WO2006131409A1 - Injektor zur verwendung in hochdruck-einspritzsystemen - Google Patents

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WO2006131409A1
WO2006131409A1 PCT/EP2006/061421 EP2006061421W WO2006131409A1 WO 2006131409 A1 WO2006131409 A1 WO 2006131409A1 EP 2006061421 W EP2006061421 W EP 2006061421W WO 2006131409 A1 WO2006131409 A1 WO 2006131409A1
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pressure
pressure chamber
fuel
storage space
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PCT/EP2006/061421
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Michael Kurz
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703—Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic

Definitions

  • the invention relates to an injector for use in high-pressure injection systems for internal combustion engines, according to the preamble of claim 1.
  • Such injectors are used in common rail injection systems. These have a reservoir for fuel, from which the fuel is supplied via pumps individual injectors and finally the combustion chambers of an internal combustion engine. In this case, a high pressure pump can be used, which pressurizes the fuel with high pressure before it is supplied to the injector.
  • a high pressure pump can be used, which pressurizes the fuel with high pressure before it is supplied to the injector.
  • the injector usually comprises an injection nozzle with a nozzle needle, which is lifted by a suitable control of the injector from its seat, so that the high-pressure fuel is injected into the combustion chamber associated with the injector.
  • the known injectors have the problem that the spaces or areas of the injector containing high pressure fuel must be sealed against adjacent low pressure spaces or areas. With increasing maximum pressures of the fuel, it becomes increasingly difficult to ensure this seal without leakage.
  • the drive is designed such that a return line is needed, which connects the injector to the fuel reservoir.
  • This return line can also be used to remove a fuel leakage amount that has accumulated in a low pressure space or area.
  • Object of the present invention is therefore to provide an injector of the type mentioned, in which can be dispensed with a return line to the fuel tank, the reliable function is ensured even at high maximum pressures. This object is achieved by an injector having the features of claim 1.
  • the invention is based on the fact that it is not necessary, a high-pressure chamber 100% against a Seal low pressure chamber. Rather, a small amount of fuel leakage is allowed and collected in a storage space.
  • the storage space can be connected to the high-pressure chamber.
  • the fuel which has originally arrived as a leakage amount of a high-pressure chamber in a low-pressure space, be guided back into the high-pressure chamber.
  • a separate return line to the fuel sump is not required, which reduces the required number of parts of the fuel injection system and saves space.
  • the tolerances with which the sealing points can be produced between high-pressure and low-pressure regions can be increased, which leads to a cost saving.
  • the embodiments according to the sub-claims 2 to 4 relate to the arrangement and location of the storage space.
  • the low-pressure space or parts of the low-pressure space can form the storage space, which has the advantage that the storage space does not have to be manufactured separately. This can also be provided separately and connected to the low-pressure space, for example, to provide a larger storage volume can.
  • Storage space does not have to be in the injector itself; it may also be provided outside the injector, for example between the outer surface of the injector delimiting the injector and the wall of an installation space receiving the injector. It is particularly advantageous when a check valve is provided according to dependent claim 5 for the connection of storage space and high-pressure chamber, which can be designed as a spring-loaded check valve.
  • the check valve makes it possible for the high pressure valve in the high-pressure chamber, the check valve remains closed, so that the high-pressure fuel can not flow into the storage or low-pressure space. If the fuel contained in the high-pressure chamber is not subjected to high pressure, the check valve for the return of the leakage amount can be unlocked, ie opened. The opening of the valve can be effected by the pressure applied to the fuel of the leakage quantity.
  • the check valve can also be remotely operated unlocked.
  • Developments according to dependent claim 9 allow a flexible design in terms of geometry and arrangement of high-pressure chamber, low-pressure space and / or storage space.
  • a leakage amount of a low-pressure region can be supplied to the storage space, which has accumulated in a region of the injector, in which the actuator of the injector is arranged.
  • the invention also relates to an internal combustion engine and method for operating an injector according to the invention or an internal combustion engine according to the invention.
  • Figure 1 is a schematic representation of a fuel injection system of an internal combustion engine with an injector according to the invention
  • FIG. 2 shows an injector according to the invention according to a first embodiment
  • FIG. 3 shows a detailed view of the injector according to FIG. 2;
  • Figure 4 shows a detail of an inventive
  • FIG. 5 shows a detailed view of the injector according to FIG. 4.
  • a fuel injection system of an internal combustion engine carries the overall reference numeral 10. It comprises a fuel tank 12, from which a delivery system 14 supplies the fuel to a fuel tank 12. Rail 16 promotes.
  • the conveyor system 14 may include a prefeed pump and a high pressure pump.
  • the injector 18 has a high pressure port 20.
  • the injector 18 is associated with a combustion chamber 22, in which he injects fuel directly.
  • the combustion chamber 22 is located in the direction indicated by dashed lines engine 24th
  • the injector 18 is partially received in the internal combustion engine 24, as also apparent from Figure 2. There, an elongated installation space 26 is shown, in which the injector 18 is largely included. At the exposed, in Figure 2 upper end of the injector 18 of the indicated in Figure 1 high-pressure port 20 is provided.
  • the injector 18 has an elongated nozzle holder 28 to which a nozzle body 32 is attached via a nozzle retaining nut 30.
  • a nozzle needle 34 is provided in the nozzle body 32 in the nozzle body 32.
  • the nozzle holder has an elongate high-pressure chamber 36.
  • an actuator 38 for controlling the injector 18 is provided in an actuator receiving region 37.
  • the actuator 38 has one or more piezo elements 40, which are arranged in the high-pressure chamber 36.
  • the piezo elements 40 are followed by a plunger 42.
  • This is associated with a compression spring 44, which presses the plunger 42 in the non-actuated state of the injector 18 in the direction of the actuator 38.
  • the nozzle needle 24 is associated with a compression spring 46 which presses down the nozzle needle 24 in Figure 2, so that provided at the lower end of the nozzle body 32 nozzle holes 48 are closed, as long as the injector 18 is not driven.
  • the fuel supplied to the injector 18 via the high-pressure port 20 passes through a distributor 50 into the high-pressure chamber 36. This is connected via a bore 52 to a space 54 which surrounds the upper region of the nozzle needle 34.
  • the bore 52 is provided in a spacer element 56 which is arranged between the nozzle holder 28 and the nozzle body 32.
  • the nozzle body 32 is sealed with respect to the nozzle retaining nut 30 by means of a flat gasket 64.
  • a sealing washer 66 is provided between the lower end in FIG. 2 of the installation space 26 and the nozzle retaining nut 30.
  • an O-ring 68 is provided between the nozzle holder 28 and the wall of the installation space 26.
  • the outer surface of the injector 18 and the wall of the installation space 26 and the sealing washer 66 and the O-ring 68 define a low-pressure space 70, which forms a storage space 72.
  • a low-pressure space 70 which forms a storage space 72.
  • In the memory space 72 opens a
  • annular, compressible element is provided between the wall of the installation space 26 and the outer surface of the injector 18.
  • the compressible element 76 is partially received in a formed in the wall of the nozzle holder 28 annular groove 77.
  • FIG 3 the section indicated by III in Figure 2 is shown enlarged.
  • a connecting line 78 to a check valve 79, which opens into the high-pressure chamber 36.
  • the check valve 79 has a valve seat 80 in which a valve body 82 is provided.
  • a valve spring 84 presses the valve body 82 into the valve seat 80 when no high pressure is applied in the high-pressure chamber 36.
  • the high-pressure port 20 When the injector 18 is put into operation, the high-pressure port 20 is at a high pressure of at least 150 to 1,600 bar or a higher pressure.
  • the high-pressure chamber 36 and the bore 52 and the space 54 in the nozzle body 32 are then filled with the high-pressure fuel. Via the sealing points 58 and 60, the fuel can reach all the way to the seals 62 and 64. Due to the high maximum pressures, it is possible for a fuel leakage quantity to escape via the seals 62 and 64 into the low-pressure space 70, which forms the storage space 72.
  • High-pressure chamber 36 high pressure, so that the check valve 79 remains closed because the high-pressure fuel in the high-pressure chamber 36, the valve body 82 presses into the valve seat 80.
  • the fuel leakage amount which enters the low-pressure space 70 or storage space 72 at this time, compresses the compressible element 76.
  • the pressure in the high-pressure chamber 36 is reduced.
  • the compressible member 76 which is biased by the collected fuel leakage amount, can now dissipate the fuel leakage amount into the high-pressure chamber 36 through the connecting pipe 78 and overcoming the force of the valve spring 84 by expanding the compressible member 76.
  • a fuel leakage quantity can again be recorded in the low-pressure space 70 and the storage space 72, which in turn can be fed to the high-pressure space 36 with the aid of the compressible element 76 during the next decommissioning of the injector 18.
  • the fuel leakage amount may also include fuel that has passed from the Aktorfact Scheme 37 through the connecting line 74 into the low-pressure chamber 70 and the storage space 72.
  • FIG. 4 a second embodiment of the invention will be described with reference to an injector 118.
  • This has a similar to that shown in Figure 2 injector 18 construction. Therefore, for the description of the injector 118, reference is made to the description of FIG.
  • the respective parts of the injector 18 have been adopted and supplemented by a factor of 100.
  • the injector 118 differs from the injector 18 in that the storage space 172 is directly downstream of the sealing points 158 and 160.
  • the storage space 172 is provided between the nozzle lock nut 130 and the upper portion of the nozzle body 132.
  • the storage space 172 is sealed to the outside by means of a Teflon sealing ring 162, which is arranged between nozzle holder 128 and nozzle retaining nut 130, and with the aid of a flat seal 164 which is arranged between a shoulder of the nozzle retaining nut 130 and a nozzle body 132 formed on the shoulder.
  • the fuel that exits the high-pressure chamber 136 via the sealing points 158 and 160 is collected in the storage space 172, in which a compressible element 176 is arranged. Via a connecting line 178 of the storage space 172 is connected to a check valve 179 in connection, which is arranged adjacent to the high-pressure chamber 136.
  • the compressible element 176 and the check valve 179 are shown in detail in FIG.
  • the compressible member 176 has a jacket 186 filled with gas.
  • the check valve 179 has a valve seat 180, a valve body 182 and a valve spring 184.
  • high-pressure fuel 136 can reach the storage space 172 via the sealing points 158 and 160.
  • a fuel leakage quantity is designated by reference numeral 188 in FIG.
  • the amount of leakage 188 displaces a portion of the volume of the compressible member 176 so that the jacket 186 and the gas contained therein are compressed.
  • the injector 118 is decommissioned, the compressed gas in the compressible element 176 can exert a compressive force on the leakage quantity 188, so that the leakage quantity 188 can be discharged into the high-pressure region 136 via the connecting line 178, opening the shut-off valve 179.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor (18, 118) zur Verwendung in Hochdruck-Einspritzsystemen (10) für Brennkraftmaschinen (24) mit mindestens einem Hochdruckraum (36, 136) zur Aufnahme von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff, wobei der Hochdruckraum (36, 136) gegenüber mindestens einem im Injektor (18, 118) und/oder in der Umgebung des Injektors (18, 118) vorgesehenen Niederdruckraum (70, 170) abgedichtet ist, wobei zum Sammeln einer Kraftstoff-Leckagemenge (188) ein Speicherraum (72, 172) vorgesehen ist, der zur Rückführung der Kraftstoff-Leckagemenge (188) in den Hochdruckraum (36, 136) mit diesem verbindbar ist.

Description

20.05.2005 TLG/GGA
Robert Bosch GmbH, 70442 Stuttgart
Injektor zur Verwendung in Hochdruck-Einspritzsystemen
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Injektor zur Verwendung in Hochdruck-Einspritzsystemen für Brennkraftmaschinen, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Injektoren finden Verwendung in Common-Rail- Einspritzsystemen . Diese weisen einen Vorratsbehälter für Kraftstoff auf, aus dem der Kraftstoff über Pumpen einzelnen Injektoren und schließlich den Brennräumen einer Brennkraftmaschine zugeführt wird. Hierbei kann eine Hochdruckpumpe zum Einsatz kommen, die den Kraftstoff mit Hochdruck beaufschlagt, bevor dieser dem Injektor zugeführt wird. Bei Betrieb des Einspritzsystems treten Drücke im Bereich von derzeit 150 bis 1600 bar auf. Bei Weiterentwicklungen können sogar Maximaldrücke von weit über 1600 bar auftreten.
Der Injektor umfasst üblicherweise eine Einspritzdüse mit einer Düsennadel, die durch eine geeignete Ansteuerung des Injektors aus ihrem Sitz gehoben wird, so dass der unter Hochdruck stehende Kraftstoff in den dem Injektor zugeordneten Brennraum gespritzt wird. Bei den bekannten Injektoren besteht das Problem, dass die Räume oder Bereiche des Injektors, die unter Hochdruck stehenden Kraftstoff enthalten, gegenüber angrenzenden Niederdruckräumen oder -bereichen abgedichtet werden müssen. Mit steigenden Maximaldrücken des Kraftstoffs wird es immer schwieriger, diese Abdichtung ohne Leckage zu gewährleisten .
Bei einigen Injektoren ist die Ansteuerung derart gestaltet, dass eine Rücklaufleitung benötigt wird, die den Injektor mit dem Kraftstoff-Vorratsbehälter verbindet. Diese Rücklaufleitung kann auch genutzt werden, um eine Kraftstoff-Leckagemenge abzuführen, die sich in einem Niederdruckraum oder -bereich angesammelt hat.
Für neuere Injektorkonzepte wird eine Rücklaufleitung aber nicht benötigt. Da wegen der nicht vorhandenen Rücklaufleitung ein Abführen einer Kraftstoff-Leckagemenge nicht möglich ist, müssten die Hochdruckräume für solche Injektoren 100%-ig gegenüber Niederdruckräumen abgedichtet werden. Dies ist bei den genannten Maximaldrücken sehr schwierig.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Injektor der eingangs genannt Art zu schaffen, bei dem auf eine Rücklaufleitung zum Kraftstoff-Sammelbehälter verzichtet werden kann, dessen zuverlässige Funktion aber auch bei hohen Maximaldrücken gewährleistet ist. Diese Aufgabe wird durch einen Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung beruht darauf, dass es nicht erforderlich ist, einen Hochdruckraum 100 %-ig gegenüber einem Niederdruckraum abzudichten. Vielmehr wird eine geringe Kraftstoff-Leckagemenge zugelassen und diese in einem Speicherraum gesammelt.
Um eine gesammelte Kraftstoffmenge wieder abzuführen, ist vorgesehen, dass der Speicherraum mit dem Hochdruckraum verbindbar ist. Somit kann der Kraftstoff, der ursprünglich als Leckagemenge von einem Hochdruckraum in einen Niederdruckraum gelangt ist, wieder zurück in den Hochdruckraum geführt werden.
Ein separate Rücklaufleitung zum Kraftstoff-Sammelbehälter ist nicht erforderlich, was die benötigte Anzahl von Teilen des Kraftstoffeinspritzsystems reduziert und Bauraum einspart. Die Toleranzen, mit denen die Dichtstellen zwischen Hochdruck- und Niederdruckbereichen zu fertigen sind, können vergrößert werden, was zu einer Kosteneinsparung führt.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Ausgestaltungen gemäß der Unteransprüche 2 bis 4 betreffen die Anordnung und Lage des Speicherraums . Der Niederdruckraum oder Teile des Niederdruckraums können den Speicherraum bilden, was den Vorteil hat, dass der Speicherraum nicht separat hergestellt werden muss. Dieser kann aber auch separat vorgesehen und mit dem Niederdruckraum verbunden sein, beispielsweise um ein größeres Speichervolumen bereitstellen zu können. Der
Speicherraum muss sich nicht im Injektor selbst befinden; er kann auch außerhalb des Injektors, bspw. zwischen der den Injektor begrenzenden Außenfläche des Injektors und der Wandung eines den Injektor aufnehmenden Einbauraums vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß Unteranspruch 5 zur Verbindung von Speicherraum und Hochdruckraum ein Sperrventil vorgesehen ist, das als federbelastetes Rückschlagventil ausgebildet sein kann. Das Sperrventil ermöglicht es, dass bei im Hochdruckraum anliegendem Hochdruck das Sperrventil geschlossen bleibt, so dass der unter Hochdruck stehende Kraftstoff nicht in den Speicheroder Niederdruckraum strömen kann. Wenn der im Hochdruckraum enthaltene Kraftstoff nicht mit Hochdruck beaufschlagt ist, kann das Sperrventil zur Rückführung der Leckagemenge entsperrt, d.h. geöffnet werden. Das Öffnen des Ventils kann durch den Druck bewirkt werden, mit dem der Kraftstoff der Leckagemenge beaufschlagt ist. Das Sperrventil kann auch fernbetätigt entsperrbar sein.
Besonders vorteilhaft sind Weiterbildungen gemäß Unteransprüchen 6 bis 8, nach denen ein kompressibles Element vorgesehen ist, das zur Aufnahme einer Leckagemenge verkleinerbar ist und das zur Rückführung der Leckagemenge vergrößerbar ist. Durch das kompressible Element kann Druck auf den Kraftstoff der Leckagemenge ausgeübt werden, so dass das Sperrventil entsperrt und die Leckagemenge zurück in den Hochdruckraum geführt werden kann.
Weiterbildungen entsprechend Unteranspruch 9 ermöglichen eine flexible Gestaltung hinsichtlich Geometrie und Anordnung von Hochdruckraum, Niederdruckraum und/oder Speicherraum.
Durch die Maßnahme gemäß Unteranspruch 10 kann auch eine Leckagemenge eines Niederdruckbereichs dem Speicherraum zugeführt werden, die sich in einem Bereich des Injektors angesammelt hat, in dem der Aktor des Injektors angeordnet ist. Die Erfindung betrifft auch eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb eines erfindungsgemäßen Injektors oder einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine.
Zeichnungen
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine schematische Darstellung eines Kraftstoff- Einspritzsystems einer Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Injektor;
Figur 2 einen erfindungsgemäßen Injektor gemäß einer ersten Ausführungsform;
Figur 3 eine Detailansicht des Injektors gemäß Figur 2;
Figur 4 einen Ausschnitt eines erfindungsgemäßen
Injektors gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
Figur 5 eine Detailansicht des Injektors gemäß Figur 4.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 trägt ein Kraftstoff-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine insgesamt das Bezugszeichen 10. Es umfasst einen Kraftstoffbehälter 12, aus dem ein Fördersystem 14 den Kraftstoff zu einer Kraftstoff- Sammelleitung ("Rail") 16 fördert. Das Fördersystem 14 kann eine Vorförderpumpe und eine Hochdruckpumpe umfassen.
An die Kraftstoff-Sammelleitung 16 sind mehrere Injektoren 18 angeschlossen, von denen in Figur 1 nur einer dargestellt ist. Hierzu verfügt der Injektor 18 über einen Hochdruckanschluss 20. Der Injektor 18 ist einem Brennraum 22 zugeordnet, in den er Kraftstoff direkt einspritzt. Der Brennraum 22 befindet sich in der mit gestrichelten Linien angedeuteten Brennkraftmaschine 24.
Der Injektor 18 ist teilweise in der Brennkraftmaschine 24 aufgenommen, wie auch aus Figur 2 hervorgeht. Dort ist ein länglicher Einbauraum 26 dargestellt, in dem der Injektor 18 größtenteils aufgenommen ist. Am freiliegenden, in Figur 2 oberen Ende des Injektors 18 ist der auch in Figur 1 angedeutete Hochdruckanschluss 20 vorgesehen.
Der Injektor 18 weist einen länglichen Düsenhalter 28 auf, an dem über eine Düsenspannmutter 30 ein Düsenkörper 32 befestigt ist. Im Düsenkörper 32 ist eine Düsennadel 34 vorgesehen.
Der Düsenhalter weist einen länglichen Hochdruckraum 36 auf. In Figur 2 oberhalb des Hochdruckraums 36 ist in einem Aktoraufnahmebereich 37 ein Aktor 38 zur Ansteuerung des Injektors 18 vorgesehen ist. Der Aktor 38 weist ein oder mehrere Piezoelemente 40 auf, die im Hochdruckraum 36 angeordnet sind. Den Piezoelementen 40 ist ein Druckstempel 42 nachgeschaltet. Diesem ist eine Druckfeder 44 zugeordnet, die den Druckstempel 42 im nicht angesteuerten Zustand des Injektors 18 in Richtung auf den Aktor 38 drückt . Der Düsennadel 24 ist eine Druckfeder 46 zugeordnet, die die Düsennadel 24 in Figur 2 nach unten drückt, so dass am unteren Ende des Düsenkörpers 32 vorgesehene Düsenlöcher 48 verschlossen sind, solange der Injektor 18 nicht angesteuert wird.
Der dem Injektor 18 über den Hochdruckanschluss 20 zugeführte Kraftstoff gelangt über einen Verteiler 50 in den Hochdruckraum 36. Dieser ist über eine Bohrung 52 mit einem Raum 54 verbunden, der den oberen Bereich der Düsennadel 34 umgibt. Die Bohrung 52 ist in einem Distanzelement 56 vorgesehen, das zwischen Düsenhalter 28 und Düsenkörper 32 angeordnet ist.
Zwischen Distanzelement 56 und Düsenhalter 28 ist eine Dichtstelle 58 und zwischen Distanzelement 56 und Düsenkörper 32 eine Dichtstelle 60 gebildet. Der Düsenkörper 32 ist gegenüber der Düsenspannmutter 30 mit Hilfe einer Flachdichtung 64 abgedichtet.
Zwischen dem in Figur 2 unteren Ende des Einbauraums 26 und der Düsenspannmutter 30 ist eine Dichtscheibe 66 vorgesehen. Am oberen Ende des Einbauraums 26 ist zwischen Düsenhalter 28 und der Wandung des Einbauraums 26 ein O- Ring 68 vorgesehen.
Die Außenfläche des Injektors 18 und die Wandung des Einbauraums 26 sowie die Dichtscheibe 66 und der O-Ring 68 begrenzen einen Niederdruckraum 70, der einen Speicherraum 72 bildet. In den Speicherraum 72 mündet eine
Verbindungsleitung 74 aus dem Aktoraufnahmebereich 37.
Im Speicherraum 72 ist zwischen der Wandung des Einbauraums 26 und der Außenfläche des Injektors 18 ein ringförmiges, kompressibles Element vorgesehen. Das kompressible Element 76 ist teilweise in einer in der Wand des Düsenhalters 28 ausgebildeten Ringnut 77 aufgenommen.
In Figur 3 ist der in Figur 2 mit III bezeichnete Ausschnitt vergrößert dargestellt. Von dem Speicherraum 72 geht eine Verbindungsleitung 78 zu einem Sperrventil 79 ab, das im Hochdruckraum 36 mündet. Das Sperrventil 79 weist einen Ventilsitz 80 auf, in dem ein Ventilkörper 82 vorgesehen ist. Eine Ventilfeder 84 drückt den Ventilkörper 82 in den Ventilsitz 80, wenn im Hochdruckraum 36 kein Hochdruck anliegt.
Wenn der Injektor 18 in Betrieb genommen wird, liegt am Hochdruckanschluss 20 ein Hochdruck von mindestens 150 bis 1.600 bar oder auch ein höherer Druck an. Der Hochdruckraum 36 sowie die Bohrung 52 und der Raum 54 im Düsenkörper 32 sind dann mit dem mit Hochdruck beaufschlagten Kraftstoff gefüllt. Über die Dichtstellen 58 und 60 kann der Kraftstoff bis hin zu den Dichtungen 62 und 64 gelangen. Durch die hohen Maximaldrücke ist es möglich, dass über die Dichtungen 62 und 64 hinaus in den Niederdruckraum 70, der den Speicherraum 72 bildet, eine Kraftstoff-Leckagemenge austritt .
Solange der Injektor 18 in Betrieb ist, liegt im
Hochdruckraum 36 Hochdruck an, so dass das Sperrventil 79 geschlossen bleibt, da der unter Hochdruck stehende Kraftstoff im Hochdruckraum 36 den Ventilkörper 82 in den Ventilsitz 80 drückt. Die Kraftstoff-Leckagemenge, die in dieser Zeit in den Niederdruckraum 70 beziehungsweise Speicherraum 72 gelangt, komprimiert das kompressible Element 76.
Bei Außerbetriebnahme des Injektors, das heißt bei Abschalten der Brennkraftmaschine 24 und des Kraftstoffeinspritz-Systems 10 baut sich der Druck im Hochdruckraum 36 ab. Das kompressible Element 76, das durch die gesammelte Kraftstoff-Leckagemenge unter Vorspannung steht, kann nun über die Verbindungsleitung 78 und unter Überwindung der Kraft der Ventilfeder 84 die Kraftstoff- Leckagemenge in den Hochdruckraum 36 abführen, indem sich das kompressible Element 76 ausdehnt.
Bei einer erneuten Inbetriebnahme des Injektors 18 kann im Niederdruckraum 70 und dem Speicherraum 72 erneut eine Kraftstoff-Leckagemenge aufgenommen werden, die bei der nächsten Außerbetriebnahme des Injektors 18 mit Hilfe des kompressiblen Elements 76 wiederum dem Hochdruckraum 36 zugeführt werden kann.
Die Kraftstoff-Leckagemenge kann auch Kraftstoff enthalten, der aus dem Aktoraufnahmebereich 37 durch die Verbindungsleitung 74 in den Niederdruckraum 70 beziehungsweise den Speicherraum 72 gelangt ist.
Mit Bezug auf Figur 4 wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung anhand eines Injektors 118 beschrieben. Dieser hat einen zum in Figur 2 dargestellten Injektor 18 ähnlichen Aufbau. Daher wird für die Beschreibung des Injektors 118 auf die Beschreibung zu Figur 2 Bezug genommen. Für die Bezeichnung der Teile des Injektors 118 sind die jeweiligen Teile des Injektors 18 übernommen und um den Faktor 100 ergänzt worden.
Der Injektor 118 unterscheidet sich vom Injektor 18 dahingehend, dass der Speicherraum 172 den Dichtstellen 158 und 160 direkt nachgeschaltet ist. Der Speicherraum 172 ist zwischen der Düsenspannmutter 130 und dem oberen Bereich des Düsenkörpers 132 vorgesehen. Der Speicherraum 172 ist nach außen abgedichtet mit Hilfe eines Teflondichtrings 162, der zwischen Düsenhalter 128 und Düsenspannmutter 130 angeordnet ist, und mit Hilfe einer Flachdichtung 164, die zwischen einem Absatz der Düsenspannmutter 130 und einer am Düsenkörper 132 ausgebildeten Schulter angeordnet ist.
Der Kraftstoff, der aus dem Hochdruckraum 136 über die Dichtstellen 158 und 160 austritt, wird im Speicherraum 172 gesammelt, in dem ein kompressibles Element 176 angeordnet ist. Über eine Verbindungsleitung 178 steht der Speicherraum 172 mit einem Sperrventil 179 in Verbindung, das zum Hochdruckraum 136 angrenzend angeordnet ist.
Das kompressible Element 176 und das Sperrventil 179 sind in Figur 5 im Detail dargestellt. Das kompressible Element 176 weist eine Ummantelung 186 auf, die mit Gas gefüllt ist. Das Sperrventil 179 weist einen Ventilsitz 180, einen Ventilkörper 182 und eine Ventilfeder 184 auf.
Bei Inbetriebnahme des Injektors 118 kann unter Hochdruck stehender Kraftstoff 136 über die Dichtstellen 158 und 160 in den Speicherraum 172 gelangen. Eine solche Kraftstoff- Leckagemenge ist in Figur 5 mit Bezugszeichen 188 bezeichnet. Die Leckagemenge 188 verdrängt einen Teil des Volumens des kompressiblen Elements 176, so dass die Ummantelung 186 und das darin enthaltene Gas komprimiert werden. Bei Außerbetriebnahme des Injektors 118 kann das komprimierte Gas in dem kompressiblen Element 176 eine Druckkraft auf die Leckagemenge 188 ausüben, so dass über die Verbindungsleitung 178 die Leckagemenge 188 unter Öffnung des Sperrventils 179 in den Hochdruckbereich 136 abgeführt werden kann.

Claims

R . 31114020.05.2005 TLG/GGARobert Bosch GmbH, 70442 StuttgartAnsprüche
1. Injektor (18, 118) zur Verwendung in Hochdruck- Einspritzsystemen (10) für Brennkraftmaschinen (24), mit mindestens einem Hochdruckraum (36, 136) zur Aufnahme von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff, wobei der
Hochdruckraum (36, 136) gegenüber mindestens einem im Injektor (18, 118) und/oder in der Umgebung des Injektors (18, 118) vorgesehenen Niederdruckraum (70, 170) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Sammeln einer Kraftstoff-Leckagemenge (188) ein Speicherraum (72, 172) vorgesehen ist, der zur Rückführung der Kraftstoff- Leckagemenge (188) in den Hochdruckraum (36, 136) mit diesem verbindbar ist.
2. Injektor (18, 118) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Niederdruckraum (70, 170) oder Teile des Niederdruckraums den Speicherraum (72, 172) bildet bzw. bilden.
3. Injektor (18, 118) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum separat vorgesehen und mit dem Niederdruckraum (70, 170) verbunden ist.
4. Injektor (18) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Speicherraum
(72) vorgesehen ist zwischen der den Injektor (18) begrenzenden Außenfläche des Injektors (18) und der Wandung eines den Injektor (18) aufnehmenden Einbauraums (26) .
5. Injektor (18, 118) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung von Speicherraum (72, 172) und Hochdruckraum (36, 136) ein Sperrventil (79, 179) , insbesondere ein federbelastetes Rückschlagventil, vorgesehen ist.
6. Injektor (18, 118) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Niederdruckraum (70, 170) und/oder im Speicherraum (72, 172) mindestens ein kompressibles Element (76, 176) vorgesehen ist, dessen Volumen zur Aufnahme einer Kraftstoff-Leckagemenge (188) verkleinerbar ist und dessen Volumen zur Rückführung der Kraftstoff-Leckagemenge (188) vergrößerbar ist.
7. Injektor (18) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das kompressible Element (76) durch einen Feststoff, insbesondere mit Schwammstruktur, gebildet ist.
8. Injektor (118) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das kompressible Element (176) eine gasgefüllte Ummantelung (186) aufweist.
9. Injektor (18, 118) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Speicherraum (72, 172) und Sperrventil (79, 179) und/oder zwischen Sperrventil (79, 179) und Hochdruckraum
(36, 136) eine Verbindungsleitung (78, 178) vorgesehen ist.
10. Injektor (18) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindungsleitung (74) zwischen dem Speicherraum (72) und einem Bereich (37) des Injektors (18) vorgesehen ist, in dem ein Aktor (38) zur Ansteuerung des Injektors (18) aufgenommen ist.
11. Brennkraftmaschine (24) mit einem Injektor (18, 118) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
12. Brennkraftmaschine (24) mit einem Injektor (18) zur Verwendung in Hochdruck-Einspritzsystemen (10) für Brennkraftmaschinen (24), mit mindestens einem Hochdruckraum (36) zur Aufnahme von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff, wobei der Hochdruckraum (36) gegenüber mindestens einem im Injektor (18) und/oder in der Umgebung des Injektors (18) vorgesehenen Niederdruckraum (70) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Sammeln einer Kraftstoff-Leckagemenge ein Speicherraum (72) vorgesehen ist, der zur Rückführung der Kraftstoff- Leckagemenge in den Hochdruckraum (36) mit diesem verbindbar ist, wobei der Speicherraum (72) vorgesehen ist zwischen der den Injektor (18) begrenzenden Außenfläche des Injektors (18) und der Wandung eines den Injektor (18) aufnehmenden Einbauraums (26) der Brennkraftmaschine (24).
13. Brennkraftmaschine (24) mit einem Injektor (18, 118) zur Verwendung in Hochdruck-Einspritzsystemen (10) für Brennkraftmaschinen (24), mit mindestens einem Hochdruckraum (36, 136) zur Aufnahme von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff, wobei der Hochdruckraum (36, 136) gegenüber mindestens einem im Injektor (18, 118) und/oder in der Umgebung des Injektors (18, 118) vorgesehenen Niederdruckraum (70, 170) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Sammeln einer Kraftstoff- Leckagemenge (188) ein Speicherraum vorgesehen ist, der zur Rückführung der Kraftstoff-Leckagemenge (188) in den
Hochdruckraum (36, 136) mit diesem verbindbar ist, wobei der Speicherraum außerhalb des Injektors (18, 118) angeordnet ist und zwar in, an oder außerhalb der Brennkraftmaschine (24) .
14. Verfahren zum Betrieb eines Injektors (18, 118) und/oder einer Brennkraftmaschine (24) nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte:
Sammeln einer Kraftstoff-Leckagemenge (188) im Speicherraum (72, 172), wenn im Hochdruckraum (36, 136) mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff enthalten ist,
- Rückführen der Kraftstoff-Leckagemenge (188) aus dem
Speicherraum (72, 172) in den Hochdruckraum (36, 136), wenn der im Hochdruckraum (36, 136) enthaltene Kraftstoff mit Niederdruck beaufschlagt oder drucklos ist.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammeln der Kraftstoff-Leckagemenge (188) unter Kompression eines kompressiblen Elements (76, 176) erfolgt und dass das Rückführen der Kraftstoff-Leckagemenge (188) unter Expansion des kompressiblen Elements (76, 176) erfolgt.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Sammeln der Kraftstoff- Leckagemenge (188) im gesperrten Zustand eines Sperrventils (79, 179) erfolgt und dass das Rückführen der Kraftstoff- Leckagemenge (188) im entsperrten Zustand des Sperrventils (79, 179) erfolgt.
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