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Dokumentenidentifikation DE102006029393A1 03.01.2008
Titel Injektor
Anmelder Robert Bosch GmbH, 70469 Stuttgart, DE
Erfinder Magel, Hans-Christoph, 72793 Pfullingen, DE
DE-Anmeldedatum 27.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006029393
Offenlegungstag 03.01.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 03.01.2008
IPC-Hauptklasse F02M 61/10(2006.01)A, F, I, 20060627, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft einen Injektor (1) einer Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, umfassend einen Injektorkörper (2), der wenigstens ein Spritzloch (5) aufweist und in dem ein Zuführpfad (7) zur Versorgung des wenigstens einen Spritzlochs (5) mit unter Einspritzdruck stehendem Kraftstoff ausgebildet ist, eine im Injektorkörper (2) hubverstellbar gelagerte Düsennadel (9) zum Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine Spritzloch (5) und eine Steuereinrichtung (49) zum Steuern des Drucks in einem Steuerraum (13). Die Düsennadel (9) weist eine den Steuerraum (13) axial begrenzende Steuerfläche (17) auf, an der im Betrieb des Injektors (1) in Schließrichtung der Düsennadel (9) wirkende hydraulische Kräfte angreifen, derart, dass ein Druckabfall im Steuerraum (13) die Düsennadel (9) zum Öffnen ansteuert. Außerdem weist die Düsennadel (9) zumindest zwei Nadelbauteile, nämlich einen das wenigstens eine Spritzloch (5) steuernden, einteiligen und aus einem Stück hergestellten Nadelkörper (18) und einen die Steuerfläche (17) aufweisenden Kolbenkörper (19) auf, die in einer Kontaktzone (20) axial aneinander anliegen.
Um die Düsennadel leckagefrei auszugestalten, ist der Kolbenkörper (19) einteilig und aus einem Stück hergestellt und zumindest zwei Nadelbauteile, z. B. der Kolbenkörper (19) sowie der Nadelkörper (18), sind mit einem die Kontaktzone (20) übergreifenden Verbindungselement (21) fest ...

Beschreibung[de]
Stand der Technik

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor einer Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der DE 199 19 432 C2 ist ein Injektor bekannt, der einen Injektorkörper, eine Düsennadel und eine Steuereinrichtung aufweist. Der Injektorkörper enthält wenigstens ein Spritzloch sowie einen Zuführpfad zur Versorgung des wenigstens einen Spritzlochs mit unter Einspritzdruck stehendem Kraftstoff. Die Düsennadel ist im Injektorkörper hubverstellbar gelagert und dient zum Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine Spritzloch. Mit Hilfe der Steuereinrichtung kann der Druck in einem Steuerraum gesteuert werden, wobei die Düsennadel eine den Steuerraum axial begrenzende Steuerfläche aufweist, an der im Betrieb des Injektors in Schließrichtung der Düsennadel wirkende hydraulische Kräfte angreifen, und zwar so, dass ein Druckabfall im Steuerraum die Düsennadel zum Öffnen ansteuert. Die Düsennadel weist einen das wenigstens eine Spritzloch steuernden, einteiligen und aus einem Stück hergestellten Nadelkörper und einen die Steuerfläche aufweisenden Kolbenkörper auf, wobei Nadelkörper und Kolbenkörper in einer Kontaktzone axial aneinander anliegen.

Beim bekannten Injektor besteht der Kolbenkörper aus zwei Hülsenkörpern, die in ihrem Inneren einen Niederdruckraum einschließen. Die Steuereinrichtung ist als Magnetventil ausgestaltet, dessen Ventilglied eine stirnseitige Öffnung eines der beiden Hülsenkörper steuert, wobei besagte Verbindungsöffnung den Steuerraum mit dem Niederdruckraum hydraulisch verbindet. Der Niederdruckraum kommuniziert durch die Wandung des anderen Hülsenkörpers mit einem Rücklauf. Der Zuführpfad ist seitlich an einem Nadelraum vorbeigeführt, in dem die Hülsenkörper des Kolbenkörpers angeordnet sind. Durch Öffnen der stirnseitigen Verbindungsöffnung fällt der Druck im Steuerraum ab, wodurch die Öffnungskräfte an der Düsennadel überwiegen und diese öffnet.

Die Einspritztechnologie zeigt eine Tendenz zu anwachsenden Einspritzdrücken. Injektoren, bei denen die Düsennadel sowohl einem Hochdruckraum als auch einem Niederdruckraum ausgesetzt ist, weisen zwangsläufig Leckagen auf. Bei großen Einspritzdrücken werden die Leckagemengen jedoch zu groß. Des weiteren ist die Herstellung einer mehrteiligen Düsennadel mit Herstellungstoleranzen gekoppelt, die zu ungünstigen Toleranzketten führen können.

Vorteile der Erfindung

Der erfindungsgemäße Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass die Düsennadel an sich leckagefrei ist, wodurch sich die Düsennadel auch für höhere Einspritzdrücke eignet. Erreicht wird dies bei der Erfindung durch den einteilig und aus einem Stück hergestellten Kolbenkörper, der mit Hilfe eines Verbindungselements, welches die Kontaktzone zwischen den Nadelbauteilen, z.B. Kolbenkörper und Nadelkörper, übergreift, z.B. fest mit dem Nadelkörper verbunden ist. Durch die feste Verbindung zwischen Nadelkörper und Kolbenkörper ist es insbesondere möglich, Kolbenkörper und Nadelkörper, insbesondere im Bereich der Kontaktzone, in einem Hochdruckraum anzuordnen, ohne dass darunter die Funktionalität der Düsennadel leidet. Insbesondere ist es dadurch möglich, die Düsennadel in einem Nadelraum des Injektorkörpers unterzubringen, durch den der Zuführpfad hindurchgeführt ist. In der Folge ist die Düsennadel, insbesondere im Bereich der Kontaktzone, mit dem unter Einspritzdruck stehenden Kraftstoff umspült, was die Kraftstoffversorgung des wenigstens einen Spritzlochs erheblich vereinfacht. Insbesondere kann auf Bohrungen mit festigkeitskritischen Überschneidungen verzichtet werden.

Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher das Verbindungselement die Nadelbauteile, z.B. den Nadelkörper und den Kolbenkörper, so miteinander verbindet, dass diese in der Kontaktzone axial spielfrei und/oder mit axialer Vorspannung aneinander anliegen. Durch diese Bauweise können zumindest axiale Relativbewegungen zwischen den Nadelbauteilen, z.B. Kolbenkörper und Nadelkörper, im Betrieb des Injektors vermieden werden.

Das Verbindungselement kann bei einer anderen Ausführungsform mit einem Verbindungsring oder mit zumindest zwei Verbindungsringsegmenten verschweißt sein, wobei sich der Verbindungsring bzw. die Verbindungsringsegmente axial am jeweiligen Nadelbauteil, z.B. am Nadelkörper bzw. am Kolbenkörper, abstützen. Auf diese Weise lässt sich das Verbindungselement fest z.B. mit dem Nadelkörper bzw. mit dem Kolbenkörper verbinden, ohne dass hierzu eine direkte Schweißverbindung am Nadelkörper bzw. am Kolbenkörper ausgebildet werden muss. Dies ist dann von Vorteil, wenn der Nadelkörper bzw. der Kolbenkörper zum Anbringen einer Schweißverbindung ungeeignet ist, beispielsweise aufgrund der vorliegenden Materialkombinationen, aufgrund einzuhaltender Herstellungstoleranzen oder aufgrund zu vermeidender Gefügeänderungen.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile des erfindungsgemäßen Injektors ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.

Zeichnungen

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Injektors sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Es zeigen, jeweils schematisch,

1 und 2 jeweils einen stark vereinfachten prinzipiellen Längsschnitt durch einen Injektor bei verschiedenen Ausführungsformen.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Entsprechend den 1 und 2 umfasst ein Injektor 1 einen Injektorkörper 2, der beispielsweise einen Kolbenabschnitt 3 und einen Nadelabschnitt 4 aufweist. Üblicherweise sind der Nadelabschnitt 4 und der Kolbenabschnitt 3 mit Hilfe eines hier nicht darstellten Verbindungselements, insbesondere nach Art einer Überwurfmutter, fest miteinander verbunden. Der Injektorkörper 2 weist in seinem Nadelabschnitt 4 wenigstens ein Spritzloch 5 auf, durch das Kraftstoff in einen Einspritzraum 6 einspritzbar ist. Der Injektorkörper 2 enthält einen Zuführpfad 7 der dem wenigstens einen Spritzloch 5 unter Einspritzdruck stehenden Kraftstoff zuführt. Hierzu ist der Injektor 1 über den Zuführpfad 7 an eine Kraftstoffhochdruckleitung 8 angeschlossen, die ebenso wie der Injektor 1 einen Bestandteil einer Kraftstoffeinspritzanlage darstellt, die bei einer Brennkraftmaschine, die insbesondere in einem Kraftfahrzeug angeordnet sein kann, zur Kraftstoffversorgung der einzelnen Zylinder dient. Sofern mehrere Injektoren 1 an die gleiche Kraftstoffhochdruckleitung 8 angeschlossen sind, handelt es sich um ein Common-Rail-System.

Der Injektor 1 umfasst außerdem eine Düsennadel 9, die im Inneren des Injektorkörpers 2 hubverstellbar angeordnet ist. Eine Hubrichtung der Düsennadel 9 erstreckt sich dabei parallel zu einer Längsmittelachse 10 der Düsennadel 9. Die Düsennadel 9 weist eine Nadelspitze 11 auf, die mit einem Nadelsitz 12, der am Nadelabschnitt 4 des Injektorkörpers 2 ausgebildet ist, zusammenwirkt. Die Düsennadel 9 steuert mit Hilfe ihrer Nadelspitze 11 die Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine Spritzloch 5. Wenn die Düsennadel 9 mit ihrer Nadelspitze 11 im Nadelsitz 12 sitzt, ist das wenigstens eine Spritzloch 5 vom Zuführpfad 7 getrennt. Hebt die Nadelspitze 11 vom Nadelsitz 12 ab, ist das wenigstens eine Spritzloch 5 mit dem Zuführpfad 7 verbunden, so dass Kraftstoff in den Einspritzraum 6 eingespritzt werden kann.

Außerdem umfasst der Injektor 1 eine Steuereinrichtung 49, mit deren Hilfe der Druck in einem Steuerraum 13 gesteuert werden kann. Die Steuereinrichtung 49 kann beispielsweise gemäß 1 beliebiger Art sein. Gemäß 2 kann es sich bei der Steuereinrichtung 49 auch um ein Magnetventil 14 handeln, das ein Ventilglied 15 und einen elektromagnetischen Stellantrieb 16 aufweist, mit dessen Hilfe das Ventilglied 15 verstellbar ist. Grundsätzlich sind auch andere Konstruktionen von Magnetventilen 14denkbar. Alternativ kann die Steuereinrichtung 49 auch einen Piezoaktuator aufweisen, um damit den Druck im Steuerraum 13 zu steuern.

Die Düsennadel 9 weist eine Steuerfläche 17 auf und zwar an einer von der Nadelspitze 11 abgewandten axialen Stirnseite. Die Steuerfläche 17 bildet eine axiale Begrenzung des Steuerraums 13. Der im Betrieb des Injektors 1 herrschende hydraulische Druck im Steuerraum 13 greift an der Steuerfläche 17 an und wirkt in einer Schließrichtung der Düsennadel 9, also in einer die Düsennadel 9 mit ihrer Nadelspitze 11 in den Nadelsitz 12 antreibenden Richtung. In der Folge führt ein Druckabfall im Steuerraum 13 zu einer Reduzierung der in Schließrichtung an der Düsennadel 9 angreifenden Kräfte, wodurch diese zum Öffnen angesteuert werden kann.

Die Düsennadel 9 ist aus mehreren Nadelbauteilen zusammengebaut. Im gezeigten Beispiel besteht die Düsennadel 9 ohne Beschränkung der Allgemeinheit aus zwei Nadelbauteilen, nämlich aus einem Nadelkörper 18 und aus einem Kolbenkörper 19. Der Nadelkörper 18 weist die Nadelspitze 11 auf und dient somit zum Steuern der Einspritzung durch das wenigstens eine Spritzloch 5. Der Nadelkörper 18 ist im Nadelabschnitt 4 angeordnet und darin insbesondere hubverstellbar gelagert. Des weiteren ist der Nadelkörper 18 einteilig und aus einem Stück hergestellt. Beim erfindungsgemäßen Injektor 1 ist auch der Kolbenkörper 19 einteilig und aus einem Stück hergestellt. Der Kolbenkörper 19 erstreckt sich innerhalb des Nadelabschnitts 3 und weist die Steuerfläche 17 auf. Nadelkörper 18 und Kolbenkörper 19 liegen in einer Kontaktzone 20 axial aneinander an. Um den Nadelkörper 18 am Kolbenkörper 19 zu befestigen, ist im Bereich der Kontaktzone 20 ein Verbindungselement 21 angeordnet, welches die Kontaktzone 20 axial übergreift. Der Injektorkörper 2 enthält außerdem einen Nadelraum 22, der sich hier im Kolbenabschnitt 3 und teilweise im Nadelabschnitt 4 erstreckt. Der Zuführpfad 7 ist durch diesen Nadelraum 22 hindurchgeführt, das heißt, dass im Nadelraum 22 unter Einspritzdruck stehender Kraftstoff vorliegt. Die Düsennadel 9 ist nun in diesem Nadelraum 22 angeordnet und erstreckt sich mit ihrem Kolbenkörper 19 und teilweise mit ihrem Nadelkörper 18 und somit zwangsläufig auch im Bereich der Kontaktzone 20 innerhalb des Nadelraums 22. Auch das Verbindungselement 21 ist somit im Inneren des Nadelraums 22 angeordnet. Da Nadelkörper 18 und Kolbenkörper 19 mit Hilfe des Verbindungselements 21 in axialer Richtung fest miteinander verbunden sind, kann der im Nadelraum 22 herrschende Hochdruck die beiden Bestandteile der Düsennadel 9 in axialer Richtung nicht voneinander trennen. Hierdurch bilden die beiden Bestandteile der Düsennadel 9 eine Einheit. Durch die separate Herstellung von Nadelkörper 18 und Kolbenkörper 19 lassen sich am einzelnen Bauteil engere Herstellungstoleranzen einhalten als dies beispielsweise bei einer von der Nadelspitze 11 bis zur Steuerfläche 17 einteiligen, aus einem Stück hergestellten Düsennadel 9 der Fall wäre. Des Weiteren ist es grundsätzlich möglich, im Bereich der Kontaktzone 20 beim Anbringen des Verbindungselements 21 Fertigungstoleranzen auszugleichen.

Da die Düsennadel 9 aus einteiligen Bauteilen zusammengebaut ist, die keinem Niederdruckraum ausgesetzt sind, ist die Düsennadel 9 leckagefrei.

Das Verbindungselement 21 ist vor vorzugsweise als Hülse ausgestaltet. Bei den hier gezeigten Ausführungsformen weist das Verbindungselement 21 jeweils einen radial nach innen vorstehenden Kragen 23 auf, über den das Verbindungselement 21 an einem der Nadelbauteile, hier am Nadelkörper 18 axial abgestützt ist. Hierzu ist am Nadelkörper 18 im Bereich der Kontaktzone 20 ein radial nach außen abstehender Bund 24 ausgeformt, den das Verbindungselement 21 axial übergreift, so dass ihr Kragen 23 besagten Bund 24 hintergreift. Zwischen Kragen 23 und Bund 24 wird somit eine axiale Formschlussverbindung hergestellt.

Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist das Verbindungselement 21 an ihrem vom Kragen 23 entfernten Ende mit einem Verbindungsring 25 verschweißt. Eine entsprechende Schweißnaht ist hier mit 26 bezeichnet und läuft vorzugsweise ringförmig geschlossen um. Besagter Verbindungsring 25 ist in axialer Richtung an einem der Körper 18, 19, hier am Kolbenkörper 19 abgestützt. Hierzu ist am Kolbenkörper 19 im Bereich der Kontaktzone 20 ein radial nach außen abstehender Bund 27 ausgeformt. An diesem Bund 27 ist der Verbindungsring 25 an einer vom Verbindungselement 21 abgewandten Seite axial abgestützt. Somit wird auch hier ein axialer Formschluss zwischen Kolbenkörper 19 und Verbindungsring 25 hergestellt. Beachtenswert ist hierbei, dass weder mit dem Nadelkörper 18 noch mit dem Kolbenkörper 19 eine Schweißverbindung hergestellt werden muss, um die beiden Körper 18, 19 sicher aneinander zu befestigen.

Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist das Verbindungselement 21 mit mehreren Verbindungsringsegmenten 28 verschweißt. Entsprechende Schweißverbindungen sind in 2 mit 31 bezeichnet. Die Verbindungsringsegmente 28 können sich zu einem, den jeweiligen Körper 18, 19, hier den Kolbenkörper 19 vollständig umgreifenden Ring vervollständigen. Beispielweise sind zwei Verbindungsringsegmente 28 als Halbringe ausgestaltet. Zur axialen Abstützung der Verbindungsringsegmente 28 am Kolbenkörper 19 ist an diesem beispielsweise eine Nut 29 ausgespart, in welche die Verbindungsringsegmente 28 radial eingesetzt sind. Innerhalb dieser Nut 29, die ringförmig ausgestaltet sein kann, stützen sich die Verbindungsringsegmente 28 an einer vom Verbindungselement 21 abgewandten Nutwand 30 axial ab. Bei dieser Bauweise kann auf den am Kolbenkörper 19 auszubildenden Bund 27 verzichtet werden, was insgesamt eine Bauweise mit reduziertem Querschnitt ermöglicht. Auch bei dieser Ausführungsform wird eine direkte Schweißverbindung mit einem der Körper 18, 19 vermieden.

Besonders vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen das Verbindungselement 21 die beiden Körper 18, 19 axial spielfrei und insbesondere mit axialer Vorspannung aneinander festlegt. Erreicht wird dies beispielsweise dadurch, dass das Verbindungselement 21 vor dem Verschweißen mit dem Verbindungsring 25 bzw. mit den Verbindungsringsegmenten 28 vorgewärmt wird, um sie thermisch zu dehnen. Nach dem Verschweißen baut der anschließende Temperaturausgleich zwischen Verbindungselement 21 und den Körpern 18, 19 die gewünschte Vorspannung auf.

Bei den Ausführungsformen der 1 und 2 ist der Kolbenkörper 19 jeweils mit wenigstens einem Gelenkabschnitt 32 ausgestattet. Ein derartiger Gelenkabschnitt 32 charakterisiert sich dadurch, dass er der Düsennadel 9 im Hinblick auf quer zur Längsmittelachse 10 orientierte Belastungen eine erhöhte Biegeweichheit gibt. Jeder Gelenkabschnitt 32 weist hierzu beispielsweise zumindest einen geradlinigen Steg 33 auf, der sich bezüglich der Längsmittelachse 10 radial erstreckt. Dabei verbindet der jeweilige Steg 33 zwei dazu axial benachbarte Axialabschnitte des Kolbenkörpers 19 miteinander. Im Bereich des jeweiligen Gelenkabschnitts 32 weist der Kolbenkörper 19 eine erhöhte Biegeelastizität bzw. Flexibilität um eine durch die Längsrichtung des jeweiligen Stegs 33 definierte Biegeachse auf. Bevorzugt weist der jeweilige Gelenkabschnitt 32 wie hier jeweils mindestens zwei Stege 33 auf, die axial voneinander beabstandet positioniert sind und die bezüglich der Längsmittelachse 10 zueinander um 90° versetzt orientiert sind. Hierdurch wird eine quasi kardanische Konfiguration erreicht, bei welcher der Kolbenkörper 19 im Bereich des jeweiligen Gelenkabschnitts 33 um alle Querachsen eine erhöhte, quasi räumliche Biegeelastizität aufweist. Mit Hilfe dieser erhöhten Elastizität kann der Kolbenkörper 19 Lageabweichungen zwischen dem Kolbenkörper 19 und Führungen bzw. Lagerungen des Injektorkörpers 2 ausgleichen. Hierdurch werden in der jeweiligen Führung bzw. Lagerung Querkräfte und damit einhergehender Verschleiß reduziert.

Die Stege 33, die sich vorzugsweise jeweils über den gesamten Durchmesser des Kolbenkörpers 19 im Bereich des jeweiligen Gelenkabschnitts 32 erstrecken, können beispielsweise dadurch hergestellt werden, dass am Kolbenkörper 19 an zwei diametral gegenüberliegenden Seiten zwei Aussparungen 34 eingearbeitet werden. Diese Aussparungen 34 sind dann durch den jeweiligen Steg 33 voneinander getrennt. Somit sind die Aussparungen 34 bezüglich einer Symmetrieebene, in welcher die Längsmittelachse 10 und der jeweilige Steg 33 liegen, spiegelsymmetrisch angeordnet.

Bei den hier gezeigten Ausführungsformen ist der Nadelkörper 18 im Nadelabschnitt 4 des Injektorkörpers 2 mittels einer Axialführung 35 gelagert. Mittels Anschliffflächen 36 ist dabei der Zuführpfad 7 durch die Axialführung 35 hindurchgeführt. Die Axialführung 35 definiert eine axiale Führungsrichtung, von der die Längsmittelachse 10 des Kolbenkörpers 19 im montierten Zustand geringfügig abweichen kann, was auf Herstellungstoleranzen zurückzuführen ist. Um nun die Querkräfte in dieser Axialführung 35 zu reduzieren, ist einer der Gelenkabschnitte 32 in einem an die Kontaktzone 20 angrenzenden Endabschnitt 37 des Kolbenkörpers 19 ausgebildet.

Des Weiteren ist bei den hier gezeigten Ausführungsformen der Kolbenkörper 19 im Bereich eines die Steuerfläche 17 aufweisenden Endabschnitts 38 in einer Führungshülse 39 mit einer Axialführung 40 hubverstellbar gelagert. Auch diese Axialführung 40 definiert eine Führungsachse, die geringfügig von der Längsmittelachse 10 des Kolbenkörpers 19 abweichen kann. Dementsprechend ist vorzugsweise auch im Bereich des der Steuerfläche zugeordneten Endabschnitts 38 ein solcher Gelenkabschnitt 32 ausgebildet, um auch in der Führungshülse 39 Querkräfte und Verschleiß zu reduzieren. Die hier gezeigten Ausführungsformen weisen jeweils genau zwei Gelenkabschnitte 32 auf.

Die Führungshülse 39 ist hier ortsfest an einer Zwischenplatte 41 angeordnet, insbesondere an der Zwischenplatte 41 angeschweißt oder daran integral ausgeformt.

Alternativ ist es ebenso möglich, die Führungshülse als Dichthülse 39 auszugestalten, die über die Axialführung 40 hubverstellbar am zugehörigen Endabschnitt 38 des Kolbenkörpers 19 gelagert ist. Die als Dichthülse wirkende Führungshülse 39 liegt dann axial an der Zwischenplatte 41 an. Die Führungs- oder Dichthülse 39 bildet eine radiale Begrenzung des Steuerraums 13. Die Zwischenplatte 41 bildet gegenüber der Steuerfläche 17 ebenfalls eine axiale Begrenzung des Steuerraums 13. Über einen Verbindungspfad 42 ist es der Steuereinrichtung 49 möglich, den Druck im Steuerraum 13 zu verändern.

Sofern die Führungshülse 39 als axial an der Zwischenplatte anliegende Dichthülse ausgestaltet ist, sind Relativbewegungen quer zur Längsmittelachse 10 zwischen der Führungshülse 39 und der Zwischenplatte 41 möglich, so dass dann grundsätzlich auf den in dem der Steuerfläche 17 zugeordneten Endabschnitt 38 ausgebildeten Gelenkabschnitt 32 verzichtet werden kann.

Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist der Verbindungspfad 42 beispielsweise durch wenigstens eine gedrosselte Bohrung realisiert. Über den Verbindungspfad 42 ist der Steuerraum 13 hier mit einem Kopplungsraum 43 hydraulisch gekoppelt. Die Steuereinrichtung 49 dient hier zur Steuerung des Drucks im Kopplungsraum 43. Über die hydraulische Kopplung zwischen Kopplungsraum 43 und Steuerraum 13 ergibt sich dadurch zwangsläufig eine indirekte Steuerung des Drucks im Steuerraum 13. Beispielsweise ist der Kopplungsraum 43 mit einem vergleichsweise drucklosen Rücklauf 44 verbunden bzw. verbindbar. Dabei ist diese Verbindung durch die Steuereinrichtung 49 zum Öffnen und Schließen betätigbar. Bei geschlossener Verbindung zwischen Kopplungsraum 43 und Rücklauf 44 herrscht im Kopplungsraum 43 und im Steuerraum 13 der Einspritzdruck. Erreicht wird dies beispielsweise durch einen die Führungshülse 39 durchdringenden Verbindungspfad 45, z.B. in Form wenigstens einer gedrosselten Bohrung, die den Steuerraum 13 mit dem Nadelraum 22 verbindet. Des Weiteren kann ein Verbindungspfad 46, z.B. in Form wenigstens einer die Zwischenplatte 41 durchdringenden Bohrung, vorgesehen sein, der eine hydraulische Kopplung zwischen dem Kopplungsraum 43 und dem Nadelraum 22 realisiert.

Zum Öffnen der Düsennadel 9 kann durch eine entsprechende Betätigung der Steuereinrichtung 49 die Verbindung zwischen Kopplungsraum 43 und Rücklauf 44 geöffnet werden. In der Folge fällt der Druck im Kopplungsraum 43 ab. Über den Verbindungspfad 42 fällt der Druck auch im Steuerraum 13 ab. In der Folge nehmen die in Schließrichtung wirksamen hydraulischen Kräfte an der Steuerfläche 17 ab, wodurch die Düsennadel 9 zum Abheben aus dem Nadelsitz 12 betätigt wird.

Zum Schließen der Düsennadel 9 wird die Verbindung zwischen Kopplungsraum 43 und Rücklauf 44 durch eine entsprechende Betätigung der Steuereinrichtung 49 wieder gesperrt. Folglich kann sich über die Verbindungspfade 42, 45, 46 wieder der Einspritzdruck im Kopplungsraum 43 und Steuerraum 13 aufbauen. Die Schließkräfte an der Steuerfläche 17 nehmen dann wieder entsprechend zu und treiben die Düsennadel 9 in Richtung Nadelsitz 12 an.

Gleichzeitig ist die Schließbewegung der Düsennadel 9 durch eine Schließdruckfeder 47 unterstützt. Besagte Schließdruckfeder 47 stützt sich einerseits axial am Kolbenkörper 19 ab, wozu an diesem ein entsprechender Bund 48 ausgebildet sein kann. Andererseits stützt sich die Schließdruckfeder 47 axial an der Führungshülse 39 bzw. an der Zwischenplatte 41 ab.


Anspruch[de]
Injektor einer Kraftstoffeinspritzanlage für eine Brennkraftmaschine, insbesondere in einem Kraftfahrzeug,

– mit einem Injektorkörper (2), der wenigstens ein Spritzloch (5) aufweist und in dem ein Zuführpfad (7) zur Versorgung des wenigstens einen Spritzlochs (5) mit unter Einspritzdruck stehendem Kraftstoff ausgebildet ist,

– mit einer im Injektorkörper (2) hubverstellbar gelagerten Düsennadel (9) zum Steuern einer Einspritzung von Kraftstoff durch das wenigstens eine Spritzloch (5),

– mit einer Steuereinrichtung (49) zum Steuern des Drucks in einem Steuerraum (13),

– wobei die Düsennadel (9) eine den Steuerraum (13) axial begrenzende Steuerfläche (17) aufweist, an der im Betrieb des Injektors (1) in Schließrichtung der Düsennadel (9) wirkende hydraulische Kräfte angreifen, derart, dass ein Druckabfall im Steuerraum (13) die Düsennadel (9) zum Öffnen ansteuert,

– wobei die Düsennadel (9) zumindest aus zwei Nadelbauteilen besteht, nämlich zumindest aus einem das wenigstens eine Spritzloch (5) steuernden, einteiligen und aus einem Stück hergestellten Nadelkörper (18) und einem die Steuerfläche (17) aufweisenden Kolbenkörper (19), wobei zumindest zwei Nadelbauteile in einer Kontaktzone (20) axial aneinander anliegen,

dadurch gekennzeichnet,

– dass der Kolbenkörper (19) einteilig und aus einem Stück hergestellt ist,

– dass zumindest zwei Nadelbauteile, z.B. der Kolbenkörper (19) und der Nadelkörper (18), mit einem die Kontaktzone (20) übergreifenden Verbindungselement (21) fest miteinander verbunden sind.
Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (21) einen radial nach innen vorstehenden Kragen (23) aufweist, der an einem radial nach außen abstehenden Bund (24) axial abgestützt ist, den das Verbindungselement (21) axial übergreift und der an einem der Nadelbauteile, z.B. am Nadelkörper (18) oder am Kolbenkörper (19), ausgebildet ist. Injektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (21) mit einem Verbindungsring (25) verschweißt ist, der an einer vom Verbindungselement (21) abgewandten Seite an einem radial nach außen abstehenden Bund (27) axial abgestützt ist, der an einem der Nadelbauteile, z.B. am Nadelkörper (18) oder am Kolbenkörper (19), ausgebildet ist. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (21) mit Verbindungsringsegmenten (28) verschweißt ist, die in eine an einem der Nadelbauteile, z.B. am Nadelkörper (18) oder am Kolbenkörper (19), ausgesparte Nut (29) eingesetzt und an einer vom Verbindungselement (21) abgewandten Nutwand (30) axial abgestützt sind. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (21) die beiden Nadelbauteile, z.B. den Nadelkörper (18) und den Kolbenkörper (19), so miteinander verbindet, dass sie in der Kontaktzone (20) axial spielfrei und/oder mit axialer Vorspannung aneinander anliegen. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolbenkörper (19) wenigstens einen Gelenkabschnitt (32) aufweist, in dem die Düsennadel (9) bezüglich quer zu ihrer Längsmittelachse (10) orientierten Biegebelastungen biegeweicher ist als in dazu benachbarten Abschnitten. Injektor nach Anspruch 6,

dadurch gekennzeichnet,

– dass der jeweilige Gelenkabschnitt (32) zumindest einen geradlinigen Steg (33) aufweist, der sich bezüglich einer Längsmittelachse (10) des Kolbenkörpers (19) radial erstreckt und der axial benachbarte Axialabschnitte des Kolbenkörpers (19) miteinander verbindet, und/oder

– dass der jeweilige Gelenkabschnitt (32) zumindest zwei Stege (33) aufweist, die axial zueinander beabstandet sind und die um die Längsmittelachse (10) des Kolbenkörpers (19) um 90° zueinander versetzt angeordnet sind, und/oder

– dass sich der jeweilige Steg (33) über den ganzen Durchmesser des Kolbenkörpers (19) erstreckt, und/oder

– dass der jeweilige Steg (33) dadurch ausgebildet ist, dass am Kolbenkörper (19) zwei Aussparungen (34) eingearbeitet sind, die bezüglich einer Symmetrieebene, in der die Längsmittelachse (10) des Kolbenkörpers (19) und der Steg (33) liegen, spiegelsymmetrisch angeordnet sind.
Injektor nach Anspruch 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet,

– dass der Nadelkörper (18) im Injektorkörper (2) mit Axialführung (35) gelagert ist,

– dass der Kolbenkörper (19) im Bereich eines die Steuerfläche (17) aufweisenden Endabschnitts (38) in einer Führungshülse (39) mit Axialführung (40) gelagert ist,

– dass die Führungshülse (39) den Steuerraum (13) radial begrenzt und an einer Zwischenplatte (41) ortsfest angeordnet ist, oder axial daran anliegt, wobei die Zwischenplatte (41) den Steuerraum (13) axial begrenzt,

– dass der Kolbenkörper (19) genau zwei solche Gelenkabschnitte (32) aufweist, wobei der eine Gelenkabschnitt (32) in einem an die Kontaktzone (20) angrenzenden Endabschnitt (37) und der andere Gelenkabschnitt (32) in dem der Steuerfläche (17) zugeordneten Endabschnitt (38) ausgebildet ist.
Injektor nach Anspruch 6 oder 7,

dadurch gekennzeichnet,

– dass der Nadelkörper (18) im Injektorkörper (2) mit Axialführung (35) gelagert ist,

– dass am Kolbenkörper (19) im Bereich des die Steuerfläche (17) aufweisenden Endabschnitts (38) eine Dichthülse (39) mit Axialführung (40) gelagert ist,

– dass die Dichthülse (39) den Steuerraum (13) radial begrenzt und axial an einer Zwischenplatte (41) anliegt, die den Steuerraum (13) axial begrenzt,

– dass der Kolbenkörper (19) genau einen solchen Gelenkabschnitt (32) aufweist, der in einem an die Kontaktzone (20) angrenzenden Endabschnitt (37) ausgebildet ist.
Injektor nach Anspruch 8 oder 9,

dadurch gekennzeichnet,

– dass eine Schließdruckfeder (47) vorgesehen ist, die sich einerseits am Kolbenkörper (19) und andererseits an der Dichthülse (39) oder an der Führungshülse (39) oder an der Zwischenplatte (41) abstützt, und/oder

– dass der Steuerraum (13) mit einem Kopplungsraum (43) hydraulisch gekoppelt ist, wobei die Steuereinrichtung (49) zum Steuern des Drucks im Kopplungsraum (43) ausgestaltet ist und darüber den Druck im Steuerraum (13) indirekt steuert.
Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 10,

dadurch gekennzeichnet,

– dass der Injektorkörper (2) einen Nadelraum (22) enthält, in dem die Düsennadel (9) angeordnet ist und in dem sich die Kontaktzone (20) befindet,

– dass der Zuführpfad (7) durch den Nadelraum (22) hindurchgeführt ist.






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