COMMON-RAIL-INJEKTOR Stand der Technik Die Erfindung betrifft einen Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in einem Common-Rail- Einspritzsystem in einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Großdieselbrennkraftmaschine, mit einem Injektorgehäuse, das über einen Kraftstoffzulauf mit einem zentralen Hochdruckspeicher in Verbindung steht, der aus einem Kraftstofftank über eine Hochdruckpumpe mit Kraftstoff versorgt wird, der in Abhängigkeit von der Stellung eines in das Injektorgehäuse integrierten 3/2- Wege-Magnetventils von dem Hochdruckspeicher in eine Hochdruckbohrung einer Einspritzdüse gelangt, die in das Injektorgehäuse integriert ist und eine Düsennadel umfaßt, die gegen die Vorspannkraft einer Düsenfeder axial verschiebbar ist, die in einem Düsenfederraum aufgenommen ist, wobei das 3/2-Wege-Magnetventil einen zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Ventilstellung hin-und herbewegbaren Steuerkolben aufweist, der an dem einen seiner beiden Enden mit einem Anker gekoppelt ist und dessen anderes Ende in einen drucklosen Raum ragt, wobei in der geöffneten Ventilstellung der Kraftstoffzulauf mit der Hochdruckbohrung der Einspritzdüse in Verbindung steht, und wobei in der geschlossenen Ventilstellung der Kraftstoffzulauf durch den Steuerkolben verschlossen ist und die Hochdruckbohrung der Einspritzdüse mit einem

Kraftstoffablauf und dem drucklosen Raum in Verbindung steht. Ein derartiger Injektor ist aus der DE 43 41 543 bekannt.

In Common-Rail-Einspritzsystemen fördert eine Hochdruckpumpe den Kraftstoff in den zentralen Hochdruckspeicher, der als Common-Rail bezeichnet wird. Von dem Hochdruckspeicher führen Hochdruckleitungen zu den einzelnen Injektoren, die den Motorzylindern zugeordnet sind. Die Injektoren werden einzeln von der Motorelektronik angesteuert. Der Raildruck steht an dem 3/2-Wege- Magnetventil an, das die Hochdruckbohrungen zur konventionellen Einspritzdüse drucklos hält. Erst bei einer Bestromung des Magneten öffnet das 3/2-Wege-Magnetventil die Verbindung vom Rail zur Einspritzdüse, und der Kraftstoff gelangt an der gegen die Kraft einer Ventilfeder angehobenen Düsennadel vorbei in den Verbrennungsraum.

Spritzbeginn und Spritzende werden also durch Beginn und Ende der Bestromung des Magneten bestimmt. Die Bestromungsdauer ist maßgebend für die Einspritzmenge.

Beim Schalten des 3/2-Wege-Magnetventils bewegt sich der Steuerkolben zwischen der geschlossenen und der geöffneten Ventilstellung hin und her. Die Phase, in der sich der Steuerkolben zwischen der geöffneten und der geschlossenen Ventilstellung befindet, wird als Flugphase bezeichnet. Bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung an herkömmlichen Injektoren durchgeführten Versuchen sind bei hohen Einspritzdrücken von circa 1.500 bar in der Flugphase Instabilitäten in der Bewegung des Steuerkolbens festgestellt worden. Diese Instabilitäten sind insbesondere dann aufgetreten, wenn bei einer konstanten Drehzahl die Bestromung des Magneten variiert wurde. Die Instabilitäten können dazu führen, daß die Brennkraftmaschine in dem betroffenen Bereich nicht mehr korrekt arbeitet.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Bewegung des Steuerkolbens in der Flugphase zu optimieren.

Die Erfindung ist bei einem Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in einem Common-Rail- Einspritzsystem in einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer GroSdieselbrennkraftmaschine, mit einem Injektorgehäuse, das über einen Kraftstoffzulauf mit einem zentralen Hochdruckspeicher in Verbindung steht, der aus einem Kraftstofftank über eine Hochdruckpumpe mit Kraftstoff versorgt wird, der in Abhängigkeit von der Stellung eines in das Injektorgehäuse integrierten 3/2- Wege-Magnetventils von dem Hochdruckspeicher in eine Hochdruckbohrung einer Einspritzdüse gelangt, die in das Injektorgehäuse integriert ist und eine Düsennadel umfaßt, die gegen die Vorspannkraft einer Düsenfeder axial verschiebbar ist, die in einem Düsenfederraum aufgenommen ist, wobei das 3/2-Wege-Magnetventil einen zwischen einer geschlossenen und einer geöffneten Ventilstellung hin-und herbewegbaren Steuerkolben aufweist, der an dem einen seiner beiden Enden mit einem Anker gekoppelt ist und dessen anderes Ende in einen drucklosen Raum ragt, wobei in der geöffneten Ventilstellung der Kraftstoffzulauf mit der Hochdruckbohrung der Einspritzdüse in Verbindung steht, und wobei in der geschlossenen Ventilstellung der Kraftstoffzulauf durch den Steuerkolben verschlossen ist und die Hochdruckbohrung der Einspritzdüse mit einem Kraftstoffablauf und dem drucklosen Raum in Verbindung steht, dadurch gelöst, daß zwischen der Hochdruckbohrung und dem Kraftstoffablauf eine erste Drosselstelle angeordnet ist. Dadurch wird die Funktion des 3/2-Wege- Magnetventils unabhängig vom Absteuerimpuls. Mit der Drossel kann die Überströmmenge beim Schalten gesteuert werden.

Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch

gekennzeichnet, daß zwischen dem Kraftstoffablauf und dem drucklosen Raum eine zweite Drosselstelle angeordnet ist.

Durch die zweite Drosselstelle wird verhindert, daß in der Flugphase druckbeaufschlagter Kraftstoff in den drucklosen Raum gelangt. Das Einströmen von druckbeaufschlagtem Kraftstoff in den drucklosen Raum könnte ansonsten zu Druckimpulsen auf die Stirnfläche des Steuerkolbens führen.

Diese Druckimpulse würden der Ventilfederkraft entgegenwirken und könnten zu einer Funktionsstörung des 3/2-Wege-Magnetventils führen.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in das Injektorgehäuse eine Hülse zur Führung des Steuerkolbens eingesetzt ist. Die Hülse kann entweder mit oder ohne bereits montiertem Steuerkolben in das Injektorgehäuse eingebaut werden. Die Verwendung der Hülse hat den Vorteil, daß sie in der Fertigung viel einfacher bearbeitet werden kann als das Injektorgehäuse. Außerdem kann eine abgenutzte Hülse leicht durch eine neue Hülse ersetzt werden. Ein Austausch des Injektorgehäuses ist nicht mehr erforderlich.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in der Hülse im Bereich des Kraftstoffzulaufs, des Kraftstoffablaufs und der Verbindung zur Hochdruckbohrung jeweils eine Öffnung ausgespart ist, die in jeweils einen Ringraum mündet. Dadurch wird eine gute Verteilung des Kraftstoffs gewährleistet.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse aus einem Schnellarbeitsstahl mit einer höheren Härte als das Injektorgehäuse gebildet ist. Dadurch wird die Lebensdauer des Injektors deutlich erhöht.

Eine weitere besondere Ausführungart der Erfindung ist

dadurch gekennzeichnet, daß das Durchmesserspiel an den Drosselstellen 0,005 bis 0,05 mm beträgt. Diese Werte haben sich bei im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführten Untersuchungen als besonders vorteilhaft erwiesen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung im einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

In der Zeichnung zeigen : Figur 1 die Ansicht eines Längsschnitts durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Injektors ; Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Figur 1 ; und Figur 3 einen Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Injektors.

In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßer Injektor insgesamt mit 1 bezeichnet. Der Injektor 1 umfaßt ein Injektorgehäuse 2.

Durch einen Kraftstoffzulauf 3 gelangt mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in das Innere des Injektorgehäuses 2.

Je nachdem, ob sich ein 3/2-Wege-Ventil 4 in der geöffneten oder geschlossenen Stellung befindet, gelangt der Kraftstoff aus dem Kraftstoffzulauf 3 in eine Hochdruckbohrung 5. Die Hochdruckbohrung 5 führt zu einer

Einspritzdüse 6. Die Einspritzdüse 6 umfaßt eine Düsennadel 7, die durch eine Düsenfeder 8 gegen einen Düsennadelsitz gedrückt wird. Die Düsenfeder 8 ist in einem Düsenfederraum 9 angeordnet, der drucklos ist. Der sich im Betrieb in dem Düsenfederraum 9 ansammelnde Kraftstoff wird über einen Kraftstoffkanal 10 und eine Drossel 11 abgeführt.

In der geschlossenen Stellung des 3/2-Wege-Ventils 4 steht die Hochdruckbohrung 5 mit einem Kraftstoffablauf 12 in Verbindung. Das 3/2-Wege-Magnetventil 4 umfaßt einen Magneten 13, um einen Steuerkolben 14 gegen die Vorspannkraft einer Ventilfeder 16 hin-und herzubewegen.

Der Steuerkolben 14 ist mit einem Anker 15 gekoppelt, der mit den Magneten 13 zusammenwirkt.

Wie man in Figur 2 sieht, ist der Steuerkolben 14 in einer Bohrung 18 in dem Injektorgehäuse 2 aufgenommen. Zwischen dem Steuerkolben 14 und dem Injektorgehäuse 2 ist eine Hülse 19 angeordnet. Die Hülse 19 ist in das Injektorgehäuse 2 eingeschrumpft und dient zur axialen Führung des Steuerkolbens 14. Im Bereich des Kraftstoffzulaufes 3 ist in der Hülse 19 ein erster Ringraum ausgespart. Der Innendurchmesser der Hülse 19 ist auf den beiden Seiten des ersten Ringraums 20 unterschiedlich bemessen. Auf der zu der Ventilfeder 16 gewandten Seite ist der Innendurchmesser der Hülse 19 griser als auf der von der Ventilfeder 16 abgewandten Seite des ersten Ringraums 20. Auf der von der Ventilfeder 16 abgewandten Seite des ersten Ringraums 20 befindet sich also ein Abschnitt 21 mit einem etwas verkleinerten Innendurchmesser. Zwischen dem ersten Ringraum 20 und dem Abschnitt 21 ist ein erster Kegelsitz 22 ausgebildet.

Auf den Abschnitt 21 folgt ein zweiter Ringraum 23. Der zweite Ringraum 23 steht mit der Hochdruckbohrung 5 in Verbindung. Auf den zweiten Ringraum 23 folgt ein Abschnitt

24 der Hülse 19 mit dem gleichen Innendurchmesser wie auf der von dem ersten Ringraum 20 zu der Ventilfeder 16 hingewandten Seite der Hülse 19.

Auf das freie Ende des Steuerkolbens 14 ist eine Buchse 26 aufgesteckt und mithilfe einer Mutter 25 befestigt.

Zwischen der Buchse 26 und dem Abschnitt 24 der Hülse 19 ist eine erste Drosselstelle 27 ausgebildet. Es ist fertigungstechnisch und bezüglich des Montageaufwandes günstiger, die Mutter bzw. das Gewinde in die Buchse zu integrieren. Dann kann die Buchse 26 auf den Steuerkolben 14 aufgeschraubt werden und die Mutter 25 fällt weg.

Auf die erste Drosselstelle 27 folgt im Bereich des Kraftstoffablaufes 12 ein dritter Ringraum 28. Zwischen dem dritten Ringraum 28 und dem drucklosen Düsenfederraum 9 ist eine zweite Drosselstelle 29 ausgebildet.

In Figur 3 ist ein insgesamt mit 31 bezeichneter Injektor ausschnittsweise dargestellt. In einem Injektorgehäuse 2 ist ein Kraftstoffzulauf 3 in Längsrichtung des Injektorgehäuses 2 angeordnet. Der Kraftstoffzulauf 3 ist je nach Stellung eines 3/2-Wege-Magnetventils 4 geschlossen oder steht mit einer Hochdruckbohrung 5 in Verbindung. Die Hochdruckbohrung 5 führt zu einer in Figur 3 nicht dargestellten Einspritzdüse. In der geschlossenen Stellung des 3/2-Wege-Magnetventils 4 steht die Hochdruckbohrung 5 mit einem Kraftstoffablauf 12 in Verbindung. Das 3/2-Wege- Ventil 4 umfaßt einen Magneten 13, der einen Steuerkolben 14 mithilfe eines Ankers 15 gegen die Vorspannkraft einer Ventilfeder 16 betätigt. Solange der Magnet 13 nicht bestromt wird, sorgt die Ventilfeder 16 dafur, daß der Kraftstoffzulauf 3 verschlossen bleibt.

In eine Bohrung 18, die sich quer zur Längsachse des Injektors 31 erstreckt, ist eine Hülse 19 eingeschrumpft.

Die Hülse 19 hat die gleiche Funktion wie bei der vorab anhand der Figuren 1 und 2 beschriebenen Ausführungsform.

In der geschlossenen Stellung des 3/2-Wege-Ventils 4 ist ein erster Kegelsitz 22 geschlossen. Wenn der Magnet 13 bestromt wird, bewegt sich der Steuerkolben 14 gegen die Vorspannkraft der Ventilfeder 16 auf den Magneten 13 zu.

Dabei öffnet der erste Kegelsitz 22. Die Bewegung des Steuerkolbens 14 setzt sich solange fort, bis ein zweiter Kegelsitz 17 schließt. Zwischen der Hochdruckbohrung 5 und dem zweiten Kegelsitz 17 ist eine Drosselstelle 27 ausgebildet.