WO2013117979A1 - Vorrichtung zum einspritzen von kraftstoff in den brennraum einer brennkraftmaschine - Google Patents

Vorrichtung zum einspritzen von kraftstoff in den brennraum einer brennkraftmaschine Download PDF

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WO2013117979A1
WO2013117979A1 PCT/IB2013/000152 IB2013000152W WO2013117979A1 WO 2013117979 A1 WO2013117979 A1 WO 2013117979A1 IB 2013000152 W IB2013000152 W IB 2013000152W WO 2013117979 A1 WO2013117979 A1 WO 2013117979A1
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WO
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chamber
cooling
cooling liquid
nozzle
bore
Prior art date
Application number
PCT/IB2013/000152
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English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Bernhaupt
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
Publication of WO2013117979A1 publication Critical patent/WO2013117979A1/de

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Classifications

    • 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
    • F02M53/00—Fuel-injection apparatus characterised by having heating, cooling or thermally-insulating means
    • F02M53/04—Injectors with heating, cooling, or thermally-insulating means
    • F02M53/043—Injectors with heating, cooling, or thermally-insulating means with cooling means other than air cooling
    • 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
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure

Definitions

  • the present invention relates to a device for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine comprising at least one injector according to the preamble of claim 1.
  • Injectors of the type described above are often used in common rail injection systems. Injectors for common rail systems for injecting high viscosity fuels into the combustion chamber of internal combustion engines are known in various forms. In the case of heavy oil, heating up to 150 ° C is required to achieve the necessary injection viscosity.
  • an injector for a common rail injection system has different parts, which are usually held together by a nozzle retaining nut.
  • the actual injection nozzle contains a nozzle needle, which is guided axially displaceably in the nozzle body of the injection nozzle and has a plurality of open spaces through which fuel can flow to the needle tip from the nozzle antechamber.
  • the nozzle needle itself carries a collar on which a compression spring is supported, and immersed in a control chamber, which can be acted upon with fuel under pressure.
  • An inlet channel can be connected to this control chamber via an inlet throttle and an outlet channel via an outlet throttle, wherein the respective pressure built up in the control chamber together with the force of the compression spring holds the nozzle needle in the closed position.
  • the pressure in the control chamber can be controlled by a control valve, which is usually operated by an electromagnet.
  • CONFIRMATION COPY tion can cause an outflow of the fuel via a throttle, so that a drop in the hydraulic holding force on the immersed into the control chamber end face of the nozzle needle leads to the opening of the nozzle needle. In this way, the fuel can pass through the injection openings in the combustion chamber of the engine in the sequence.
  • an inlet throttle is usually also provided, wherein the opening speed of the nozzle needle is determined by the flow difference between the inlet and outlet throttle.
  • the injection nozzle of the injectors described, in particular their nozzle tip must be cooled continuously due to the high thermal load.
  • Cooling of injectors is known, for example, from WO 2006/021014 A1, in which additional channels, through which lubricating oil or engine oil flows, are arranged in the injector for the purpose of cooling.
  • the invention now aims to accomplish the cooling of the solenoid valve, in particular of the electromagnet, in a simple manner and with little effort.
  • the means for cooling comprises a chamber through which the cooling liquid can flow, which chamber flows into the cooling circuit. is integrated. Erfindungsgeraäß thus the existing nozzle cooling for the cooling of the solenoid valve is used, so that the structural adjustments that are required for the realization of the additional solenoid valve cooling can be reduced to a minimum.
  • the injector version with cooling and the injector version without cooling therefore have a high degree of conformity of their components, so that the variety of components is reduced overall and the production process can be made more economical both in terms of production and storage.
  • the cooling according to the invention is particularly suitable for. the cooling of the electromagnet of the solenoid valve.
  • An advantageous embodiment of the invention in which the electromagnet can be cooled particularly efficiently results from the fact that the chamber surrounds the electromagnet in an annular manner.
  • the annular design can be realized in a structurally particularly advantageous manner in that the chamber is formed by at least one annular groove formed in the valve body.
  • the annular groove is in this case open to the solenoid valve or its electromagnet, so that a maximum contact surface of the cooling liquid can be achieved. It is understood that the electromagnet must be surrounded by a watertight sheath.
  • the cooling liquid inlet and the coolant outlet are provided at diametrically opposite locations of the chamber or annular groove.
  • an embodiment with more than one annular chamber or annular groove can also be advantageous.
  • a preferred development provides in this case that at least two annular grooves spaced apart in the axial direction are provided, which are interconnected by means of an axial groove.
  • the integration of the solenoid valve cooling in the cooling circuit of the nozzle cooling can be done in terms of flow in various ways.
  • a first preferred variant provides that the cooling channel and the chamber can be flowed through serially by the cooling liquid.
  • the chamber and the cooling channel of the nozzle cooling are thus flowed through one behind the other.
  • the chamber can basically be switched on both in the coolant flow and the coolant return. However, a higher cooling capacity is achieved in that the chamber is switched on in the coolant flow.
  • the chamber is preferably arranged in terms of flow between a first section and a second section of the cooling liquid supply bore.
  • a second preferred variant provides that the cooling channel and the chamber can be flowed through in parallel by the cooling liquid.
  • the chamber is arranged in terms of flow between the cooling liquid supply bore and the cooling liquid return bore.
  • the ratio of the amount of coolant flowing through the nozzle cooling to the amount of coolant flowing through the solenoid valve cooling can be determined by selecting the respective flow cross section. This is preferably done by suitable arrangement and dimensioning of a throttle point.
  • a preferred development provides in this context that the chamber between the coolant supply bore and the coolant liquid return bore at least one throttle point having.
  • the throttle point is formed by a range verrin ⁇ Gerter radial depth of the chamber forming annular groove.
  • the chamber is sealed by means of a ring seal cooperating with the electromagnet.
  • the cooling liquid can be passed through a heat exchanger for preheating the cooling liquid.
  • the cooling capacity can be adjusted.
  • a heating of the valve for example, before the engine start, possible.
  • FIG. 1 shows the schematic structure of a modular common rail injection system according to the prior art
  • FIG. 2 shows a detailed view of a first embodiment of the inventive cooling of the solenoid valve in section
  • FIG. 3 shows a modified design of the cooling
  • FIG 5 shows a modified cross section along the line VV of FIG. 4.
  • an injector 1 which has an injection nozzle 2, a throttle plate 3, a valve plate 4, a holding body 5 and a high-pressure accumulator 6, wherein a bolted to the holding body 5 Torsenspannmut- ter 7 the injection nozzle 2, the throttle plate. 3 and the valve plate 4 holds together.
  • the solenoid valve 13 In idle state, the solenoid valve 13 is closed, so that high-pressure fuel from the high- pressure accumulator 6 via the high-pressure line 8, the cross-connection 9 and the inlet throttle 10 flows into the control chamber 11 of the injection nozzle 2, the outflow from the control chamber 11 via the outlet throttle 12 but at the valve seat of the solenoid valve 13 is blocked.
  • a cooling is provided in this case, wherein the injector is constantly flushed with a cooling liquid, such as engine oil.
  • the flushing channels in the injector are shown in black in Fig. 1, wherein the cooling liquid through these channels in the region of Nozzle tip arrives.
  • the coolant inlet bore is indicated at 20, the coolant return bore at 21 and the annular cooling channel arranged in the region of the nozzle tip are indicated by dashed lines at 22.
  • Fig. 2 shows schematically an axial portion of the injector 1, in which the solenoid 23 of the solenoid valve 13 is arranged.
  • the electromagnet 23 is arranged in a cylindrical bore 25 in the valve body 24 and is pressed against a support surface 26.
  • fuel is passed via at least one high-pressure bore 8, not shown in FIG. 2, to the injection nozzle 2, and the low-pressure control quantities are conducted back into the holding body 5 via bores, likewise not shown in FIG.
  • the cooling liquid is conducted to the injection nozzle 2 through the valve body 24 in the coolant inlet hole 20 and returned to thecheneriesrück- bore 21 again.
  • a ring seal 27 is arranged in the cylindrical bore 25, which together with the bearing surface 26 of the electromagnet 23 on the valve body 24 creates a sealed chamber 28 around the electromagnet 23 around which can be flowed through in a suitable manner with the cooling liquid from thedefactkeitszulaufbohrung 20.
  • the design must be designed so that on the one hand, the flow to the nozzle cooling is not throttled, on the other hand, but also the solenoid 23 is completely flowed around.
  • FIG. 2 shows a first embodiment with two formed in the valve body 24 annular grooves 29, wherein the upper annular groove 29 is connected to a first portion 20 'of thedeckenkeitszulaufbohrung and the lower annular groove 29 with a second portion 20''of thedefactkeitszulaufbohrung.
  • the two annular grooves 29 are connected by means of a short axial groove 30.
  • FIG. 3 shows a modified embodiment with only one annular groove 31, which is connected on opposite sides to the first section 20 'or the second section 20' 'of the cooling liquid inlet bore.
  • the amount of cooling flows into the annular groove 31, then along the magnetic circumference and on the opposite side back to the injection nozzle.
  • Fig. 4 shows further modified training, where the magnetic cooling is not arranged in the flow of the nozzle cooling, but runs parallel to this.
  • This throttling can be achieved in a particularly simple manner, for example, by forming the annular groove 32 with a varying depth, ie radial expansion, so that a larger flow cross-section results between the connection points of the inlet and return flow than at one between the two Arranged throttle body 33. In the sectional view of FIG. 5 it can be seen that this results in an oval course of the groove bottom.
  • the cooling liquid can not only be cooled by suitable arrangement of an external heat exchanger, but also preheated if necessary. If, for example, heavy oil is used as the fuel, this preheated cooling fluid can be used to control the temperature of the solenoid valve 13 and thus to accelerate the engine start.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine ist wenigstens ein Injektor (1) vorgesehen, der eine Einspritzdüse (2) mit einer axial verschieblichen Düsennadel (15) aufweist, welche in einen mit Kraftstoff unter Druck speisbaren Steuerraum (11) eintaucht, dessen Druck über ein wenigstens einen Zu- oder Ablaufkanal (9) für Kraftstoff öffnendes oder schließendes Steuerventil (13) steuerbar ist. Die Düsennadel (15) ist von einem Düsenraum (19) umgeben, in den eine Hochdruckbohrung (8) mündet, die von einem Hochdruckspeicher (6) speisbar ist. Im Düsenkörper der Einspritzdüse (2) ist wenigstens ein Kühlkanal (22) für eine Kühlflüssigkeit ausgebildet, der zur Ausbildung eines Kühlkreislaufes mit einer am Steuerventil (13) vorbeilaufenden Kühlflüssigkeitsvorlaufbohrung (20) zum Zuführen von Kühlflüssigkeit zum Kühlkanal (22) und mit einer am Steuerventil (13) vorbeilaufenden Kühlflüssigkeits- rücklaufbohrung (21) zum Abführen der Kühlflüssigkeit aus dem Kühlkanal (22) verbunden ist. Das Steuerventil (13) ist in einem Ventilkörper (24) angeordnet und als ein einen Elektromagneten (23) aufweisendes Magnetventil ausgebildet, wobei Mittel zum Kühlen des Magnetventils, insbesondere des Elektromagneten (23) vorgesehen sind, die eine von der Kühlflüssigkeit durchströmbare Kammer (28) umfasst, die in den Kühlkreislauf integriert ist.

Description

Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ein- spritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine umfassend wenigstens einen Injektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Injektoren der eingangs beschriebenen Art kommen häufig in Commonrail-Einspritzsystemen zum Einsatz. Injektoren für CommonrailSysteme zum Einspritzen von Kraftstoffen mit hoher Viskosität in den Brennraum von Brennkraftmaschinen sind in unterschiedlicher Ausbildung bekannt. Im Fall von Schweröl ist eine Erwärmung auf bis zu 150°C erforderlich, um die notwendige Einspritzviskosität zu erreichen.
Grundsätzlich hat ein Injektor für ein Commonrail- Einspritzsystem verschiedene Teile, welche in aller Regel durch eine Düsenspannmutter zusammengehalten werden. Die eigentliche Einspritzdüse enthält eine Düsennadel, welche im Düsenkörper der Einspritzdüse axial verschieblich geführt ist und mehrere Freiflächen aufweist, durch welche aus dem Düsenvorraum Kraftstoff zur Nadelspitze strömen kann. Die Düsennadel selbst trägt einen Bund, an welchem sich eine Druckfeder abstützt, und taucht in einen Steuerraum ein, welcher mit Kraftstoff unter Druck beaufschlagbar ist. An diesen Steuerraum kann ein Zulaufkanal über eine Zulaufdrossel und ein Ablaufkanal über eine Ablaufdrossel angeschlossen sein, wobei der jeweilige im Steuerraum aufgebaute Druck gemeinsam mit der Kraft der Druckfeder die Düsennadel in der Schließstellung hält. Der Druck im Steuerraum kann von einem Steuerventil kontrolliert werden, welches zumeist von einem Elektromagneten betätigt wird. Bei entsprechender Beschal-
BESTÄTIGUNGSKOPIE tung kann ein Öffnen des Magnetventils einen Abfluss des Kraftstoffes über eine Drossel bewirken, sodass ein Absinken der hydraulischen Haltekraft auf die in den Steuerraum eintauchende Stirnfläche der Düsennadel zum Öffnen der Düsenna- del führt. Auf diese Weise kann in der Folge der Kraftstoff durch die Einspritzöffnungen in den Brennraum des Motors gelangen.
Neben einer Ablaufdrossel ist auch meist eine Zulaufdrossel vorgesehen, wobei die Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel durch den Durchflussunterschied zwischen Zu- und Ablaufdrossel bestimmt wird. Wenn das Magnetventil geschlossen wird, wird der Ablaufweg des Kraftstoffes durch die Ablaufdrossel gesperrt und über die Zulaufdrossel neuerlich Druck im Steu- erraum aufgebaut und das Schließen der Düsennadel bewirkt.
Die Einspritzdüse der beschriebenen Injektoren, insbesondere deren Düsenspitze muss auf Grund der hohen thermischen Belastung laufend gekühlt werden. Zu diesem Zweck ist es be- kannt, wenigstens einen Kühlkanal im Düsenkörper auszubilden, der in einen Kühlkreislauf integriert ist und von einer Kühlflüssigkeit, z.B. Motoröl durchströmt wird.
Insbesondere bei Großdieselmotoren kann sich aufgrund der verwendeten Kraftstoffe, der erforderlichen Durchflussquerschnitte sowie des hohen Energieeintrags der elektrischen Bestromung des Magnetventils auch eine große thermische Belastung des Ventils ergeben. Die thermische Belastung des Magnetventils wird noch erhöht, wenn das Magnetventil sehr nahe an der Einspritzdüse und damit nahe dem Brennraum liegt. Eine solche Anordnung des Magnetventils wird angestrebt, damit die Düsennadel sehr direkt und ohne Totzeiten gesteuert werden kann, wodurch die Kleinstmengenfähigkeit und die Mehrfacheinspritzfähigkeit verbessert werden. Die thermische Belastungssituation verschärft sich weiters durch die steigenden Systemdrücke, d.h. die höhere hydraulische Verlustleistung, und die erhöhte Anzahl der geforderten Ein- spritzungen.
Zur Vermeidung von thermischen Schäden am Magnetventil ist eine zusätzliche Kühlung des Magnetventils erforderlich. Die separate Kühlung eines düsennah angeordneten Magnetventils erfordert meist eine gänzlich neue, sehr aufwändige Magnetventilkonstruktion, wobei nur sehr wenige Gleichteile zu einer ungekühlten Version für Dieselapplikationen verwendet werden können und weiters die Kosten dieser gekühlten Ausführung sehr stark steigen.
Eine Kühlung von Injektoren ist beispielsweise aus der WO 2006/021014 AI bekannt, in der im Injektor zusätzliche von Schmieröl oder Motoröl durchströmte Kanäle zum Zwecke der Kühlung angeordnet sind.
Die Erfindung zielt nun darauf ab, die Kühlung des Magnetventils, insbesondere von dessen Elektromagneten, in einfacher Weise und mit geringem Aufwand zu bewerkstelligen. Insbesondere soll es gelingen, ein ungekühltes, düsennah ange- ordnetes Magnetventil einer bestimmten Bauart einer Dieselapplikation mit nur geringen baulichen Modifikationen in eine gekühlte Ausführung für z.B. Schweröl-Anwendung umzuwandeln . Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art im Wesentlichen vor, dass die Mittel zum Kühlen eine von der Kühlflüssigkeit durchströmbare Kammer umfasst, die in den Kühlkreislauf in- tegriert ist. Erfindungsgeraäß wird somit die vorhandene Düsenkühlung für die Kühlung des Magnetventils mitverwendet, sodass die konstruktiven Anpassungen, die für die Realisierung der zusätzlichen Magnetventilkühlung erforderlich sind, auf ein Mindestmaß reduziert werden können. Die Injektorversion mit Kühlung und die Injektorversion ohne Kühlung weisen daher eine große Übereinstimmung ihrer Bauteile auf, sodass die Bauteilevielfalt insgesamt reduziert wird und der Pro- duktionsprozess sowohl hinsichtlich der Fertigung als auch der Lagerhaltung wirtschaftlicher gestaltet werden kann.
Die erfindungsgemäße Kühlung eignet sich besonders gut für. die Kühlung des Elektromagneten des Magnetventils. Eine vorteilhafte Ausführung der Erfindung, bei welcher der Elektro- magnet besonders effizient gekühlt werden kann, ergibt sich hierbei dadurch, dass die Kammer den Elektromagneten ringförmig umgibt. Die ringförmige Ausbildung lässt sich konstruktiv besonders vorteilhaft dadurch verwirklichen, dass die Kammer von wenigstens einer im Ventilkörper ausgebilde- ten Ringnut gebildet ist. Die Ringnut ist hierbei zum Magnetventil bzw. dessen Elektromagneten hin offen, sodass eine maximale Kontaktfläche der Kühlflüssigkeit erreicht werden kann. Es versteht sich, dass der Elektromagnet hierbei von einer wasserdichten Hülle umgeben sein muss.
Wenn lediglich eine einzige ringförmige Kammer oder eine Ringnut vorgesehen ist, sind der Kühlflüssigkeitszulauf und der Kühlflüssigkeitsablauf an diametral gegenüberliegenden Stellen der Kammer bzw. Ringnut vorgesehen. In bestimmten Fällen kann aber auch eine Ausbildung mit mehr als einer ringförmigen Kammer bzw. Ringnut vorteilhaft sein. Eine bevorzugte Weiterbildung sieht hierbei vor, dass wenigstens zwei in axialer Richtung voneinander beabstandete Ringnuten vorgesehen sind, die mittels einer Axialnut miteinander verbunden sind. Bei einer solchen Konstruktion erfolgt der Kühlflüssxgkeitszulauf und der Kühlflüssigkeitsablauf an der gleichen Seite.
Die Integration der Magnetventilkühlung in den Kühlkreislauf der Düsenkühlung kann strömungsmäßig auf verschiedene Weise erfolgen. Eine erste bevorzugte Variante sieht vor, dass der Kühlkanal und die Kammer seriell von der Kühlflüssigkeit durchströmbar sind. Die Kammer und der Kühlkanal der Düsenkühlung werden somit hintereinander durchströmt. Die Kammer kann grundsätzlich sowohl in den Kühlflüssigkeitsvorlauf als auch den Kühlflüssigkeitsrücklauf eingeschaltet sein. Eine höhere Kühlleistung wird aber dadurch erreicht, dass die Kammer in den Kühlflüssigkeitsvorlauf eingeschaltet ist. Die Kammer ist in diesem Fall strömungsmäßig bevorzugt zwischen einem ersten Abschnitt und einem zweiten Abschnitt der Kühl- flüssigkeitsvorlaufbohrung angeordnet . Eine zweite bevorzugte Variante sieht vor, dass der Kühlkanal und die Kammer parallel von der Kühlflüssigkeit durchströmbar sind. Konstruktiv ergibt sich in diesem Fall bevorzugt, dass die Kammer strömungsmäßig zwischen der Kühlflüs- sigkeitsvorlaufbohrung und der Kühlflüssigkeitsrücklaufboh- rung angeordnet ist. Hierbei kann das Verhältnis der durch die Düsenkühlung strömenden Kühlflüssigkeitsmenge zur durch die Magnetventilkühlung strömenden Kühlflüssigkeitsmenge durch Wahl des jeweiligen Durchflussquerschnitts festgelegt werden. Dies erfolgt bevorzugt durch geeignete Anordnung und Dimensionierung einer Drosselstelle. Eine bevorzugte Weiterbildung sieht in diesem Zusammenhang vor, dass die Kammer zwischen der Kühlflüssigkeitsvorlaufbohrung und der Kühl- flüssigkeitsrücklaufbohrung wenigstens eine Drosselstelle aufweist. Die Drosselstelle ist durch einen Bereich verrin¬ gerter radialer Tiefe der die Kammer ausbildenden Ringnut gebildet . Um sicherzustellen, dass die erfindungsgemäß vorgesehene Kammer dicht ist, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Kammer mittels einer mit dem Elektromagneten zusammenwirkenden Ringdichtung abgedichtet ist. Gemäß einer weiteren bevorzugten Verfahrensweise kann die Kühlflüssigkeit über einen Wärmetauscher zum Vorwärmen der Kühlflüssigkeit geführt werden. Auf diese Art und Weise kann einerseits die Kühlleistung eingestellt werden. Gleichzeitig ist hiermit auch eine Heizung des Ventils, beispielsweise vor dem Motorstart, möglich.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 den schematischen Aufbau eines modularen Commonrail-Einspritzsystems gemäß dem Stand der Technik, Fig. 2 eine Detailansicht einer ersten Ausbildung der erfindungsgemäßen Kühlung des Magnetventils im Schnitt, Fig. 3 eine abgewandelte Ausbildung der Kühlung, Fig. 4 eine weitere abgewandelte Ausbildung der Kühlung und Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V der Fig. 4.
In Fig. 1 ist ein Injektor 1 dargestellt, der eine Einspritzdüse 2, eine Drosselplatte 3, eine Ventilplatte 4, einen Haltekörper 5 und einen Hochdruckspeicher 6 aufweist, wobei eine mit dem Haltekörper 5 verschraubte Düsenspannmut- ter 7 die Einspritzdüse 2, die Drosselplatte 3 und die Ventilplatte 4 zusammenhält. Im Ruhezustand ist das Magnetventil 13 geschlossen, sodass Hochdruckkraftstoff aus dem Hoch- druckspeicher 6 über die Hochdruckleitung 8, die Querverbindung 9 und die Zulaufdrossel 10 in den Steuerraum 11 der Einspritzdüse 2 strömt, der Abfluss aus dem Steuerraum 11 über die Ablaufdrossel 12 aber am Ventilsitz des Magnetven- tils 13 blockiert ist. Der im Steuerraum 11 anliegende Systemdruck drückt gemeinsam mit der Kraft der Düsenfeder 14 die Düsennadel 15 in den Düsennadelsitz 16, sodass die Spritzlöcher 17 verschlossen sind. Wird der Elektromagnet des Magnetventils 13 betätigt, gibt es den Durchfluss über den Magnetventilsitz frei, und Kraftstoff strömt aus dem Steuerraum 11 durch die Ablaufdrossel 12, den Magnetventilankerraum und die Niederdruckbohrung 18 zurück in den nicht dargestellten Kraftstofftank. Es stellt sich ein durch die Strömungsquerschnitte von Zulaufdrossel 10 und Ablaufdrossel 12 definierter Gleichgewichtsdruck im Steuerraum 11 ein, der so gering ist, dass der im Düsenraum 19 anliegende Systemdruck die im Düsenkörper längs verschieblich geführte Düsennadel 15 zu öffnen vermag, sodass die Spritzlöcher 17 freigegeben werden und eine Einspritzung erfolgt.
Wie bereits erwähnt, ist bei mit Schweröl betriebenen Brennkraftmaschinen eine Aufwärmung des Kraftstoffes erforderlich, wobei zusätzliche Wärmebelastungen auf die Commonrail- injektoren wirksam werden. Neben dem bereits zur Herabset- zung der Viskosität auf bis zu 150°C vorgewärmten Kraftstoff, erfährt die in den Brennraum ragende Düsenspitze eine Aufheizung durch die heißen Verbrennungsgase. Auch der Steuerstrom für das Magnetventil bewirkt eine weitere Erwärmung. Wie in Fig. 1 schematisch dargestellt, ist in diesem Falle eine Kühlung vorgesehen, wobei der Injektor ständig mit einer Kühlflüssigkeit, z.B. Motoröl durchspült wird. Die Spülkanäle im Injektor sind in Fig. 1 schwarz dargestellt, wobei die Kühlflüssigkeit über diese Kanäle in den Bereich der Düsenspitze gelangt. Die Kühlflüssigkeitszulaufbohrung ist mit 20, die Kühlflüssigkeitsrücklaufbohrung mit 21 und der im Bereich der Düsenspitze angeordnete ringförmige Kühlkanal strichliert mit 22 angedeutet.
In der Niederdruckbohrung 18 herrscht ein Absolutdruck von 1-2 bar vor, sodass es durch die Absteuerung des Systemdrucks über Zulaufdrossel 10, Ablaufdrossel 12 und Magnetventilsitz zu einer starken Erwärmung des Kraftstoffs kommt. Gleichzeitig wirken die im Elektromagneten des Magnetventils 13 auftretenden elektrischen und magnetischen Verluste als zusätzliche Heizung, sodass es vor allem bei hohen Durchflussmengen, sowie bei bereits vorgewärmten Kraftstoffen (z.B. Schweröl) und bei hohen elektrischen Betriebsströmen des Magnetventils 13 zu kritischen Bauteilbelastungen kommen kann .
Fig. 2 zeigt schematisch einen axialen Teilbereich des Injektors 1, in dem der Elektromagnet 23 des Magnetventils 13 angeordnet ist. Der Elektromagnet 23 ist in einer zylindrischen Bohrung 25 im Ventilkörper 24 angeordnet und wird gegen eine Auflagefläche 26 gedrückt. In diesem Ventilkörper 24 wird Kraftstoff über wenigstens eine in Fig. 2 nicht dargestellte Hochdruckbohrung 8 zur Einspritzdüse 2 geleitet, und die Niederdruck-Steuermengen werden über in Fig. 2 ebenfalls nicht dargestellte Bohrungen zurück in den Haltekörper 5 geleitet. Weiters wird durch den Ventilkörper 24 in der Kühlflüssigkeitszulaufbohrung 20 die Kühlflüssigkeit zur Einspritzdüse 2 geleitet und in der Kühlflüssigkeitsrück- laufbohrung 21 wieder zurückgeleitet. Um nun die für die Kühlung der Einspritzdüse 2 vorgesehen Kühlflüssigkeit für die Kühlung des Elektromagneten 23 mitzuverwenden, wird eine Ringdichtung 27 in der zylindrischen Bohrung 25 angeordnet, die zusammen mit der Auflagefläche 26 des Elektromagneten 23 am Ventilkörper 24 eine dichte Kammer 28 um den Elektromagneten 23 herum schafft, welche in geeigneter Weise mit der Kühlflüssigkeit aus der Kühlflüssigkeitszulaufbohrung 20 durchströmt werden kann. Die Ausführung muss hierbei so gestaltet sein, dass einerseits der Vorlauf zur Düsenkühlung nicht gedrosselt wird, andererseits aber auch der Elektromagnet 23 vollständig umströmt wird. Fig. 2 zeigt eine erste Ausbildung mit zwei im Ventilkörper 24 ausgebildeten Ringnuten 29, wobei die obere Ringnut 29 mit einem ersten Abschnitt 20' der Kühlflüssigkeitszulaufbohrung und die untere Ringnut 29 mit einem zweiten Abschnitt 20' ' der Kühlflüssigkeitszulaufbohrung verbunden ist. An der dem Anschluss an die Kühlflüssigkeitszulaufbohrung 20 gegenüberliegenden Seite sind die beiden Ringnuten 29 mittels einer kurzen Axialnut 30 verbunden. So strömt die Kühlmenge in die obere Nut 29 am Magnetumfang bis an die gegenüberliegende Seite, dann axial nach unten in die untere Nut und wieder über den Umfang zurück, und dann weiter zur Einspritzdüse .
Fig. 3 zeigt eine abgewandelte Ausbildung mit nur einer Ringnut 31, die an gegenüberliegenden Seiten mit dem ersten Abschnitt 20' bzw. dem zweiten Abschnitt 20'' der Kühlflüs- sigkeitszulaufbohrung verbunden ist. Hier strömt die Kühlmenge in die Ringnut 31, dann am Magnetumfang entlang und an der gegenüberliegenden Seite wieder weiter zur Einspritzdüse .
Fig. 4 zeigt weitere abgewandelte Ausbildung, wo die Magnetkühlung nicht im Vorlauf der Düsenkühlung angeordnet ist, sondern parallel zu dieser verläuft. Dies bedeutet, dass an einer Seite der Ringnut 32 die Kühlflüssigkeitszulaufbohrung 20 und an der gegenüberliegenden Seite die Kühlflüssigkeits- rücklaufbohrung 21 angeschlossen ist bzw. angeschnitten wird. Bei dieser Ausbildung ist es vorteilhaft den Kühlflüs- sigkeitsdurchsatz zu drosseln, damit die für die Kühlung der Einspritzdüse 2 zur Verfügung stehende Kühlflüssigkeitsmenge nicht zu stark reduziert wird. Diese Drosselung kann in besonders einfacher Weise z.B. dadurch erzielt werden, dass die Ringnut 32 mit sich ändernder Tiefe, d.h. radialer Aus- dehnung ausgebildet wird, sodass sich zwischen den Anschlussstellen des Zu- bzw. Rücklaufs ein größerer Durchflussquerschnitt ergibt als an einer zwischen diesen beiden Stellen angeordneten Drosselstelle 33. In der Schnittansicht gemäß Fig. 5 ist ersichtlich, dass sich hieraus ein ovaler Verlauf des Nutgrunds ergibt.
Zusätzlich kann die Kühlflüssigkeit durch geeignete Anordnung eines externen Wärmeübertragers nicht nur gekühlt, sondern erforderlichenfalls auch vorgewärmt werden. Wird als Kraftstoff beispielsweise Schweröl verwendet, kann diese vorgewärmte Kühlflüssigkeit zur Temperierung des Magnetventils 13 und damit zur Beschleunigung des Motorstarts verwendet werden.

Claims

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine umfassend wenigstens ei- nen Injektor, der eine Einspritzdüse mit einer axial verschieblichen Düsennadel aufweist, welche in einen mit Kraftstoff unter Druck speisbaren Steuerraum eintaucht, dessen Druck über ein wenigstens einen Zu- oder Ablaufkanal für Kraftstoff öffnendes oder schließendes Steuerventil steuer- bar ist, wobei die Düsennadel von einem Düsenraum umgeben ist, in den eine Hochdruckbohrung mündet, die von einem Hochdruckspeicher speisbar ist, wobei im Düsenkörper der Einspritzdüse wenigstens ein Kühlkanal für eine Kühlflüssigkeit ausgebildet ist, der zur Ausbildung eines Kühlkreislau- fes mit einer am Steuerventil vorbeilaufenden Kühlflüssigkeitsvorlaufbohrung zum Zuführen von Kühlflüssigkeit zum Kühlkanal und mit einer am Steuerventil vorbeilaufenden Kühlflüssigkeitsrücklaufbohrung zum Abführen der Kühlflüssigkeit aus dem Kühlkanal verbunden ist, wobei das Steuer- ventil in einem Ventilkörper angeordnet und als ein einen Elektromagneten aufweisendes Magnetventil ausgebildet ist und Mittel zum Kühlen des Magnetventils, insbesondere des Elektromagneten vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Kühlen eine von der Kühlflüssigkeit durchströmbare Kammer (28) umfasst, die in den Kühlkreislauf integriert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (28) den Elektromagneten (23) ringförmig umgibt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (28) von wenigstens einer im Ventilkörper (24) ausgebildeten Ringnut (31,32) gebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei in axialer Richtung voneinander beabstandete Ringnuten (29) vorgesehen sind, die mittels einer Axialnut (30) miteinander verbunden sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (22) und die Kammer (28) seriell von der Kühlflüssigkeit durchströmbar sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (28) strömungsmäßig zwischen einem ersten
Abschnitt (20') und einem zweiten Abschnitt (20'') der Kühl- flüssigkeitsvorlaufbohrung (20) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (22) und die Kammer (28) parallel von der Kühlflüssigkeit durchströmbar sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (28) strömungsmäßig zwischen der Kühlflüs- sigkeitsvorlaufbohrung (20) und der Kühlflüssigkeitsrück- laufbohrung (21) angeordnet ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (28) zwischen der Kühlflüssig- keitsvorlaufbohrung (20) und der Kühlflüssigkeitsrücklauf- bohrung (21) wenigstens eine Drosselstelle (33) aufweist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (33) durch einen Bereich verringerter radialer Tiefe der die Kammer (28) ausbildenden Ringnut (32) gebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (28) mittels einer mit dem Elektromagneten (23) zusammenwirkenden Ringdichtung (27) abgedichtet ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wärmeübertrager zum Vorwärmen der Kühlflüssigkeit vorgesehen ist.
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