bzw. hülsenförmig ausgebildet ist. Im Injektorgehäuse 1 1 ist eine mehrere Bereiche aufweisende Ausnehmung 12 ausgebildet, in der eine entsprechend des Doppelpfeils 13 in einer Längsachse 14 auf- und abbewegliche Ventilnadel 15 angeordnet ist. Die dargestellte Ventilnadel 15 dient dabei zum Dosieren von Kraftstoff über in der Figur nicht dargestellten Durchlassöffnungen im Injektorgehäuse 1 1 unterhalb der Ventilnadel 15. In dem in der Fig. 1 dargestellten, geschlossenen Zustand des Kraftstoffinjektors 1 , bei dem kein Kraftstoff abgegeben wird, sitzt dabei das untere Ende der Ventilnadel 15 auf ei- ner kegelförmig umlaufenden Sitzkante 16 des Injektorgehäuses 1 1 auf und bildet dabei einen Dichtsitz 17 aus.
Die Ausnehmung 12 bildet oberhalb der Sitzkante 16 einen ringförmig ausgebildeten Hochdruckraum 20 aus, der über einen Zuströmkanal 21 mit unter Hochdruck, insbesondere dem angesprochenen Betriebsdruck stehenden Kraftstoff versorgt wird.
Der Hochdruckraum 20 geht auf der der Sitzkante 16 abgewandten Seite in eine Führungsbohrung 22 über, in der die Ventilnadel 15 über einen radial ausgebildeten Führungsspalt 23 geführt ist. Oberhalb der Führungsbohrung 22 bildet die Ausnehmung 12 einen Magnetankerraum 25 aus, der über einen Rückströmkanal 26 beispielsweise mit einem Kraftstoffrücklauf am Injektorgehäuse 1 1 verbunden ist.
Das der Sitzkante 16 gegenüberliegende Ende der Ventilnadel 15 ist mit einem Magnetanker 28 verbunden, der im Magnetankerraum 25 angeordnet ist. Der Magnetanker 28 ist von der Federkraft einer Druckfeder 29 in Richtung des Dichtsitzes 17 kraftbeaufschlagt. Der Magnetanker 28 wirkt mit einer Magnetspule 30 und einem Magnetkern 31 zusammen, so dass bei einer Bestromung der Magnetspule 30 der Magnetanker 28 und somit auch die Ventilnadel 15 in Richtung des Magnetkerns 31 gezogen wird, und in Folge dessen die Ventilnadel 15 von ihrem Dichtsitz 17 abhebt.
Der über den Rückströmkanal 26 druckentlastete Magnetankerraum 25 bildet einen zweiten Druckraum aus, der gegenüber dem als ersten Druckraum ausgebildeten Hochdruckraum 20 einen geringeren Druck aufweist. Infolge der unterschiedlichen Druckverhältnisse im Hochdruckraum 20 und im Magnetankerraum 25 kommt es zu einer Durchströmung des Führungsspaltes 23 vom Hochdruckraum 20 in Richtung des Magnetankerraumes 25. Hierbei nimmt der Druck in der Führungsbohrung 22 in Richtung des Magnetankerraumes 25 ab. Infolge des relativ hohen Druckes in Richtung des Hochdruckraumes 20 wird dabei die Führungsbohrung 22 im Durchmesser stärker elastisch deformiert bzw. aufgeweitet als im Bereich des Magnetankerraumes 25. Hierbei ist der Druckabfall in der Fig. 1 durch die Pfeile 32 symbolisch dargestellt. Der Druckabfall hat zur Folge, dass sich der Führungsspalt 23 zwischen der Ventilnadel 15 und der Führungsboh- rung 22 vom Hochdruckraum 20 in Richtung des Magnetankerraumes 23 stetig verkleinert.
In der Fig. 2 ist eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines Kraftstoffin- jektors 10 dargestellt, bei der dieser in Abwandlung des Kraftstoffinjektors 1 nach dem Stand der Technik gemäß der Fig. 1 einen zusätzlichen Abströmkanal 35 aufweist, der vorzugsweise mit dem Kraftstoffrücklauf im Injektorgehäuse 1 1 verbunden ist. Hierbei ist es bevorzugt vorgesehen, dass der Abströmkanal 35 im Bereich der Führungsbohrung 22 knapp oberhalb des Hochdruckraums 20 ange- ordnet bzw. ausgebildet ist. Ferner ist es vorgesehen, dass die Ventilnadel 15 im
Bereich des Abströmkanals 35 eine radial umlaufende Ringnut 36 aufweist.
Über den Führungsspalt 23 vom Hochdruckraum 20 in Richtung des Magnetankerraums 25 strömender Kraftstoff gelangt somit über die Ringnut 36 in den Ab- strömkanal 35, und von dort zum Kraftstoffrücklauf. Der über den Abströmkanal
35 abströmende Kraftstoff hat zur Folge, dass die hydraulische Druckbelastung in Folge des Kraftstoffes auf die Wand der Führungsbohrung 22 in dem Bereich zwischen dem Abströmkanal 35 und dem Magnetankerraum 25 deutlich reduziert wird, was durch die Pfeile 37 symbolisch dargestellt ist. Dadurch kommt es zu ei- ner Minimierung des Führungsspaltes 23 in dem Bereich zwischen dem Abströmkanal 35 und dem Magnetankerraum 25.
Optional kann es vorgesehen sein, dass ein weiterer Abströmkanal 38 vorgesehen bzw. ausgebildet ist, der dann vorzugsweise mit einer zusätzlichen Ringnut 39 an der Ventilnadel 15 zusammenwirkt. Hierbei ist der zusätzliche Abströmkanal 38 vorzugsweise relativ nah oberhalb des Abströmkanals 35 angeordnet bzw. ausgebildet, wie dies anhand der strichpunktierten Darstellung der Fig. 2 zum Ausdruck dargestellt ist. In den Fig. 3 und 4 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung anhand des
Kraftstoffinjektors 10a dargestellt. Wesentlich hierbei ist, dass die im Injektorgehäuse 1 1 a ausgebildete Führungsbohrung 22a beim Fertigen der Führungsbohrung 22a konisch ausgebildet ist. Hierbei ist der Durchmesser der Führungsbohrung 22a auf der dem Hochdruckraum 20 zugewandten Seite geringer als auf der dem Magnetankerraum 25 zugewandten Seite. Aufgrund des sich von dem
Hochdruckraum 20 in Richtung des Magnetankerraums 25 reduzierenden hyd- raulischen Drucks auf die Führungsbohrung 22a wird entsprechend der Fig. 4 beim Betrieb des Kraftstoff! njektors 10a der Führungsspalt 23a bzw. die Führungsbohrung 22a derart verformt, dass sich über nahezu die gesamte Führungslänge der Ventilnadel 15a in der Führungsbohrung 22a ein nahezu konstan- ter, ringförmiger Führungsspalt 23a einstellt.
In den Fig. 5 und 6 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Es hat sich (je nach konstruktiver Gestaltung eines Kraftstoffinjektors 10b) herausgestellt, dass bei der Montage der Einzelteile des Kraftstoffinjektors 10b sich insbesondere das Injektorgehäuse 1 1 b im Bereich der Führungsbohrung 22b durch von auf beiden Stirnseiten auf das Injektorgehäuse 1 1 b durch Bauteile 42, 43 wirkende Axialkräfte, die durch die Pfeile 41 in der Fig. 6 dargestellt sind, im Durchmesser D vergrößert wird. Dadurch vergrößert sich auch ein Führungsspalt 23b zwischen der Ventilnadel 15b und der Führungsbohrung 22b. Erfindungsgemäß ist es nunmehr gemäß der Fig. 5 vorgesehen, dass der Durchmesser d der Ventilnadel 15b bzw. der Durchmesser D der Führungsbohrung 22b derart gewählt wird, dass sich beim Einführen der Ventilnadel 15b in der Führungsbohrung 22b während der Montage ein minimaler Führungsspalt 23b einstellt. Dieser Führungsspalt 23b, welcher im Extremfall als Nullspiel ausgebildet ist, ist konstruktiv gesehen für die Bewegung der Ventilnadel 15b zu gering ausgelegt. Jedoch wird entsprechend der Fig. 6 durch die Axialkräfte anderer, lediglich symbolisch dargestellter Bauteile 42, 43 auf das Injektorgehäuse 1 1 b dieses derart verformt, dass sich der Durchmesser D der Führungsbohrung 22b derart vergrößert, dass sich der nun einstellende Führungsspalt 23b in gewünschter Weise einem Soll- Führungsspalt 23b entspricht.
In den Fig. 7 und 8 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Hierbei ist vorgesehen, dass das Injektorgehäuse 1 1 c bereits während der Bearbeitung bzw. Ausbildung der Führungsbohrung 22c durch eines oder mehrere zusätzlicher Elemente 44, 45 mit einer derartigen Axialkraft A beaufschlagt wird, die der mechanischen Belastung bei montiertem Kraftstoff! njektor 10c durch dessen Bauteile 42, 43 entspricht. Das bedeutet, dass die Führungsbohrung 22c mit einem Solldurchmesser D in einem vorbelastetem Zustand des Injektorgehäuses 1 1 c gefertigt bzw. ausgebildet wird, so dass sich nach der Montage der Bauteile 42, 43 entsprechend der Fig. 8 der gewünschte Soll-Führungspalt 23c einstellt. Die soweit beschriebenen Kraftstoffinjektoren 10, 10a bis 10c können in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. So ist die Erfindung nicht auf Kraftstoffinjektoren 10, 10a bis 10c beschränkt, die als Magnetventile ausgebildet sind. Vielmehr kann als Stellglied für die Ventilnadel 15 auch ein Piezoantrieb oder ähnliches vorgesehen sein. Auch ist es nicht erforderlich, dass, wie dargestellt, der Magnetanker 28 direkt mit der Ventilnadel 15 verbunden bzw. gekoppelt ist. Anstelle der Ventilnadel 15 kann vielmehr auch ein anderes Element vorgesehen sein, das in einer Führungsbohrung 22 angeordnet bzw. geführt ist, wobei auf den beiden Seiten der Führungsbohrung 23 stark unterschiedliche Drücke herrschen.
Zuletzt ist es auch denkbar, in den einzelnen Ausführungsbeispielen bzw. Ausführungsformen der Erfindung genannten Merkmale und Einzelheiten miteinander zu kombinieren.

Claims

Ansprüche
Kraftstoffinjektor (10), mit einem Injektorgehäuse (1 1 ), in dem in einer Führungsbohrung (22) ein auf- und abbewegliches Element (15), insbesondere eine Ventilnadel, zum zumindest mittelbaren Freigeben und Verschließen von Einspritzöffnungen im Injektorgehäuse (1 1 ) angeordnet ist, wobei die Führungsbohrung (22) zwei unterschiedliche Drücke aufweisende Druckräume (20, 25) voneinander trennt, und wobei in den Druckräumen (20, 25) befindlicher Kraftstoff von dem Druckraum (20) mit dem höheren Druck über den zwischen dem Element (15) und der Führungsbohrung (22) ausgebildeten Führungsspalt (23) in Richtung des Druckraums (25) mit geringerem Druck strömt, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbohrung (22) mit wenigstens einem Abströmkanal (35, 38) verbunden ist, in dem ein geringerer Druck herrscht als in dem Druckraum (20) mit dem höheren Druck.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Abströmkanal (35, 38) auf der der Führungsbohrung (22) abgewandten Seite in einen Kraftstoffrücklauf des Injektorgehäuses (1 1 ) mündet.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Element (15) im Bereich des Abströmkanals (35, 38) eine radial umlaufende Ringnut (36) aufweist.
4. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Abströmkanal (35, 38) auf der dem Druckraum (20) mit dem höheren Druck zugewandten Seite der Führungsbohrung (22) angeordnet ist.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass mehrere Abströmkanäle (35, 38) vorgesehen sind, die axial zueinander beabstandet auf der dem Druckraum (20) mit dem höheren Druck zugewandten Seite der Führungsbohrung (22) angeordnet sind.
Kraftstoffinjektor (10a), mit einem Injektorgehäuse (1 1 a), in dem in einer Führungsbohrung (22a) ein auf- und abbewegliches Element (15a), insbesondere eine Ventilnadel, zum zumindest mittelbaren Freigeben und Verschließen von Einspritzöffnungen im Injektorgehäuse (1 1 a) angeordnet ist, wobei die Führungsbohrung (22a) zwei unterschiedliche Drücke aufweisende Druckräume (20, 25) voneinander trennt, und wobei in den Druckräumen (20, 25) befindlicher Kraftstoff von dem Druckraum (20) mit dem höheren Druck über den zwischen dem Element (15a) und der Führungsbohrung (22a) ausgebildeten Führungsspalt (23a) in Richtung des Druckraums (25) mit geringerem Druck strömt, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbohrung (23a) im Führungsbereich des Elements (15a) eine konische Form aufweist, derart, dass der Durchmesser der Führungsbohrung (22a) im hydraulisch drucklosen Zustand der beiden Druckräume (20, 25) in Richtung des Druckraumes (25) mit geringerem Druck zunimmt.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Führungsspalt (23a) zwischen der Führungsbohrung (22a) und dem Element (15a) während des Betriebs des Kraftstoffinjektors (10a) bzw. nach der Montage des Kraftstoffinjektors (10a) über dessen Führungslänge eine zumindest annähernd konstante Größe aufweist. Kraftstoff! njektor (10b), mit einem Injektorgehäuse (1 1 b), in dem in einer Führungsbohrung (22b) ein auf- und abbewegliches Element (15b), insbesondere eine Ventilnadel, zum zumindest mittelbaren Freigeben und Verschließen von Einspritzöffnungen im Injektorgehäuse (1 1 b) angeordnet ist, wobei die Führungsbohrung (22b) zwei unterschiedliche Drücke aufweisende Druckräume (20, 25) voneinander trennt, und wobei in den Druckräumen (20, 25) befindlicher Kraftstoff von dem Druckraum (20) mit dem höheren Druck über den zwischen dem Element (15b) und der Führungsbohrung (22b) ausgebildeten Führungsspalt (23b) in Richtung des Druckraums (25) mit geringerem Druck strömt, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (d) des Elements (15b) bzw. der Durchmesser (D) der Führungsbohrung (22b) bei noch nicht montiertem Element (15b) in dem Injektorgehäuse (1 1 b) einen rechnerischen Führungsspalt (23b) ergibt, der geringer ist als ein Soll-Führungsspalt (23b), und dass bei in dem Injektorgehäuse (1 1 b) montiertem Element (15b) aufgrund von Bauteilen (42, 43) des Kraftstoffinjektors (10b) eine Kraft auf die Führungsbohrung (22b) erzeugt wird, die den Durchmesser (D) der Führungsbohrung (22b) derart vergrößert, dass sich der Soll-Führungsspalt (23b) einstellt.
Kraftstoffinjektor (10c), mit einem Injektorgehäuse (1 1 c), in dem in einer Führungsbohrung (22c) ein auf- und abbewegliches Element (15c), insbesondere eine Ventilnadel, zum zumindest mittelbaren Freigeben und Verschließen von Einspritzöffnungen im Injektorgehäuse (1 1 c) angeordnet ist, wobei die Führungsbohrung (22c) zwei unterschiedliche Drücke aufweisende Druckräume (20, 25) voneinander trennt, und wobei in den Druckräumen (20, 25) befindlicher Kraftstoff von dem Druckraum (20) mit dem höheren Druck über den zwischen dem Element (15c) und der Führungsbohrung (22c) ausgebildeten Führungsspalt (23c) in Richtung des Druckraums (25) mit geringerem Druck strömt, dadurch gekennzeichnet, dass das Injektorgehäuse (1 1 c) zum Fertigen der Führungsbohrung (22c) mit einer insbesondere als Axialkraft auf das Injektorgehäuse (1 1 c) wirkenden Kraft (A) belastet wird, die der Kraft (A) bei fertig montiertem Kraftstoff! njek- tor (10c) entspricht, wobei die Kraft (A) während der Fertigung der Führungsbohrung (23c) insbesondere durch Beaufschlagung des Injektorgehäuses (1 1 c) mittels wenigstens eines Bauteils (44, 45) erfolgt.
10. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Element eine Ventilnadel (15; 15a; 15b; 15c) ist, die mit einem Magnetanker (28) verbunden ist.
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