WO2014063819A1 - Kraftstoff-einspritz-injektor für brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoff-einspritz-injektor für brennkraftmaschinen Download PDF

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WO2014063819A1
WO2014063819A1 PCT/EP2013/003201 EP2013003201W WO2014063819A1 WO 2014063819 A1 WO2014063819 A1 WO 2014063819A1 EP 2013003201 W EP2013003201 W EP 2013003201W WO 2014063819 A1 WO2014063819 A1 WO 2014063819A1
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WO
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capillary tube
actuator
bore
fuel injection
housing
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PCT/EP2013/003201
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French (fr)
Inventor
Hartmut Schneider
Holmer Slocinski
Steffen Siebert
Original Assignee
L'orange Gmbh
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-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
    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/002Arrangement of leakage or drain conduits in or from injectors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/008Arrangement of fuel passages inside of injectors

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection injector for internal combustion engines according to claim 1.
  • Fuel injection injectors for internal combustion engines are usually from a standing under system pressure fuel storage, especially in training as a common rail fed and have to control the frequently pulsed injection acted upon by an actuator valve unit, which is usually modular in one with the actuator Assembly is summarized.
  • the valve unit comprises as a so-called "pilot valve” a control valve and then a valve plate as part of the delineation of a control chamber into which a piston member is immersed, covering the nozzle needle of a nozzle part of the injection injector to its injection openings in pressure build-up in the control chamber
  • the piston element is formed by a shaft of the nozzle needle or a corresponding intermediate member, so that depending on the length of the nozzle needle shaft or the intermediate member results in a shorter or longer design for the injector.
  • a fuel injection Inj ector for internal combustion engines (DE 102 12 002 Cl) are control valve, valve plate, control chamber and nozzle part assembled in a modular manner to form an assembly and the control valve is acted upon by a transfer element in the form of an elongated push rod from the actuator arranged at a distance from this assembly.
  • AI known fuel injection injector formed by a solenoid actuator with a control valve unit forms the nozzle to the axially opposite upper end of the injector
  • the axially between control valve unit and nozzle part has an axially braced with these parts housing.
  • This housing which is provided with radial connections to the high and low pressure side, takes in a central longitudinal bore sealingly and axially clamped on a capillary, the bore opens on a rear side lying to the nozzle needle of the nozzle control chamber and the opposite forms the seat for a spherical closure member . which releases the connection Zvi ⁇ rule of the bore of the capillary tube and the low pressure side at anêtem solenoid valve.
  • the injector required for the gas operation must then be placed in addition, in already cramped space conditions, which especially in the transition region from the injector to the cylinder head exceptionally slim and possibly also in the length of different designs, without that by these circumstances, the response of the Injectors may be affected.
  • the invention is based on the object for internal combustion engines, especially large combustion engines such as marine engines high and. highest performance, fuel injectors available to provide, built in the transition region on the cylinder head as slim as possible and tuned in length, elongated in great length also suitable for the upgrade of heavy oil engines, which are to operate when needed in gas mode.
  • the fuel injection injector with modular structure - in principle - divided into two component groups, one of which includes the actuator, the control valve and the valve plate and the other the nozzle part with end provided to the nozzle needle shaft control chamber and these component groups in view of the hydraulic functional connection between the valve plate and nozzle needle-side control chamber are connected via a control channel capillary cross section in the form of a capillary tube in which in the closed position of the nozzle needle an at least approximately static, under system pressure hydraulic pressure column is constructed, which forms a transfer member in the actuating connection between the actuator and the nozzle needle.
  • the control channel of small cross section formed by the capillary tube is used as a pressure-tight connection between see valve plate and designed on the part of the nozzle part the control room overlapping intermediate plate.
  • the capillary tube is housed in the transition region between the control chamber and valve plate in a longitudinal bore of the intermediate housing, over which the supply of injected fuel to the nozzle part takes place in relation to the capillary tube of larger cross-section, the capillary is also circumferentially acted upon by the system pressure in this receiving bore, thus also Stabilizing supported.
  • a mechanical support can also be realized radially, irrespective of the axial overflow, which in particular can contribute to increasing the stability in a slim design, if the ribbing of a ne radial support between the capillary tube and receiving intermediate housing is created.
  • such a support may also be expedient if the capillary tube is connected by axial clamping sealingly with the valve plate and the control space side intermediate plate.
  • Fig. 1 and 2 staggered longitudinal sections through the lower, expiring on the nozzle portion of a fuel injection Inj ector modular design
  • the fuel injection injector generally designated 1, has, starting from its upper connection end, not shown, to a high-pressure source, for example a common rail, a connection housing 2 which, for example, has a filter for the fuel supplied and a quantity limit. may have.
  • a connection housing 2 which, for example, has a filter for the fuel supplied and a quantity limit. may have.
  • a lower part 4 of the fuel injection injector 1 is axially braced, which terminates in the nozzle part 3 and has an axially segmented construction.
  • an actuator 5 is arranged on the connection housing 2, which is designed as a magnetic actuator and an anchor plate 6 has.
  • the anchor plate 6 is located in a frontal recess 7 of a valve housing 8 of a control valve unit 9, which is then provided to the valve housing 8 with a valve plate 10.
  • Against the valve plate 10 extends the armature 11 connected to the armature plate 6, which terminates with a closing member on the bore of the bush-shaped seat piece 12, and so, depending on the switching position of the actuator 5, the supply of fuel to a control chamber 13 or the Connection of the control chamber 13 to the low pressure side releases.
  • the control chamber 13 is delimited on the rear side of the shaft 14 of a nozzle needle 15 of the nozzle part 3 against an intermediate plate 16, which is braced axially against the valve plate 10 via an intermediate housing 17.
  • Extending axially through the intermediate housing 17 is a bore 18 in which a capillary tube 19 extends, which on the one side dips into the valve plate 10 and on the other hand into the intermediate plate 16 and pressure-tight, in particular with axial and / or radial clamping, with the valve plate 10 and the intermediate plate 16 is connected.
  • FIG. 3 illustrates that, starting from the high-pressure side channel connection 20, there is an inlet-side connection connection 26 to the capillary bore 27 running in the capillary tube 19.
  • this connection connection 26 is an inlet-side throttle 28.
  • the capillary tube 19 regardless of the axial flow, also be radially supported with advantage, for example by formation of the capillary tube 19 as ribbed outside finned tube, which, however, is not shown.
  • an outflow-side connecting connection 29 of the capillary bore 27 is provided on the seat surface of the seat piece 12 acted upon via the armature 11.
  • connection 29 is an outlet throttle 30.
  • a drain-side channel connection 31 is given to the low pressure side, namely, as illustrated in Fig. 3, in addition to Fig. 1, with channel sections in the valve plate 10 and Valve housing 8, of which the latter leak on the frontal recess 7, of which - see Fig. 1 and 2 - a channel connection 32 to the low pressure side exists.
  • the drain-side channel connection 31 in the control valve unit 9 is schematically illustrated as a dashed line.
  • the capillary tube 19, which extends in the high pressure leading bore 18 of the intermediate member 17 is circumferentially combinubabergerschlagt, and thus supported stabilizing and also counterpressurized to pressurize the capillary 27, so that a total of capillary tubes with smaller wall thickness and smaller diameter can be used, for example with an outer diameter of about 3 mm at a diameter of the capillary 27 of about z. B. 0.3 mm, wherein the capillary tube 19 is circumferentially sealingly held in the end-side receptacles in the valve plate 10 and in the intermediate plate 16.
  • an axially sealing clamping is possible without a force-transmitting support is taken over the capillary tube 19 analogous to a support rod as a transmission member.
  • the axial clamping in a known manner, as shown, via union nuts 33 and 34th can take place, of which the union nut 33 braces the intermediate housing 17 with the valve plate 10 and the valve housing 8 against the terminal housing 2, and opposite a clamping of the intermediate housing 17 against the nozzle body 24 takes place with intervening intermediate plate 16 via the union nut 34.
  • the order of magnitude well below 1 mm, z. B. can be at 0.3 mm, can be achieved in the inventive solution extremely slender embodiments of the lower part 4 of the injector 1, wherein for the length of the capillary tube 19 and the opportunities created thereby for the length of the intermediate piece 7 lengths in question, which correspond to a zigfachen of the diameter of the capillary tube bore 27, so for example the fifty to more than hundred times the diameter of the capillary 27 and thus made possible fluid column as a hydraulic pressure column, without resulting in significant pressure-dependent elastic effects.
  • the invention thus provides a fuel injection injector 1 for internal combustion engines with an actuator 5, a distance to the actuator 5, a nozzle needle 15 receiving nozzle portion 3, a distance bridging between actuator 5 and Düsenteil 3 extending Stellkraftübertragungseinrich- device and a control valve unit 9 and a hydraulic control connection created by the control valve unit to a back of the nozzle needle 15 control chamber 13, wherein the control valve unit, adjacent to the actuator 5 arranged with the actuator 5 a nozzle member 3 spaced component group forms, to which the nozzle part 3 with rearward to the nozzle needle 15 lying control chamber 13 is arranged as a group of components spaced and connected via an intermediate housing 17, the steep transfer device between the component groups, the intermediate housing 17 passes through as capillary hydraulic pressure column and channel-like control connection control chamber 13 and control valve unit 9 connects ,

Abstract

Bei einem Kraftstoff-Einspritz-Injektor (1) für Brennkraftmaschinen ist die von einem Aktor (5) beaufschlagte Steuerventileinheit (9) über eine Stellkraftübertragungseinrichtung mit einem rückseitig zur Düsennadel (15) des Düsenteiles (3) liegenden Steuerraum (13) über einen eine hydraulische Drucksäule aufnehmenden Steuerkanal kapillaren Querschnitts verbunden.

Description

L'Orange GmbH
70435 Stuttgart 22.10.13
Kraftstoff-Einspritz-Inj ektor für Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoff-Einspritz-Injektor für Brennkraftmaschinen gemäß dem Anspruch 1.
Kraftstoff-Einspritz-Injektoren für Brennkraftmaschinen sind meist aus einem unter Systemdruck stehenden KraftstoffSpeicher, insbesondere in der Ausbildung als Common-Rail, gespeist und weisen zum Steuern der häufig getakteten Einspritzung eine von einem Aktor beaufschlagte Ventileinheit auf, die mit dem Aktor üblicherweise modular in einer Baugruppe zusammengefasst ist. Die Ventileinheit umfasst als so genanntes „Pilotventil" ein Steuerventil sowie daran anschließend eine Ventilplatte als Teil der Abgrenzung eines Steuerraumes, in den ein Kolbenelement eintaucht, über das bei Druckaufbau im Steuerraum die Düsennadel eines Düsenteiles des Einspritzinjektors auf ihre Einspritzöffnungen abdeckende
Schließstellung belastet ist. Das Kolbenelement ist durch einen Schaft der Düsennadel oder ein entsprechendes Zwischenglied gebildet, so dass sich je nach Länge des Düsennadel- schaftes oder des Zwischengliedes eine kürzere oder längere Bauform für den Injektor ergibt.
Bei einer weiteren bekannten Ausgestaltung eines Kraftstoff- Einspritz-Inj ektors für Brennkraftmaschinen (DE 102 12 002 Cl) sind Steuerventil, Ventilplatte, Steuerraum und Düsenteil modular zu einer Baugruppe zusammengespannt und es wird das Steuerventil über ein Übertragungsglied in Form einer langgestreckten Druckstange vom beabstandet zu dieser Baugruppe angeordneten Aktor beaufschlagt. Dies führt zwar zu einer langgestreckten Bauform des Kraftstoff-Einspritz-Injektors, wie sie z.B. in Anpassung an beschränkte Raumverhältnisse im Bereich des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine teilweise benötigt wird, bedingt aber gerade im zylinderköpfnahen, durch den Düsenteil gebildeten Bereich des Kraftstoff-Einspritzinjektors einen größeren Raumbedarf. Dies, weil in Berücksichtigung der erforderlichen Knicksteifigkeit der langgestreckten Druckstange diese mit einem verhältnismäßig großen Durchmesser ausgebildet sein muss - mit entsprechender Auswirkung auf die Masse der Druckstange -, oder über radiale Führungen zum Injektorgehäuse abgestützt - mit entsprechender Auswirkung auf den Durchmesser des Injektorgehäuses im Bereich der Abstützungen der Druckstange - geführt sein muss. Hierdurch ergeben sich negative Auswirkungen auf die Ansprechzeiten des Injektors hinsichtlich Öffnungs- und/oder Schließzeit der Düsennadel und/oder Nachteile im Hinblick auf den Bauraumbedarf.
Bei einem weiteren, aus der DE 199 56 522 AI bekannten Kraftstoff-Einspritzinjektor bildet ein durch ein Magnetventil gebildeter Aktor mit einer Steuerventileinheit den zum Düsenteil axial gegenüberliegenden oberen Abschluss des Injektors, der axial zwischen Steuerventileinheit und Düsenteil ein axial mit diesen Teilen verspanntes Gehäuse aufweist. Dieses Gehäuse, das mit radialen Anschlüssen zur Hoch- und Niederdruckseite versehen ist, nimmt in einer zentralen Längsbohrung dichtend und axial verspannt ein Kapillarrohr auf, dessen Bohrung auf einen rückseitig zur Düsennadel des Düsenteiles liegenden Steuerraum ausmündet und das gegenüberliegend die Sitzfläche für ein kugelförmiges Schließglied bildet, welches bei angesteuertem Magnetventil die Verbindung zwi¬ schen der Bohrung des Kapillarrohres und der Niederdruckseite freigibt .
Auch bei der EP 2 146 084 AI weist der dort in Fig. 7 dargestellte Kraftstoff-Einspritzinj ektor ein zwischen einer ersten Bauteilgruppe mit Magnetsteller und Steuerventil und einer zweiten Bauteilgruppe mit Düsenteil und rückseitig zu dessen Düsennadel liegendem Steuerraum liegendes Gehäuse auf, das in der axialen Verbindung zwischen Steuerraum und Steuerventil eine zentrale Bohrung aufweist, in der sich mit Wandabstand ein Kapillarrohr erstreckt. Dieses verbindet bei dichtender Abgrenzung zum Ringraum zwischen Kapillarrohr und dieses aufnehmender Bohrung über seine Kapillarbohrung Steuerraum und Steuerventil, wobei der Ringraum über einen radialen Anschluss zum Gehäuse an eine Hochdruckquelle angeschlossen ist. Zur Niederdruckseite ist seitens des Gehäuses ein weiterer radialer Anschluss vorgesehen, so dass ungeachtet der hydraulischen Stellkraftübertragung für den Injektor im Übergangsbereich auf den Zylinderkopf verhältnismäßig große Abmessungen gegeben sind.
Insbesondere in Verbindung mit Großbrennkraftmaschinen, wie Schweröl-Schiffsmotoren, können diese Bauformen jedenfalls dann nicht befriedigen, wenn ein Einsatz bei unterschiedlichen Motoren, insbesondere auch in Anpassung an die jeweiligen Motoren, angestrebt wird und die Motoren zusätzlich auch für den Gasbetrieb auszurüsten sind, vor allem ggf. für den Gasbetrieb nachgerüstet werden sollen. Hier ergeben sich schon dadurch erhebliche Probleme, dass auch Schwerölmotoren häufig mit vier Ventilen pro Zylinder bestückt sind, was die zentrale Unterbringung eines Schweröl-Kraftstoff-Injektors schwierig macht. Verschärft treten diese Probleme auf, wenn solche Motoren für den Gasbetrieb zusätzlich einen weiteren Kraftstoff-Einspritz-Injektor benötigen, die Ausrüstung der Motoren für den Gasbetrieb aber, entsprechend den über der Zeit gestiegenen Umweltanforderungen, nachträglich im Wege einer Aufrüstung, gegebenenfalls auch unter Anpassung der Injektoren, vorgenommen werden muss. Der für den Gasbetrieb er- forderliche Injektor muss dann zusätzlich, bei ohnehin schon beengten Raumverhältnissen, platziert werden, was gerade im Übergangsbereich vom Injektor auf den Zylinderkopf außergewöhnlich schlanke und gegebenenfalls auch in der Länge unterschiedliche Bauformen bedingt, ohne dass durch diese Gegebenheiten die Ansprechzeiten der Injektoren beeinträchtigt werden dürfen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, für Brennkraftmaschinen, insbesondere Großbrennkraftmaschinen wie Schiffsmotoren hoher und. höchster Leistung, Kraftstoff-Einspritzinjektoren zur Verfügung zu stellen, die, im Übergangsbereich auf den Zylinderkopf möglichst schlank bauend und in der Länge abgestimmt, langgestreckt in großer Länge aufgebaut auch für die Aufrüstung von Schwerölmotoren geeignet sind, welche bei Bedarf im Gasbetrieb zu betreiben sind.
Erreicht wird dies durch die Ausgestaltung eines Kraftstoff- Einspritz-Injektors für Brennkraftmaschinen gemäß dem Anspruch 1. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird der Kraftstoff- Einspritz-Injektor bei modularem Aufbau - prinzipiell gesehen - in zwei Bauteilgruppen aufgeteilt, von denen die eine den Aktor, das Steuerventil und die Ventilplatte und die andere den Düsenteil mit endseitig zum Düsennadelschaft vorgesehenem Steuerraum umfasst und diese Bauteilgruppen in Hinblick auf die hydraulische Funktionsverbindung zwischen Ventilplatte und düsennadelseitigem Steuerraum über einen Steuerkanal kapillaren Querschnitts in Form eines Kapillarrohres verbunden sind, in dem in der Schließstellung der Düsennadel eine, zumindest annähernd statische, unter Systemdruck stehende hydraulische Drucksäule aufgebaut ist, die ein Übertragungsglied in der Stellverbindung zwischen Aktor und Düsennadel bildet.
Wird, angesteuert über den Aktor, über das Steuerventil der Steuerkanal, somit das Kapillarrohr, mit Systemdruck beaufschlagt, so wird in entsprechender Weise über den Steuerkanal auch der rückseitig zur Düsennadel liegende Steuerraum beaufschlagt, wobei in Berücksichtigung des kleinen Volumens des Steuerraums über den kapillaren Steuerkanal nur sehr kleine Fluidmengen zwischen Steuerventil und Steuerraum verlagert werden. Unter diesen Randbedingungen wird über den Steuerkanal eine Druckbeaufschlagung des Steuerraumes realisiert, die einer Verbindung des Aktors zur Düsennadel über eine Steuerstange funktional weitgehend entspricht, da bei geschlossener Düsennadel der kapillare Steuerkanal eine zumindest weitgehend stehende, hydraulische Drucksäule als quasi starres Übertragungsglied aufnimmt. Diesbezüglich hat sich gezeigt, dass auch bei Injektoren, die durch die Verwendung solcher „hydraulischer Drucksäulen" in großen Baulängen sehr schlank bauend realisiert sind, die Ansprechzeiten des Injektors zumindest in ihrer Gesamtheit durch eine derartige hydraulische Ansteuerung nicht negativ beeinflusst werden, da, wie sich überraschend gezeigt hat, ein etwaiger Zeitverlust für den Druckaufbau im über den Steuerkanal versorgten Steuerraum über eine Verkürzung der Ansprechzeit beim Druckabbau zum Öffnen der Düsennadel zumindest im Wesentlichen kompensiert werden kann.
Bautechnisch wird der durch das Kapillarrohr gebildete Steuerkanal kleinen Querschnitts als druckdichte Verbindung zwi- sehen Ventilplatte und einer seitens des Düsenteils den Steuerraum überdeckenden Zwischenplatte gestaltet. Auch bei hohen Systemdrücken ergeben sich auf Grund des kleinen Durchmessers des Kapillarrohres durch auftretende Druckschwankungen in dessen Durchmesser, und damit auch hinsichtlich des aufgenommenen Volumens, keine signifikanten Änderungen. Es kann durch diese Ausgestaltung der Durchmesser des Kraftstoff-Einspritzinjektors im Bereich des Düsenteils wie auch im Bereich des durch das langgestreckte Zwischengehäuse gebildeten Übergangsbereiches zwischen Düsenteil und Ventilplatte sehr schlank ausgeführt werden.
Dies auch deshalb, weil die Kanalverbindungen des Injektors zur Hochdruck- und Niederdruckseite einem zum Düsenteil end- seitig gegenüberliegenden Anschlussgehäuse zugeordnet sind, somit im Regelfall außerhalb des kritischen zylinderkopfnahen Bereiches des Injektors liegen, und nicht am Zwischengehäuse vorgesehen sind. Dies mit dem Effekt, bei gleichem Grundaufbau des Injektors diesen durch den Einsatz von Zwischengehäusen unterschiedlicher Länge auch in unterschiedlichen Längen ausbilden zu können.
Dadurch dass das Kapillarrohr im Übergangsbereich zwischen Steuerraum und Ventilplatte in einer Längsbohrung des Zwischengehäuses untergebracht ist, über die bei gegenüber dem Kapillarrohr größerem Querschnitt die Zufuhr des einzuspritzenden Kraftstoffes auf den Düsenteil erfolgt, ist das Kapillarrohr zudem in dieser Aufnahmebohrung umfangsseitig vom Systemdruck beaufschlagt, somit auch abstützend stabilisiert. Bei Ausbildung des Kapillarrohres mit Längsverrippung, zum Beispiel als Rippenrohr, kann auch radial eine mechanische AbStützung ungeachtet der axialen Überströmung realisiert werden, was insbesondere zur Erhöhung der Stabilität bei schlankem Aufbau beitragen kann, wenn über die Verrippung ei- ne radiale Abstützung zwischen Kapillarrohr und aufnehmendem Zwischengehäuse geschaffen ist. Insbesondere kann eine derartige Abstützung auch zweckmäßig sein, wenn das Kapillarrohr durch axiale Verspannung dichtend mit der Ventilplatte und der steuerraumseitigen Zwischenplatte verbunden wird.
Der Aufbau einer „hydraulischen Druckstangenverbindung" durch eine über das Kapillarrohr eingegrenzte Drucksäule gibt darüber hinaus erweiterte Möglichkeiten hinsichtlich des Verlaufs der Übertragungsstrecke, da durch die hydraulische Druckübertragung die Notwendigkeit eines Verlaufs in einer Fluchtungsachse entfällt und sich auch schräge oder gekrümmte Verläufe der Übertragungsstrecke im Gehäuse, sogar absätzige Übertragungsstrecken realisieren lassen.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Zeichnungsbeschreibung und den Zeichnungen, die ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Einspritzinjektors in Teildarstellungen desselben veranschaulichen.
Im Einzelnen zeigen:
Fig. 1 und 2 gegeneinander versetzte Längsschnitte durch den unteren, auf den Düsenteil auslaufenden Abschnitt eines Kraftstoff-Einspritz-Inj ektors modularen Aufbaus, und
Fig. 3 eine Ausschnittsvergrößerung gemäß III in Fig. 2.
Der insgesamt mit 1 bezeichnete Kraftstoff-Einspritz-Inj ektor weist, auslaufend auf sein nicht dargestelltes oberes Anschlussende zu einer Hochdruckquelle, beispielsweise einem Common Rail, ein Anschlussgehäuse 2 auf, das z.B. einen Filter für den zugeführten Kraftstoff sowie ein Mengenbegren- zungsventil aufweisen kann. Mit dem Anschlussgehäuse 2 ist axial verspannt ein unterer Teil 4 des Kraftstoff-Einspritzinjektors 1 verbunden, der auf den Düsenteil 3 ausläuft und axial segmentiert aufgebaut ist.
Im Übergang auf den unteren Teil 4, und damit auslaufend auf den unteren Teil 4, ist am Anschlussgehäuse 2 ein Aktor 5 angeordnet, der als Magnetsteller ausgebildet ist und eine Ankerplatte 6 aufweist. Die Ankerplatte 6 liegt in einer stirnseitigen Vertiefung 7 eines Ventilgehäuses 8 einer Steuerventileinheit 9, die anschließend an das Ventilgehäuse 8 mit einer Ventilplatte 10 versehen ist. Gegen die Ventilplatte 10 erstreckt sich der mit der Ankerplatte 6 verbundene Anker 11, der mit einem Schließglied auf die Bohrung des buchsenförmi- gen Sitzstückes 12 ausläuft, und so, je nach SchaltStellung des Aktors 5, die Zufuhr von Kraftstoff auf einen Steuerraum 13 oder die Verbindung des Steuerraums 13 zur Niederdruckseite freigibt.
Der Steuerraum 13 ist rückseitig zum Schaft 14 einer Düsennadel 15 des Düsenteiles 3 gegen eine Zwischenplatte 16 abgegrenzt, die axial über ein Zwischengehäuse 17 gegen die Ventilplatte 10 verspannt ist. Durch das Zwischengehäuse 17 erstreckt sich axial eine Bohrung 18, in der ein Kapillarrohr 19 verläuft, das stirnseitig einerseits in die Ventilplatte 10 und andererseits in die Zwischenplatte 16 eintaucht und druckdicht, insbesondere bei axialer und/oder radialer Ver- spannung, mit der Ventilplatte 10 und der Zwischenplatte 16 verbunden ist .
Auf die das Kapillarrohr 19 mit Spiel aufnehmende Bohrung 18 im Zwischengehäuse 17 mündet, wie in Fig. 2 und 3 veranschaulicht, die Zufuhr des unter Druck stehenden Kraftstoffes über eine Kanalverbindung 20 mit das Anschlussgehäuse 2 und das Ventilgehäuse 8 sowie die Ventilplatte 10 durchsetzenden Kanalabschnitten. Zum Düsenteil 3 hin läuft die Bohrung 18, über die die Kraftstoffzufuhr erfolgt, über eine hier nicht dargestellte Verbindung in der Zwischenplatte 16 auf die die Düsennadel 15 aufnehmende Bohrung 23 im Düsenkörper 24 aus, in dem die über die Düsennadel 22 gesteuerten, hier nur angedeuteten Spritzöffnungen 25 vorgesehen sind.
Fig. 3 veranschaulicht, dass ausgehend von der hochdrucksei- tigen Kanalverbindung 20 eine Zulaufseitige Anschlussverbindung 26 zur im Kapillarrohr 19 verlaufenden Kapillarbohrung 27 besteht. In dieser Anschlussverbindung 26 liegt eine Zulaufseitige Drossel 28. In der Bohrung 18 kann das Kapillarrohr 19, ungeachtet der axialen Überströmung, auch mit Vorteil radial abgestützt sein, beispielsweise durch Ausbildung des Kapillarrohres 19 als außen verripptes Rippenrohr, was allerdings nicht dargestellt ist.
Zur Niederdruckseite hin ist eine ablaufseitige Anschlussverbindung 29 der Kapillarbohrung 27 auf die über den Anker 11 beaufschlagte Sitzfläche des Sitzstückes 12 gegeben. In dieser Ablauf erbindung 29 liegt eine Ablaufdrossel 30. Bei vom Sitzstück 12 abgehobenem Anker 11 ist eine ablaufseitige Kanalverbindung 31 zur Niederdruckseite gegeben, und zwar, wie in Fig. 3, ergänzend zu Fig. 1 veranschaulicht, mit Kanalabschnitten in der Ventilplatte 10 und im Ventilgehäuse 8, von denen letztere auf die stirnseitige Vertiefung 7 auslaufen, von der - siehe Fig. 1 und 2 - eine Kanalverbindung 32 zur Niederdruckseite besteht. In Fig. 3 ist die ablaufseitige Kanalverbindung 31 in der Steuerventileinheit 9 schematisiert als strichlierte Linie veranschaulicht.
Das Kapillarrohr 19, das sich in der Hochdruck führenden Bohrung 18 des Zwischengliedes 17 erstreckt, ist umfangsseitig hochdruckbeaufschlagt, und somit stabilisierend abgestützt und auch gegendruckbeaufschlagt zur Druckbeaufschlagung in der Kapillarbohrung 27, so dass insgesamt Kapillarrohre mit kleiner Wandstärke und kleinerem Durchmesser verwendet werden können, z.B. mit einem Außendurchmesser von etwa 3 mm bei einem Durchmesser der Kapillarbohrung 27 von etwa z. B. 0,3 mm, wobei das Kapillarrohr 19 in den endseitigen Aufnahmen in der Ventilplatte 10 und in der Zwischenplatte 16 umfangsseitig abdichtend gehalten ist.
Im Rahmen der Erfindung ist allerdings auch eine axial abdichtende Einspannung möglich, ohne dass über das Kapillarrohr 19 eine kraftübertragende Abstützung analog zu einer Stützstange als Übertragungsglied übernommen wird. Auch werden bei der Erfindung bei der axialen Zusammenspannung des modular aufgebauten unteren Teiles 4 des Injektors 1 mit dem Anschlussgehäuse 2 zumindest im Wesentlichen keine axialen Belastungen auf das Kapillarrohr 19 abgestützt, wobei die axiale Zusammenspannung in bekannter Weise, wie dargestellt, über Überwurfmuttern 33 und 34 erfolgen kann, von denen die Überwurfmutter 33 das Zwischengehäuse 17 mit der Ventilplatte 10 und dem Ventilgehäuse 8 gegen das Anschlussgehäuse 2 verspannt, und gegenüberliegend eine Verspannung des Zwischengehäuses 17 gegen den Düsenkörper 24 bei dazwischen liegender Zwischenplatte 16 über die Überwurfmutter 34 erfolgt.
In Anbetracht dessen, dass über das Kapillarrohr 19 für das Öffnen und Schließen der Düsennadel 22 lediglich eine die Druckbelastung im Steuerraum 13 reduzierende und den kleinen Hubweg in der Düsennadel 22 beim Öffnen ermöglichende Fluid- menge ausgetauscht werden muss, ergibt sich in der Kapillarbohrung 27 eine zwar axial pulsierende, aber in grober Annäherung bei geschlossener Düsennadel 15, also geschlossener, ablaufseitiger Drossel 30 zumindest nahezu stehende hydrauli- sehe Drucksäule, ohne dass sich axiale Belastungen auf das Kapillarrohr 19 ergeben, so dass das Kapillarrohr 19, und damit auch die kapillare hydraulische Übertragungsstrecke sehr schlank in nahezu beliebiger Länge und auch Streckenführung ausgeführt werden kann. Dies auch ohne eine „Knickabstüt- zung", wie sie bei mechanischen Druckgestängen erforderlich ist. Verbunden mit der sehr schlanken Gestaltung des Kapil¬ larrohres 19 und den durch die Erstreckung des Kapillarrohres 19 in der Axialbohrung 18 des Zwischengehäuses 17 auch sehr geringen radialen Raumbedürfnissen für das Zwischengehäuse 17 ergibt sich auslaufend auf den Düsenteil 3 ein sehr schlanker Aufbau des Injektors 1, zumal auch der radiale Raumbedarf für den Düsenkörper 24 und die Zwischenplatte 16 und die zur axialen Zusammenspannung zweckmäßige Überwurfmutter 34 gering ist .
Bezogen auf die sehr geringen Durchmesserweiten für die Kapillarbohrung 27, die in der Größenordnung deutlich unter 1 mm, z. B. bei 0,3 mm liegen können, lassen sich bei der erfindungsgemäßen Lösung extrem schlanke Ausgestaltungen des unteren Teils 4 des Injektors 1 erreichen, wobei für die Länge des Kapillarrohres 19 und die dadurch geschaffenen Möglichkeiten für die Länge des Zwischenstückes 7 Längen infrage kommen, die einem Zigfachen des Durchmessers der Kapillarrohrbohrung 27 entsprechen, also beispielsweise dem Fünfzig- bis zu mehr als Hundertfachen des Durchmessers der Kapillarbohrung 27 und der dadurch ermöglichten Fluidsäule als hydraulischer Drucksäule, ohne dass sich druckabhängig nennenswerte elastische Effekte ergeben.
Durch die Erfindung wird somit ein Kraftstoff-Einspritzinjektor 1 für Brennkraftmaschinen mit einem Aktor 5, einen zum Aktor 5 beabstandeten, eine Düsennadel 15 aufnehmenden Düsenteil 3, einer distanzüberbrückend zwischen Aktor 5 und Düsenteil 3 sich erstreckenden Stellkraftübertragungseinrich- tung und einer Steuerventileinheit 9 sowie einer hydraulischen Steuerverbindung von der Steuerventileinheit zu einem rückseitig zur Düsennadel 15 liegenden Steuerraum 13 geschaffen, bei der die Steuerventileinheit, benachbart zum Aktor 5 angeordnet, mit dem Aktor 5 eine zum Düsenteil 3 beabstandete Bauteilgruppe bildet, zu der das Düsenteil 3 mit rückwärtig zur Düsennadel 15 liegendem Steuerraum 13 als Bauteilgruppe beabstandet angeordnet und über ein Zwischengehäuse 17 verbunden ist, wobei die Steilkraftübertragungseinrichtung zwischen den Bauteilgruppen das Zwischengehäuse 17 durchsetzend als kapillare hydraulische Drucksäule und kanalartige Steuerverbindung Steuerraum 13 und Steuerventileinheit 9 verbindet.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoff-Einspritzinj ektor (1) für Brennkraftmaschinen mit einem Aktor (5), mit einer benachbart zum Aktor (5) angeordneten, über den Aktor (5) angesteuerten und mit dem Aktor
(5) in einer ersten Bauteilgruppe zusammengefassten Steuerventileinheit (9), mit einem von der ersten Bauteilgruppe mit Aktor (5) und Steuerventileinheit (9) beabstandeten Düsenteil
(3) mit einer Düsennadel (15) und rückseitig zur Düsennadel
(15) liegendem Steuerraum (13) als einer zweiten Bauteilgruppe, und mit einem zwischen der Ventileinheit (9) der ersten Bauteilgruppe und dem Steuerraum (13) der von der ersten Bauteilgruppe beabstandeten zweiten Bauteilgruppe verlaufenden, eine hydraulische Steilkraftübertragungseinrichtung aufnehmenden Zwischengehäuse (17), durch das sich ein Kapillarrohr (19) mit einem eine Drucksäule aufnehmenden Steuerkanal als Stellkraftübertragungsglied erstreckt, wobei der Kraftstoff- Einspritzinjektor (1) an seinem gegenüberliegend zum Düsenteil
(3) oberen Ende mit einem Kanalverbindungen (20, 32) zur Hochdruck- und Niederdruckseite aufnehmendem Anschlussgehäuse (2) versehen ist, wobei das Kapillarrohr (19) mit Wandabstand in einer im Durchmesser größeren Bohrung (18) des Zwischengehäuses (17) verläuft und endseitig dichtend in Anschlussteile eingefügt ist, die einerseits durch eine Ventilplatte (10) der Steuerventileinheit (9) der ersten Bauteilgruppe und anderer- seits durch eine axial gegenüberliegend zur Düsennadel (15) den Steuerraum (13) begrenzende Zwischenplatte (16) der zweiten Bauteilgruppe gebildet sind, und wobei die das Kapillarrohr (19) aufnehmende Bohrung (18) des Zwischengehäuses (17) über die Kanalverbindungen (20, 32) im Anschlussgehäuse (2) zur Hochdruck- und Niederdruckseite systemdruckbeaufschlagt ist und einen Abschnitt in der hydraulischen, auf den Düsenteil (3) auslaufenden KraftstoffZuführung bildet.
2. Kraftstoff-E nspritzinj ektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kapillarrohr (19) radial abstützungsfrei in der Bohrung (18) des Zwischengehäuses (17) verläuft.
3. Kraftstoff-Einspritzinj ektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kapillarrohr (19) radiale Abstützungen zur Bohrung (18) aufweist.
4. Kraftstoff-Einspritzinjektor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kapillarrohr (19) über Längsrippen zur Bohrung (18) abgestützt und insbesondre als Rippenrohr ausgebildet ist.
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