EP3303817A1 - Common-rail-injektor - Google Patents

Common-rail-injektor

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EP3303817A1
EP3303817A1 EP15723543.3A EP15723543A EP3303817A1 EP 3303817 A1 EP3303817 A1 EP 3303817A1 EP 15723543 A EP15723543 A EP 15723543A EP 3303817 A1 EP3303817 A1 EP 3303817A1
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EP
European Patent Office
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nozzle needle
nozzle
common rail
rail injector
injector according
Prior art date
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Application number
EP15723543.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3303817B1 (de
Inventor
Hans-Peter ZEITLHOFER
Richard Rauecker
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP3303817A1 publication Critical patent/EP3303817A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3303817B1 publication Critical patent/EP3303817B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • 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
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/161—Means for adjusting injection-valve lift
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift

Definitions

  • the invention relates to a common rail injector according to the preamble of claim 1.
  • Such a common rail injector is known from DE 199 36 668 A1 (FIG. 7) of the Applicant.
  • the known common rail injector is the
  • High-pressure chamber substantially within a nozzle body of the
  • a control chamber sleeve is arranged in the area of the nozzle body, in which area the end region of a nozzle needle which is opposite an injection opening is immersed.
  • the nozzle needle is by means of a closing or return spring in its closing direction
  • the closing spring is supported, on the one hand, against a support ring which bears against a radially encircling collar of the control chamber sleeve and, on the other hand, against a sleeve-shaped element which radially surrounds the nozzle needle.
  • the sleeve-shaped element is located at the axial intermediate position of a support ring at a diameter stage of the nozzle needle.
  • an axial gap is formed between the mutually facing end faces of the control chamber sleeve and of the element, the size of which depends on the maximum stroke.
  • Injector housing extend.
  • An Axialhubanschlag by separate or specially designed components as in the aforementioned prior art is not provided in such common rail injectors. Rather, the maximum stroke in such a common-rail injector limited by the fact that the injection opening facing away from the end face of the nozzle needle axially abuts a the control chamber on the side facing away from the nozzle needle side surface of the control chamber.
  • the present invention seeks to provide a common rail injector according to the preamble of
  • Claim 1 such that the setting of the maximum achievable opening stroke of the nozzle needle is made possible even in relatively long nozzle needles, at the same time an advantageous assembly of the nozzle needle and the directly cooperating with the nozzle components of the
  • Characteristics of claim 1 achieved in that the nozzle needle, a second element of the means for adjusting the maximum stroke of the nozzle needle, which comprises the nozzle needle radially and on the first element
  • Nozzle needle is arranged axially spaced from the second element.
  • Injection opening in the injector housing facing away from the nozzle needle and to arrange the means for limiting the maximum opening stroke of the nozzle needle relatively close to the at least one injection opening in the injector.
  • the device for adjusting the maximum stroke of the nozzle needle is arranged in the region of a nozzle body to which at least one further housing element adjoins on the side facing away from the at least one injection opening in the axial direction, and the control chamber is arranged in the region of the further housing element.
  • the further housing element with an end face facing the nozzle body forms an axial stop surface for the second element of the device.
  • the high-pressure space in the nozzle body and in the further housing element is formed on mutually facing sides of a respective bore portion, wherein the hole formed in the further housing element bore portion for forming the stop surface for the second element has a smaller diameter has as the bore formed in the nozzle body portion, and that the second element has at least one passage for fuel between the two bore portions.
  • This passage is therefore of particular importance, since it ensures that an inflow of fuel into the region of the at least one injection opening is made possible even when the nozzle needle is maximally open, in which the second element bears against the end face of the further housing element.
  • Nozzle body facing away from the end face of the second element.
  • the maximum opening stroke of the nozzle needle is defined by the size of an axial gap formed between the end faces of the two elements.
  • Closing spring for applying force to the nozzle needle in its closed position, on the one hand during operation of the common rail injector in an interruption of the control, the nozzle needle to move it to its closed position, and on the other hand to avoid undesirable injection of fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • a precise vote of the spring stiffness or the characteristic of the closing spring is required.
  • Control chamber dipping end portion of the nozzle needle is limited, and that at maximum opening stroke of the nozzle needle, the two elements are arranged spaced apart to form an axial gap formed between the two elements.
  • the two elements thus serve to adjust or exact positioning of the closing spring in relation to
  • Nozzle needle and not the limitation of the maximum opening stroke of the nozzle needle.
  • the nozzle needle has a radially encircling seat for the first element, against which the first element bears axially, that the second element under axial intermediate position of the return spring adjoins the first element that the movement of the second element is limited by a nozzle module, wherein the nozzle needle is part of the nozzle module, and that the nozzle module forms a pre-assembled into the injector housing, preassembled module.
  • the high-pressure chamber is hydraulically connected to an inlet channel for fuel under high pressure, and that the inlet channel opens radially into the high-pressure chamber in an axial region lying between the at least one injection opening and the control chamber.
  • Injection opening and the control chamber opens.
  • Such an arrangement of the inlet channel to the high-pressure chamber allows an optimized supply of both the control chamber and the region from which fuel flows through the at least one injection port into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • FIG. 2 shows a partial region of the common rail injector according to FIG. 1 in FIG
  • FIG. 4 is a perspective view of a stop sleeve
  • Fig. 5 is provided with the adjusting ring and the stop sleeve
  • FIG. 6 shows a comparison with FIG. 2 modified common rail injector
  • FIGS. 1 to 4 modified common rail injector in longitudinal section
  • Fig. 8 is a used in the common rail injector according to FIG. 7
  • Adjustment ring in perspective view
  • Fig. 9 is a used in the common rail injector according to FIG. 7
  • Stop ring also in perspective view.
  • the common rail injector 10 shown in FIG. 1 is used for injecting fuel into the combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine, in particular a self-igniting internal combustion engine.
  • the injector 10 has an injector housing 11 consisting of several parts.
  • the injector housing 1 1 essentially comprises two parts, a nozzle body 12 and a connected to the nozzle body 12 in the axial direction housing member 13, which in practice usually consists of several, also interconnected and in the axial direction
  • a high-pressure chamber 18 is formed, which is also formed by a plurality of well portions formed in the nozzle body 12 with different diameters and a plurality of bore portions formed in the housing member 13, also with different
  • the high-pressure chamber 18 can be supplied via an inlet channel 19 with fuel under system pressure.
  • the inlet channel 19 opens in the illustrated embodiment, approximately in a central region of the high pressure chamber 18 (based on the axial extent of the injector 10), wherein it radially, ie
  • a drain passage 22 is formed, which serves for discharging located in a low-pressure region 42 of the injector 10 fuel.
  • a nozzle needle 25 in the direction of the double arrow 26 is arranged in a liftable manner in the longitudinal axis 21.
  • the at least one formed in the injector 1 1 and the nozzle body 12 is formed
  • Injection opening 15 at least indirectly closed to an injection of
  • the nozzle needle 25 is part of a nozzle module 30 shown in FIG. 5.
  • the nozzle module 30 comprises in the axial direction next to the
  • Nozzle needle 25 is still a pin-shaped center piece 31 and a likewise pin-shaped valve piston 32.
  • Valve piston 32 are welded together in the transverse direction, in particular by laser welds.
  • the nozzle module 30 moreover has a stop sleeve 33 forming a first element of a device 50 for limiting the maximum opening stroke of the nozzle needle 25, a return spring 34 designed as a compression spring and an adjusting ring 35.
  • the adjusting ring 35 forms a second element of the device 50 for limiting the maximum opening stroke of the nozzle needle 25 and is completely penetrated or penetrated by the nozzle needle 25 in the axial direction.
  • the stop sleeve 33, the return spring 34 and the adjusting ring 35 are at the nozzle needle 25 mounted before the nozzle needle 25 is welded to the center piece 31. Due to the different diameters of the nozzle needle 25 and the central piece 31, the stop sleeve 33, the return spring 34 and the adjusting ring 35 after welding the nozzle needle 25 with the central piece 31 axially captive with said components or the
  • Nozzle module 30 is connected, wherein the nozzle module 30 represents a preassembled unit for the injector 10.
  • Within the injector housing 11 is on the at least one
  • Control chamber sleeve 36 is arranged.
  • the control chamber sleeve 36 has, on the side facing the valve piston 32, a blind bore 37, into which the valve piston 32 of the nozzle module 30 with its end region 44 dips.
  • end portion 44 is axially spaced from the device 50 and the adjusting ring 35, respectively.
  • the valve piston 32 limited within the
  • blind hole 37 a control chamber 38 which has an inlet bore 39 to the high-pressure chamber 18 hydraulically connected.
  • the control chamber 38 is hydraulically relieved via a formed in the control chamber sleeve 36 through hole 41 in the low pressure region 42 of the injector 10, which in turn is connected to the drain passage 22.
  • the through-hole 41 is on the side facing away from the valve piston 32 by means of a spherical valve member 43 in the exemplary embodiment
  • valve member 43 The actuation of the valve member 43 is done by way of example, and not limitation, via a Magnetaktuator 45 in a conventional manner and
  • Valve member 43 lifts off from the through hole 41, to allow an outflow of fuel from the control chamber 38 in the low pressure region 42 of the injector 10.
  • the fuel flowing out of the control chamber 38 also causes, in a known manner, an actuation of the nozzle module 30 or the nozzle needle 25 such that the nozzle needle 25 lifts off its sealing seat to release the at least one injection opening 15.
  • Fig. 2 it is shown that the stop sleeve 33, the return spring 34 and the adjusting ring 35 within a bore portion 46 of
  • Nozzle body 12 are arranged. At the nozzle body 12 closes in axial direction of the housing member 13, wherein a in the end face 47 of the housing member 13 opening bore portion 48 has a smaller diameter than the bore portion 46 in the region of the adjusting ring 35 and the bore portion 46. Thus, the end face 47 forms for the facing end face of the adjusting ring 35 an axial stop.
  • the adjusting ring 35 has, by way of example, three longitudinal slots 49, which are arranged at equal angular intervals relative to one another and which each have a passage for fuel out of the
  • Embodiment respectively in side view rectangular longitudinal slots 49 extend over a portion of the length L of the adjusting ring 35, and go from the housing member 13 facing the end face of the adjusting ring 35.
  • the nozzle needle 25 radially surrounding stop sleeve 33 has on the
  • Adjusting ring 35 facing away from a radially encircling collar 51 which abuts axially on a seat or a shoulder 52 of the nozzle needle 25.
  • the return spring 34 is supported between the collar 51 and the return spring 34 facing end face of the adjusting ring 35 from.
  • the return spring 34 acts on the nozzle needle 25 or the nozzle module 33 with a spring force such that the nozzle needle 25 in the direction of at least one
  • Injection opening 15 is pressed in the direction of the sealing seat.
  • the return spring 34 ensures that when the solenoid actuator 45 is de-energized, the nozzle needle 25 always forms the sealing seat in order to prevent fuel from being spiked into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • an axial gap 55 is formed between the collar 51 facing away from end face 53 of the stop sleeve 33 and the end face 53 facing end face 54 of the adjusting ring 35.
  • the size of the axial gap 55 is adjusted by a variation of the length I of the stop sleeve 33.
  • the maximum stroke of the nozzle needle 25 or of the nozzle module 30 in the opening direction is limited by the size of the axial gap 55.
  • the end face 54 of the adjusting ring 35 thus forms a stop for the stop sleeve 33 in the opening direction of
  • Nozzle needle 25 off.
  • the magnet actuator 45 When the magnet actuator 45 is energized and the associated pressure relief of the control chamber 38, the nozzle needle 25 moves counter to the spring force of the return spring 34 in the opening direction until the stop sleeve 33 axially abuts the adjusting ring 35, ie the axial gap 55 is zero. In this position, the reason of the blind hole 37 of the
  • Control chamber 38 facing end face of the valve piston 32 is still spaced from the bottom of the blind hole 37.
  • the length I of the stop sleeve 33 is selected so small that the maximum opening stroke of the nozzle needle 25 and the nozzle module 30 by a concern of the valve piston 32 at the bottom of the blind bore 37 of the
  • Control room 38 takes place. In this case, even at a maximum
  • the stop sleeve 33 is still axially spaced from the adjusting ring 35, i. that an axial gap 55 greater than zero is always formed.
  • the installation space of the return spring 34 is defined or limited by the dimensioning of the adjusting ring 35 and the stop sleeve 33 so as to provide the required return characteristic or restoring force of
  • FIGS. 7 to 9 show a fragmentary illustration of an injector 10a modified with respect to FIGS. 1 to 3.
  • the injector 10a has, in addition to the stop sleeve 33, a sleeve-shaped adjusting ring 35a with a constant
  • the adjusting ring 35a cooperates with a stop ring 58, which has a centering section 59 projecting into the adjusting ring 35a.
  • the adjusting ring 35a has flat, closed end faces. The adjustment of the maximum axial gap 55 can be done by varying the height of the adjusting ring 35 a, wherein the
  • Setting ring 35a can be subsequently connected to the nozzle module 30.
  • the injector 10, 10a described so far can be modified or modified in many ways, without deviating from the inventive idea.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Common-Rail-Injektor (10), mit einem Injektorgehäuse (11), in dem in einem Hochdruckraum (18) zum Freigeben bzw. Sperren wenigstens einer im Injektorgehäuse (1 1) ausgebildeten Einspritzöffnung (15) eine hubbeweglich angeordnete Düsennadel (25) angeordnet ist, wobei ein der wenigstens einen Einspritzöffnung (15) abgewandter Endbereich der Düsennadel (25) in ein Element (36) zur Ausbildung eines Steuerraums (38) eintaucht, und wobei die Düsennadel (25) mit einer Einrichtung (50) zur Begrenzung des maximalen Öffnungshubs der Düsennadel (25) zusammenwirkt, die vorzugsweise ein an der Düsennadel (25) axial ortsfest angeordnetes erstes, vorzugsweise hülsenförmiges Element (33) aufweist, das mittels einer Rückstellfeder (34) in Schließrichtung der Düsennadel (25) kraftbeaufschlagt ist, und ein zweites, vorzugsweise ebenfalls hülsenförmiges Element (35; 35a), das die Düsennadel (25) radial umfasst und auf der dem ersten Element (33) abgewandten Seite axial ortsfest im Injektorgehäuse (11) angeordnet ist.

Description

Beschreibung Titel
Common-Rail-Injektor Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Common-Rail-Injektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiger Common-Rail-Injektor ist aus der DE 199 36 668 A1 (Fig. 7) der Anmelderin bekannt. Bei dem bekannten Common-Rail-Injektor ist der
Hochdruckraum im Wesentlichen innerhalb eines Düsenkörpers des
Injektorgehäuses ausgebildet. In dem Bereich des Düsenkörpers ist darüber hinaus eine Steuerraumhülse angeordnet, in der der einer Einspritzöffnung gegenüberliegende Endbereich einer Düsennadel eintaucht. Die Düsennadel ist mittels einer Schließ- bzw. Rückstellfeder in ihre Schließrichtung
kraftbeaufschlagt. Hierzu stützt sich die Schließfeder einerseits gegen einen an einem radial umlaufenden Bund der Steuerraumhülse anliegenden Abstützring und andererseits gegen ein die Düsennadel radial umfassendes, hülsenförmiges Element ab. Das hülsenförmige Element liegt unter axialer Zwischenlage eines Auflagerings an einer Durchmesserstufe der Düsennadel an. Zur Begrenzung des Maximalhubs der Düsennadel während ihrer Öffnungsbewegung ist zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der Steuerraumhülse und des Elements ein Axialspalt ausgebildet, von dessen Größe der maximale Hub abhängt. Beim Erreichen des maximalen Hubs liegt das die Düsennadel radial umgebende Element mit seiner Stirnfläche an der Stirnfläche der
Steuerraumhülse an.
Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik Common-Rail-Injektoren mit Düsennadeln bekannt, die im Gegensatz zu der in der DE 199 36 668 A1 offenbarten Düsennadel sich axial über mehrere Teilbereiche des
Injektorgehäuses erstrecken. Ein Axialhubanschlag durch separate bzw. speziell dafür ausgebildete Bauteile wie bei dem eingangs genannten Stand der Technik ist bei derartigen Common-Rail-Injektoren nicht vorgesehen. Vielmehr wird der maximale Hub bei einem derartigen Common-Rail-Injektor dadurch begrenzt, dass die der Einspritzöffnung abgewandte Stirnseite der Düsennadel an einer den Steuerraum auf der der Düsennadel abgewandten Seite begrenzenden Fläche des Steuerraums axial anliegt.
Offenbarung der Erfindung
Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Common-Rail-Injektor nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die Einstellung des maximal erzielbaren Öffnungshubs der Düsennadel auch bei in relativ langen Düsennadeln ermöglicht wird, wobei gleichzeitig eine vorteilhafte Montage der Düsennadel und der mit der Düsennadel unmittelbar zusammenwirkenden Bauteile der
Hubbegrenzungseinrichtung ermöglicht werden soll. Weiterhin soll eine örtliche
Trennung eines Steuerraums und der Einstellung des maximal erzielbaren Öffnungshubs der Düsennadel erzielt werden, um die entsprechenden Bauteile jeweils optimal ausbilden zu können. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Common-Rail-Injektor mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Düsennadel ein zweites Element der Einrichtung zur Einstellung des maximalen Hubs der Düsennadel, das die Düsennadel radial umfasst und auf der dem ersten Element
abgewandten Seite axial ortsfest im Injektorgehäuse angeordnet ist, axial vollständig durchsetzt und der in den Steuerraum eintauchende Endbereich der
Düsennadel axial von dem zweiten Element beabstandet angeordnet ist. Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass die Einrichtung zur Begrenzung des maximalen Öffnungshubs der Düsennadel von dem Steuerraum bzw. dem den Steuerraum ausbildenden zweiten Element getrennt angeordnet bzw.
ausgebildet ist. Dadurch ist es insbesondere bei Verwendung relativ langer
Düsennadeln möglich, den Steuerraum auf der der wenigstens einen
Einspritzöffnung im Injektorgehäuse abgewandten Seite der Düsennadel, und die Einrichtung zur Begrenzung des maximalen Öffnungshubs der Düsennadel relativ nahe an der wenigstens einen Einspritzöffnung im Injektorgehäuse anzuordnen. Eine derartige funktionelle Trennung der Baugruppen ermöglicht insbesondere auch eine vorteilhafte Montage der Bauteile des Common-Rail- Injektors.
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Common-Rail-Injektors sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
In vorteilhafter konstruktiver Umsetzung des allgemeinen Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass die Einrichtung zur Einstellung des maximalen Hubs der Düsennadel im Bereich eines Düsenkörpers angeordnet ist, an den sich auf der der wenigstens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite in axialer Richtung wenigstens ein weiteres Gehäuseelement anschließt, und dass der Steuerraum im Bereich des weiteren Gehäuseelements angeordnet ist.
Zur Ausbildung eines Axialanschlags für das zweite Element der Einrichtung zur Begrenzung des maximalen Öffnungshubs der Düsennadel ist es bevorzugt vorgesehen, dass das weitere Gehäuseelement mit einer den Düsenkörper zugewandten Stirnfläche eine axiale Anschlagfläche für das zweite Element der Einrichtung ausbildet. Eine derartige Ausbildung hat den Vorteil, dass ein Anschlag für das zweite Element ohne zusätzliche Bauteile ausgebildet werden kann, da dieses von der dem zweiten Element zugewandten Stirnfläche bzw. Stirnseite des weiteren Gehäuseelements ausgebildet wird.
In konstruktiver Weiterbildung bzw Ausgestaltung dieses Erfindungsgedankens kann es vorgesehen sein, dass der Hochdruckraum im Düsenkörper und im weiteren Gehäuseelement auf einander zugewandten Seiten von jeweils einem Bohrungsabschnitt gebildet ist, wobei der im weiteren Gehäuseelement ausgebildete Bohrungsabschnitt zur Ausbildung der Anschlagfläche für das zweite Element einen geringeren Durchmesser aufweist als der im Düsenkörper ausgebildete Bohrungsabschnitt, und dass das zweite Element wenigstens einen Durchlass für Kraftstoff zwischen den beiden Bohrungsabschnitten aufweist. Dieser Durchlass ist deshalb von besonderer Bedeutung, da durch ihn sichergestellt ist, dass auch bei maximal geöffneter Düsennadel, bei der das zweite Element an der Stirnseite des weiteren Gehäuseelements anliegt, ein Zufluss von Kraftstoff in den Bereich der wenigstens einen Einspritzöffnung ermöglicht wird. Um einerseits einen möglichst hohen Durchflussquerschnitt in Richtung der wenigstens einen Einspritzöffnung durch das zweite Element zu erzielen, und das zweite Element gleichzeitig konstruktiv besonders einfach und steif ausbilden zu können, ist es vorgesehen, dass der wenigstens eine Durchlass in dem zweiten Element als über einen Teilbereich der axialen Erstreckung des zweiten
Elements verlaufender Längsschlitz ausgebildet ist, der von der dem
Düsenkörper abgewandten Stirnseite des zweiten Elements ausgeht.
Zur Begrenzung des Verschleißes zwischen den beiden Elementen der
Einrichtung zur Begrenzung des maximalen Öffnungshubs und zur Einstellung des maximalen Öffnungshubs ist es vorgesehen, dass die einander zugewandten Stirnseiten der beiden Elemente bei Maximalhub der Düsennadel in
Anlagekontakt sind, und dass der maximale Öffnungshub der Düsennadel durch die Größe eines zwischen den Stirnseiten der beiden Elemente ausgebildeten Axialspalts definiert ist.
Wie im Abschnitt Stand der Technik erläutert, dient eine Rückstell- bzw.
Schließfeder zur Kraftbeaufschlagung der Düsennadel in ihre Schließstellung, um zum einen während des Betriebs des Common-Rail-Injektors bei einer Unterbrechung der Ansteuerung die Düsennadel diese in ihre Schließstellung zu bewegen, und andererseits ein unerwünschtes Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine zu vermeiden. Hierzu ist eine genaue Abstimmung der Federhärte bzw. der Charakteristik der Schließfeder erforderlich. In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass der maximale Öffnungshub der Düsennadel durch den in den
Steuerraum eintauchenden Endbereich der Düsennadel begrenzt ist, und dass bei maximalem Öffnungshub der Düsennadel die beiden Elemente unter Ausbildung eines zwischen beiden Elementen ausgebildeten Axialspalts zueinander beabstandet angeordnet sind. Die beiden Elemente dienen somit der Einstellung bzw. exakten Positionierung der Schließfeder in Bezug zur
Düsennadel, und nicht der Begrenzung des maximalen Öffnungshubs der Düsennadel.
In weiterer konstruktiver Ausgestaltung des Kraftstoff! njektors kann es vorgesehen sein, dass die Düsennadel einen radial umlaufenden Sitz für das erste Element aufweist, an dem das erste Element axial anliegt, dass sich das zweite Element unter axialer Zwischenlage der Rückstellfeder an das erste Element anschließt, dass die Bewegung des zweiten Elements durch ein Düsenmodul begrenzt ist, wobei die Düsennadel Bestandteil des Düsenmoduls ist, und dass das Düsenmodul eine in das Injektorgehäuse einsetzbare, vormontierbare Baugruppe ausbildet.
Zuletzt sieht eine weitere konstruktiv bevorzugte Ausgestaltung vor, dass der Hochdruckraum mit einem Zulaufkanal für unter Hochdruck stehenden Kraftstoff hydraulisch verbunden ist, und dass der Zulaufkanal in einem zwischen der wenigstens einen Einspritzöffnung und dem Steuerraum liegenden axialen Bereich radial in den Hochdruckraum mündet. Insbesondere kann es dabei vorgesehen sein, dass der Mündungsbereich des Zulaufkanals in dem
Hochdruckraum in etwa in der Mitte zwischen der wenigstens einen
Einspritzöffnung und dem Steuerraum mündet. Eine derartige Anordnung des Zulaufkanals zum Hochdruckraum ermöglicht eine optimierte Versorgung sowohl des Steuerraums als auch des Bereichs, von dem Kraftstoff durch die wenigstens eine Einspritzöffnung in den Brennraum der Brennkraftmaschine abströmt.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
Diese zeigt in:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Common-Rail- Injektor,
Fig. 2 einen Teilbereich des Common-Rail-Injektors gemäß der Fig. 1 im
Bereich einer Einrichtung zur Begrenzung des maximalen Öffnungshubs seiner Düsennadel,
Fig. 3 einen Einstellring in perspektivischer Ansicht,
Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Anschlaghülse, Fig. 5 eine mit dem Einstellring und der Anschlaghülse versehene
Düsennadel in Seitenansicht,
Fig. 6 einen gegenüber der Fig. 2 modifizierten Common-Rail-Injektor,
ebenfalls im Längsschnitt,
Fig. 7 einen gegenüber den Fig. 1 bis 4 modifizierten Common-Rail-Injektor, im Längsschnitt,
Fig. 8 einen bei dem Common-Rail-Injektor gemäß der Fig. 7 verwendeten
Einstellring in perspektivischer Ansicht und
Fig. 9 einen bei dem Common-Rail-Injektor gemäß der Fig. 7 verwendeten
Anschlagring, ebenfalls in perspektivischer Ansicht.
Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
Der in der Fig. 1 dargestellte Common-Rail-Injektor 10 dient zum Einspritzen von Kraftstoff in den nicht gezeigten Brennraum einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer selbstzündenden Brennkraftmaschine. Der Injektor 10 weist ein aus mehreren Teilen bestehendes Injektorgehäuse 11 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Injektorgehäuse 1 1 im Wesentlichen zwei Teile, einen Düsenkörper 12 sowie ein mit dem Düsenkörper 12 in axialer Richtung verbundenes Gehäuseelement 13, das in der Praxis üblicherweise aus mehreren, ebenfalls miteinander verbundenen und in axialer Richtung
anschließenden Teilen besteht. Die druckdichte Verbindung zwischen dem Düsenkörper 12 und dem Gehäuse 13 erfolgt in an sich bekannter Art und Weise mittels einer Düsenspannmutter 14. Auf der dem Brennraum der
Brennkraftmaschine zugewandten Seite weist der Düsenkörper 12 wenigstens eine Einspritzöffnung 15 zum Einspritzen von Kraftstoff auf. Innerhalb des Injektorgehäuses 11 ist ein Hochdruckraum 18 ausgebildet, der im Wesentlichen durch mehrere, in dem Düsenkörper 12 ausgebildete Bohrungsabschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern sowie mehreren, in dem Gehäuseelement 13 ausgebildeten Bohrungsabschnitten, ebenfalls mit unterschiedlichen
Durchmessern, gebildet ist. Der Hochdruckraum 18 ist über einen Zulaufkanal 19 mit unter Systemdruck stehenden Kraftstoff versorgbar. Der Zulaufkanal 19 mündet im dargestellten Ausführungsbeispiel in etwa in einem mittleren Bereich des Hochdruckraums 18 (bezogen auf die axiale Erstreckung des Injektors 10), wobei er radial, d.h.
senkrecht zu einer Längsachse 21 des Injektors 10, in dem Hochdruckraum 18 mündet. Auf der dem Zulaufkanal 19 gegenüberliegenden Seite des
Injektorgehäuses 11 ist ein Ablaufkanal 22 ausgebildet, der zum Abführen von in einem Niederdruckbereich 42 des Injektors 10 befindlichen Kraftstoff dient.
Innerhalb des Injektorgehäuses 1 1 ist in der Längsachse 21 eine Düsennadel 25 in Richtung des Doppelpfeils 26 hubbeweglich angeordnet. In der in der Fig. 1 dargestellten, abgesenkten Position der Düsennadel 25 wird die wenigstens eine in dem Injektorgehäuse 1 1 bzw. dem Düsenkörper 12 ausgebildete
Einspritzöffnung 15 zumindest mittelbar verschlossen, um ein Einspritzen von
Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine zu vermeiden. Hierzu ist zwischen dem der wenigstens einen Einspritzöffnung 15 zugewandten
Endbereich 27 der Düsennadel 25 und der Innenseite des Düsenkörpers 12 ein Dichtsitz ausgebildet. In der von dem Dichtsitz abgehobenen Stellung der Düsennadel 25 wird demgegenüber in an sich bekannter Art und Weise ein
Ausströmen von Kraftstoff aus dem Hochdruckraum 18 durch die wenigstens eine Einspritzöffnung 15 in den Brennraum der Brennkraftmaschine ermöglicht.
Die Düsennadel 25 ist Bestandteil eines in der Fig. 5 dargestellten Düsenmoduls 30. Das Düsenmodul 30 umfasst in axialer Richtung betrachtet neben der
Düsennadel 25 noch ein stiftförmiges Mittelstück 31 sowie einen ebenfalls stiftförmigen Ventilkolben 32. Die Düsennadel 25, das Mittelstück 31 und
Ventilkolben 32 sind in Querrichtung miteinander verschweißt, insbesondere durch Laserschweißnähte. Im Bereich der Düsennadel 25 weist das Düsenmodul 30 darüber hinaus eine, ein erstes Element einer Einrichtung 50 zur Begrenzung des maximalen Öffnungshubs der Düsennadel 25 ausbildenden Anschlaghülse 33, eine als Druckfeder ausgebildete Rückstellfeder 34 sowie einen Einstellring 35 auf. Der Einstellring 35 bildet ein zweites Element der Einrichtung 50 zur Begrenzung des maximalen Öffnungshubs der Düsennadel 25 aus und ist von der Düsennadel 25 in Axialrichtung vollständig durchsetzt bzw. durchdrungen.
Die Anschlaghülse 33, die Rückstellfeder 34 sowie der Einstellring 35 werden an der Düsennadel 25 montiert, bevor die Düsennadel 25 mit dem Mittelstück 31 verschweißt wird. Aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser der Düsennadel 25 sowie des Mittelstücks 31 sind die Anschlaghülse 33, die Rückstellfeder 34 sowie der Einstellring 35 nach dem Verschweißen der Düsennadel 25 mit dem Mittelstück 31 axial unverlierbar mit den genannten Bauteilen bzw. dem
Düsenmodul 30 verbunden, wobei das Düsenmodul 30 eine vormontierbare Baueinheit für den Injektor 10 darstellt.
Innerhalb des Injektorgehäuses 11 ist auf der der wenigstens einen
Einspritzöffnung 15 abgewandten Seite des Düsenmoduls 30 eine
Steuerraumhülse 36 angeordnet. Die Steuerraumhülse 36 weist auf der dem Ventilkolben 32 zugewandten Seite eine Sacklochbohrung 37 auf, in die der Ventilkolben 32 des Düsenmoduls 30 mit seinem Endbereich 44 eintaucht.
Insbesondere ist der Endbereich 44 axial von der Einrichtung 50 bzw. dem Einstellring 35 beabstandet. Der Ventilkolben 32 begrenzt innerhalb der
Sacklochbohrung 37 einen Steuerraum 38, der über eine Zulaufbohrung 39 mit dem Hochdruckraum 18 hydraulisch Verbindung hat. Der Steuerraum 38 ist über eine in der Steuerraumhülse 36 ausgebildete Durchgangsbohrung 41 in den Niederdruckbereich 42 des Injektors 10 hydraulisch entlastbar, der wiederum mit dem Ablaufkanal 22 verbunden ist.
Die Durchgangsbohrung 41 ist auf der dem Ventilkolben 32 abgewandten Seite mittels eines im Ausführungsbeispiel kugelförmigen Ventilglieds 43
verschließbar. Die Betätigung des Ventilglieds 43 erfolgt beispielhaft, und nicht einschränkend, über einen Magnetaktuator 45 in an sich bekannter Art und
Weise, derart, dass bei einer Bestromung des Magnetaktuators 45 das
Ventilglied 43 von der Durchgangsbohrung 41 abhebt, um einen Abfluss von Kraftstoff aus dem Steuerraum 38 in den Niederdruckbereich 42 des Injektors 10 zu ermöglichen. Der aus dem Steuerraum 38 abströmende Kraftstoff bewirkt ebenfalls in bekannter Art und Weise eine Betätigung des Düsenmoduls 30 bzw. der Düsennadel 25 derart, dass die Düsennadel 25 zum Freigeben der wenigstens einen Einspritzöffnung 15 von ihrem Dichtsitz abhebt.
In der Fig. 2 ist dargestellt, dass die Anschlaghülse 33, die Rückstellfeder 34 sowie der Einstellring 35 innerhalb eines Bohrungsabschnitts 46 des
Düsenkörpers 12 angeordnet sind. An dem Düsenkörper 12 schließt sich in axialer Richtung das Gehäuseelement 13 an, wobei ein in der Stirnfläche 47 des Gehäuseelements 13 mündender Bohrungsabschnitt 48 einen geringeren Durchmesser aufweist als der Bohrungsabschnitt 46 im Bereich des Einstellrings 35 bzw. des Bohrungsabschnitts 46. Dadurch bildet die Stirnfläche 47 für die ihr zugewandte Stirnseite des Einstellrings 35 einen axialen Anschlag aus.
Wie insbesondere anhand der Fig. 3 erkennbar ist, weist der Einstellring 35 beispielhaft drei, in gleichmäßigen Winkelabschnitten zueinander angeordnete Längsschlitze 49 auf, die jeweils einen Durchlass für Kraftstoff aus dem
Bohrungsabschnitt 48 in den Bohrungsabschnitt 46 ausbilden. Die im
Ausführungsbeispiel jeweils in Seitenansicht rechteckförmigen Längsschlitze 49 reichen über einen Teilbereich der Länge L des Einstellrings 35, und gehen von der dem Gehäuseelement 13 zugewandten Stirnfläche des Einstellrings 35 aus. Die die Düsennadel 25 radial umgebende Anschlaghülse 33 weist auf der dem
Einstellring 35 abgewandten Seite einen radial umlaufenden Bund 51 auf, der axial an einem Sitz bzw. einem Absatz 52 der Düsennadel 25 anliegt. Die Rückstellfeder 34 stützt sich zwischen dem Bund 51 und der der Rückstellfeder 34 zugewandten Stirnseite des Einstellrings 35 ab. Die Rückstellfeder 34 beaufschlagt die Düsennadel 25 bzw. das Düsenmodul 33 mit einer Federkraft derart, dass die Düsennadel 25 in Richtung der wenigstens einen
Einspritzöffnung 15 bzw. in Richtung des Dichtsitzes gedrückt wird. Insbesondere sorgt die Rückstellfeder 34 dafür, dass bei unbestromtem Magnetaktuator 45 die Düsennadel 25 stets den Dichtsitz ausbildet, um das Einspitzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine zu verhindern.
Zwischen der dem Bund 51 abgewandten Stirnseite 53 der Anschlaghülse 33 und der der Stirnseite 53 zugewandten Stirnseite 54 des Einstellrings 35 ist ein Axialspalt 55 ausgebildet. Die Größe des Axialspalts 55 wird durch eine Variation der Länge I der Anschlaghülse 33 eingestellt. Insbesondere wird über die Größe des Axialspalts 55 der maximale Hub der Düsennadel 25 bzw. des Düsenmoduls 30 in Öffnungsrichtung begrenzt. Die Stirnseite 54 des Einstellrings 35 bildet somit einen Anschlag für die Anschlaghülse 33 in Öffnungsrichtung der
Düsennadel 25 aus. Bei einer Bestromung des Magnetaktuators 45 und der damit verbundenen Druckentlastung des Steuerraums 38 bewegt sich die Düsennadel 25 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 34 solange in Öffnungsrichtung, bis die Anschlaghülse 33 an dem Einstellring 35 axial anliegt, d.h. der Axialspalt 55 Null ist. In dieser Stellung ist die dem Grund der Sacklochbohrung 37 des
Steuerraums 38 zugewandte Stirnfläche des Ventilkolbens 32 noch vom Grund der Sacklochbohrung 37 beabstandet.
Alternativ kann es entsprechend der Darstellung der Fig. 6 auch vorgesehen sein, dass die Länge I der Anschlaghülse 33 derart gering gewählt wird, dass der maximale Öffnungshub der Düsennadel 25 bzw. des Düsenmoduls 30 durch ein Anliegen des Ventilkolbens 32 am Grund der Sacklochbohrung 37 des
Steuerraums 38 erfolgt. In diesem Fall ist selbst bei einem maximalen
Öffnungshub der Düsennadel 35, wie dies in der Fig. 6 dargestellt ist, die Anschlaghülse 33 axial noch von dem Einstellring 35 beabstandet, d.h. dass stets ein Axialspalt 55 größer Null ausgebildet ist. In dieser Konfiguration wird durch die Dimensionierung des Einstellrings 35 sowie der Anschlaghülse 33 insbesondere der Einbauraum der Rückstellfeder 34 definiert bzw. begrenzt, um damit die geforderte Rückstellcharakteristik bzw. Rückstellkraft der
Rückstellfeder 34 einzustellen bzw. zu definieren.
In den Fig. 7 bis 9 ist ausschnittsweise ein gegenüber den Fig. 1 bis 3 modifizierter Injektor 10a dargestellt. Der Injektor 10a weist zusätzlich zur Anschlaghülse 33 einen hülsenförmigen Einstellring 35a mit konstantem
Durchmesser mit mehreren, an seiner Wand in radialer Richtung ausgebildeten
Durchgangsbohrung 57 für den Kraftstoff auf. Der Einstellring 35a wirkt mit einem Anschlagring 58 zusammen, der einen in den Einstellring 35a hineinragenden Zentrierabschnitt 59 aufweist. Darüber hinaus weist der Einstellring 35a ebene, geschlossene Stirnflächen auf. Die Einstellung des Maximalen Axialspalts 55 kann durch Variation der Höhe des Einstellrings 35a erfolgen, wobei der
Einstellring 35a nachträglich mit dem Düsenmodul 30 verbunden werden kann.
Der soweit beschriebene Injektor 10, 10a kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen.

Claims

Ansprüche
1. Common-Rail-Injektor (10; 10a), mit einem Injektorgehäuse (11), in dem in einem Hochdruckraum (18) zum Freigeben bzw. Sperren wenigstens einer im Injektorgehäuse (11) ausgebildeten Einspritzöffnung (15) eine hubbeweglich angeordnete Düsennadel (25) angeordnet ist, wobei ein der wenigstens einen Einspritzöffnung (15) abgewandter Endbereich der Düsennadel (25) in ein Element (36) zur Ausbildung eines Steuerraums (38) eintaucht, und wobei die Düsennadel (25) mit einer Einrichtung (50) zur Begrenzung des maximalen Öffnungshubs der Düsennadel (25)
zusammenwirkt, wobei die Einrichtung (50) ein an der Düsennadel (25) - vorzugsweise axial ortsfest - angeordnetes erstes, vorzugsweise hülsenförmiges Element (33) aufweist, das mittels einer Rückstellfeder (34) in Schließrichtung der Düsennadel (25) kraftbeaufschlagt ist, und ein zweites, vorzugsweise ebenfalls hülsenförmiges Element (35; 35a), das die Düsennadel (25) radial umfasst und auf der dem ersten Element (33) abgewandten Seite axial ortsfest im Injektorgehäuse (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (25) das zweite Element (35; 35a) axial vollständig durchsetzt und der in den Steuerraum (38) eintauchende Endbereich (44) der Düsennadel (25) axial von dem zweiten Element (35; 35a) beabstandet angeordnet ist. 2. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einrichtung (50) im Bereich eines Düsenkörpers (12) angeordnet ist, an den sich auf der der wenigstens einen Einspritzöffnung (15) abgewandten Seite in axialer Richtung wenigstens ein weiteres
Gehäuseelement (13) anschließt, und dass der Steuerraum (38) im Bereich des weiteren Gehäuseelements (13) angeordnet ist. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das weitere Gehäuseelement (13) mit einer dem Düsenkörper (12) zugewandten Stirnfläche (47) eine axiale Anschlagfläche für das zweite Element (35; 35a) der Einrichtung (50) ausbildet.
Common-Rail-Injektor nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hochdruckraum (18) im Düsenkörper (12) und im weiteren Gehäuseelement (13) auf einander zugewandten Seiten von jeweils einem Bohrungsabschnitt (46, 48) gebildet ist, wobei der im weiteren
Gehäuseelement (13) ausgebildete Bohrungsabschnitt (48) zur Ausbildung der Anschlagfläche für das zweite Element (35; 35a) einen geringeren Durchmesser aufweist als der im Düsenkörper (12) ausgebildete
Bohrungsabschnitt (46), und dass das zweite Element (35; 35a) wenigstens einen Durchlass für Kraftstoff zwischen den beiden Bohrungsabschnitten (46, 48) aufweist.
Common-Rail-Injektor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der wenigstens eine Durchlass als über einen Teilbereich der axialen Erstreckung (L) des zweiten Elements (35) verlaufender Längsschlitz (49) ausgebildet ist, der von der dem Düsenkörper (12) abgewandten Stirnseite des zweiten Elements (35) ausgeht.
Common-Rail-Injektor nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der wenigstens eine Durchlass als Durchgangsbohrung (57) ausgebildet ist.
Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Begrenzung des Öffnungshubs der Düsennadel (25) die einander zugewandten Stirnseiten (53, 54) der beiden Elemente (33, 35) bei Maximalhub der Düsennadel (25) in Anlagekontakt sind, und dass der maximale Öffnungsbub der Düsennadel (25) durch die Größe eines zwischen den Stirnseiten (53, 54) der beiden Elemente (33, 35)
ausgebildeten Axialspalts (55) definiert ist.
Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Begrenzung des Öffnungshubs der Düsennadel (25) die einander zugewandten Stirnseiten (53, 54) der beiden Elemente (33, 35a) bei Maximalhub der Düsennadel (25) unter Zwischenlage eines Anschlagrings (58) in Anlagekontakt sind, und dass der maximale Öffnungsbub der Düsennadel (25) durch die Größe eines zwischen dem einen Element (33) und dem Anschlagring (58) ausgebildeten Axialspalts (55) definiert ist.
Common-Rail-Injektor nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der maximale Öffnungshub der Düsennadel (25) durch den in den Steuerraum (38) eintauchenden Endbereich (44) der Düsennadel (25) begrenzt ist, und dass bei maximalem Öffnungshub der Düsennadel (25) die beiden Elemente (33, 35) unter Ausbildung eines zwischen beiden
Elementen (33, 35) ausgebildeten Axialspalts (55) zueinander beabstandet angeordnet sind.
0. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Einstellung des maximalen Öffnungshubs der Düsennadel (25) über eine Variation der Länge (I) des ersten Elements (33) oder des zweiten Elements (35a) erfolgt.
1. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7 oder 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Düsennadel (25) einen radial umlaufenden Sitz (52) für das erste Element (33) aufweist, an dem das erste Element (33) axial anliegt, dass sich das zweite Element (35) unter axialer Zwischenlage der Rückstellfeder (34) an das erste Element (33) anschließt, dass die Bewegung des zweiten Elements (35) durch ein Düsenmodul (30) begrenzt ist, wobei die
Düsennadel (25) Bestandteil des Düsenmoduls (30) ist, und dass das Düsenmodul (30) eine in das Injektorgehäuse (1 1) einsetzbare, vormontierbare Baugruppe ausbildet.
12. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Hochdruckraum (18) mit einem Zulauf kanal (19) für unter Hochdruck stehenden Kraftstoff hydraulisch verbunden ist, und dass der Zulaufkanal (19) in einem zwischen der wenigstens einen Einspritzöffnung (15) und dem Steuerraum (38) liegenden axialen Bereich radial in den Hochdruckraum (18) mündet.
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