Beschreibung

Titel Kraftstoffinjektor

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor mit einem mehrteiligen Injektorgehäuse, das einen Gehäusekopf und eine Ventilplatte einer Steuerventileinrichtung umfasst.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, das Einspritzverhalten eines Kraftstoffinjektors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, insbesondere bei einer Mehrfacheinspritzung von kleinen Einspritzmengen, zu verbessern.

Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffinjektor mit einem mehrteiligen Injektorgehäuse, das einen Injektorkopf und eine Ventilplatte einer Steuerventileinrichtung umfasst, dadurch gelöst, dass in dem Injektorgehäuse in axialer Richtung zwischen dem Gehäusekopf und der Ventilplatte ein ringraum- förmiges Dämpfungsvolumen vorgesehen ist, das mit Hochdruck beauf- schlagt ist. Durch das in den Kraftstoffinjektor integrierte Dämpfungsvolumen können unerwünschte Druckschwingungen im Injektorgehäuse, die einerseits durch einen Druckabfall während der Einspritzung und andererseits durch Druckstöße beim Schließvorgang hervorgerufen werden, reduziert werden.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsvolumen mehr als 1500 Kubikmilli-

meter beträgt. Durch ein so großes Dämpfungsvolumen können die unterwünschten Druckschwingungen wirksam unterdrückt werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsvolumen radial außen durch einen Rohrkörper begrenzt ist. Der Rohrkörper hat im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels mit einer Wandstärke von zwei bis drei mm.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Rohrkörper an mindestens einem Ende ein, vorzugsweise an beiden Enden jeweils ein, Schraubgewinde aufweist. Das eine Schraubgewinde dient vorzugsweise zur Befestigung des Gehäusekopfes an dem zugehörigen Rohrkörperende. Das Schraubgewinde an dem anderen Rohrkörperende dient vorzugsweise zur Befestigung eines Düsenkörpers an dem zugehörigen Rohrkörperende.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungsvolumen radial innen durch einen Hülsenkörper begrenzt ist. Der Hülsenkörper hat im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels, der vorzugsweise eine Wandstärke von 0,3 bis 0,5 mm aufweist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenkörper an einem Ende stoffschlüssig mit dem Gehäusekopf und/oder an dem anderen Ende stoffschlüssig mit einem weiteren Injektorgehäuseteil verbunden ist. Bei dem weiteren Injektorgehäuseteil handelt es sich vorzugsweise um einen Grundkörper eines hydraulischen übersetzers oder um die Ventilplatte.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenkörper radial innen einen Niederdruckraum begrenzt, der mit Niederdruck beaufschlagt ist. Der Niederdruck beträgt bis zu 60 bar.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass in dem von dem Hülsenkörper begrenzten Niederdruckraum ein Aktor der Steuerventileinrichtung und/oder ein hyd- raulischer übersetzer angeordnet sind/ist. Bei dem Aktor handelt es sich vorzugsweise um einen Piezoaktor.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekopf mindestens eine Hoch- druckanschlussstelle, mindestens eine Niederdruckanschlussstelle und/oder mindestens eine elektrische Anschlussstelle aufweist. Der Gehäusekopf ist vorzugsweise als Schmiedeteil ausgeführt. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusekopf mindestens einen Hoch- druckkanal und/oder mindestens einen Niederdruckkanal aufweist. Der Niederdruckkanal verbindet den von dem Hülsenkörper begrenzten Niederdruckraum, zum Beispiel über eine Rücklaufleitung, mit einem Druckentlastungsraum. Der Hochdruckkanal verbindet zum Beispiel einen externen Kraftstoff hochdruckspeicher beziehungsweise eine externe Kraftstoff hoch- druckquelle mit dem Dämpfungsvolumen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.

Zeichnung

Es zeigen:

Figur 1 ein Ende eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors im

Längsschnitt und

Figur 2 eine vereinfachte Schnittdarstellung eines Kraftstoffinjektors gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Längsschnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In Figur 1 ist ein Teil eines Kraftstoffeinspritzventils 1, das auch als Kraftstoffinjektor bezeichnet wird, im Längsschnitt dargestellt. Der Kraftstoffinjektor 1 dient zum Einbau in eine (nicht dargestellte) Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs und ist als Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von vorzugsweise Dieselkraftstoff ausgebildet.

Der Kraftstoffinjektor 1 umfasst ein Injektorgehäuse 4 mit einem Ventilsteuermodul 5 und einem Düsenmodul, das nur durch ein Bezugszeichen 6 angedeutet ist. Das Düsenmodul umfasst eine in einem Düsenkörper geführte Düsennadel, die zu einem Brennraum der Brennkraftmaschine führende Einspritzdüsen oder Einspritzlöcher des Kraftstoffeinspritzinjektors 1 steuert.

Das Injektorgehäuse 4 umfasst einen Gehäusekopf 8, der im eingebauten Zustand des Kraftstoffinjektors 1 vom Brennraum der Brennkraftmaschine abgewandt ist. Der Gehäusekopf 8 umfasst einen Anschlussstutzen 9 mit einer Hochdruckanschlussstelle 10 zum Anschließen einer (nicht dargestellten) Kraftstoffhochdruckleitung. Die Kraftstoffhochdruckleitung steht mit einem (nicht dargestellten) externen Kraftstoff hochdruckspeicher in Verbindung.

Durch einen Pfeil 11 ist angedeutet, dass der Kraftstoffinjektor 1 über den Gehäusekopf 8 mit Kraftstoff versorgt wird, der mit Hochdruck beaufschlagt ist. Der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff gelangt durch einen Hochdruckanschlusskanal 14, der durch den Gehäusekopf 8 verläuft, in einen Hochdruckraum 16 im Inneren des Injektorgehäuses 6. Der Hochdruckraum 16 wird auch als Dämpfungsvolumen bezeichnet.

Das Dämpfungsvolumen 16 ist in dem Injektorgehäuse 4 in radialer Richtung durch einen Rohrkörper 18 begrenzt. Der Rohrkörper 18 hat im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels mit einer bevorzugten Wandstärke von zwei bis drei mm. An einem Ende des Rohrkörpers 18 ist ein Außengewinde 21 ausgebildet. Das Außengewinde 21 ist benachbart zu einem Außengewinde 22 angeordnet, das radial außen an dem Gehäusekopf 8 ausgebildet ist. Die beiden Außengewinde 21, 22 dienen dazu, den Gehäusekopf 8 mit Hilfe eines Schraubelements 24 an dem Rohrkörper 18 zu befestigen. An dem anderen Ende des Rohrkörpers 18 ist ein Außengewinde 26 ausgebildet, auf das ein Schraubelement 28 aufgeschraubt ist. Das Schraubelement 28 dient dazu, das Düsenmodul 6 an dem Ventilsteuermodul 5 zu befestigen.

Zwischen der Ventilplatte 30 und dem Gehäusekopf 8 ist ein Aktor 31 an- geordnet. Der Aktor 31 stützt sich mit einem Ende an dem Gehäusekopf 8 ab. Das andere Ende des Piezoaktors 31 wirkt unter Zwischenschaltung eines hydraulischen übersetzers 34 mit einem (nicht dargestellten) Ventilschließglied einer Steuerventileinrichtung zusammen. Bei dem Aktor 31 handelt es sich vorzugsweise um einen Piezoaktor.

Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind der Aktor 31 und der hydraulische übersetzer 34 in einem Hülsenkörper 40 angeordnet. Der Hülsenkörper 40 hat im Wesentlichen die Gestalt eines Kreiszylindermantels, der den Aktor 31 und den hydraulischen übersetzer 34 in radialer Richtung umgibt. Die Wandstärke des Hülsenkörpers 40 beträgt vorzugsweise 0,3 bis 0,5 mm.

Ein Ende des Hülsenkörpers 40 ist mit Hilfe einer Schweißverbindung 41 stoffschlüssig mit dem Gehäusekopf 8 verbunden. Das andere Ende des Hülsenkörpers 40 ist mit Hilfe einer weiteren Schweißverbindung 42 stoffschlüssig mit einem Grundkörper 43 eines Kopplerzylinders 44 verbunden. Zwischen dem Grundkörper 43 des Kopplerzylinders 44 und der Ventilplatte 30 ist eine Dichtscheibe 46 angeordnet, um den Hochdruckraum 16 abzudichten.

In dem Kopplerzylinder 44 ist ein Ende eines Betätigungskolbens 48 hin und her bewegbar aufgenommen. An dem anderen Ende des Betätigungskolbens 48 ist ein (nicht dargestelltes) Schließelement der Steuerventilein- richtung angebracht. Die Steuerventileinrichtung dient dazu, den Druck in einem Steuerraum gezielt abzusenken, um die öffnungs- und Schließbewegung der Düsennadel in dem Düsenkörper zu steuern. Der Betätigungskolben 48 ragt in einen Kopplerraum 50, der in dem Kopplerzylinder 44 von einer Stirnfläche eines Stellkolbens 52 begrenzt wird. Von dem anderen Ende des Stellkolbens 52 geht ein Stellkolbenzapfen 54 aus, der mit seinem freien Ende an dem freien Ende eines Aktorzapfens 56 anliegt, der von dem Aktor 31 ausgeht.

Wenn der Aktor 31 bestromt wird, dann erfährt er eine Längenänderung, die über den Stellkolben 52, den Kopplerraum 50 und den Betätigungskolben 48 auf das Schließelement übertragen wird, so dass das Schließelement von einem zugehörigen Dichtsitz abhebt. Daraufhin wird eine Verbindung von dem Steuerraum an dem Betätigungskolben 48 vorbei in Druckentlastungskanäle 55, 57 freigegeben. über die Druckentlastungskanäle 55, 57 kann die zum öffnen der Düsennadel frei werdende Steuermenge aus dem Steuerraum entweichen.

Der Kopplerzylinder 44 ist von einer Stützkörperhülse 58 umgeben, die mit Durchbrüchen versehen ist, die den Durchtritt von Kraftstoff aus den Druckentlastungskanälen 55, 57 in einen Niederdruckraum 62 ermöglichen, der von dem Hülsenkörper 40 in radialer Richtung begrenzt wird. Die Stützkörperhülse ist zum Aktor 31 hin durch einen Stützkörperboden 59 abgeschlossen. Der Stützkörperboden 59 weist ein zentrales Durchgangsloch für den Stellkolbenzapfen 54 beziehungsweise den Aktorzapfen 56 auf.

Zwischen dem Stützkörperboden 59 und dem Aktor 31 kann eine Federeinrichtung eingespannt sein, die den Aktor 31 vorspannt. Es ist aber auch möglich, dass der Stützkörperboden 59 direkt an dem Aktor 31 anliegt. In diesem Fall ist es möglich, dass die Stützkörperhülse 58 elastisch federnd

ausgeführt und in axialer Richtung zwischen dem Aktor 31 beziehungsweise dem Stützkörperboden 59 und dem Grundkörper 43 des Kopplerzylinders 44 eingespannt ist.

Der Niederdruckraum 62 steht über eine Rücklaufleitung 63 mit einem (nicht dargestellten) Druckentlastungsraum in Verbindung. In dem Niederdruckraum 62 herrscht Niederdruck zwischen Null und 60 bar. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist in radialer Richtung zwischen dem Hülsenkörper 40 und dem Rohrkörper 18 ein Ringraum 64 ausgebil- det, der mit Hochdruck bis zu 2000 bar beaufschlagt ist. Die Stellerkette mit dem Aktor 31 inklusive des hydraulischen übersetzers 34 bleibt in dem Niederdruckraum 62 von dem Hochdruckraum 16 abgetrennt. Die Trennung der beiden Druckniveaus erfolgt durch den Hülsenkörper 40. Dadurch wird ein einfach zu montierendes Stellermodul geschaffen, das den Aktor 31 und den hydraulischen übersetzer 34 umfasst. In einer Nebenfunktion ermöglicht das erfindungsgemäße Stellermodul die Rückführung der Steuermengen innerhalb des Hülsenkörpers 40 beziehungsweise des Gehäusekopfs 8.

Darüber hinaus kann durch die Vormontage des Stellermoduls auch die Auflagefläche zwischen dem Gehäusekopf 8 und dem Aktor 31 vereinfacht werden. Damit die Dichtheit an der Auflagestelle zwischen dem Kopplergrundkörper 43 und der Ventilplatte 30 gewährleistet ist, kann entweder eine Weicheisenscheibe eingelegt oder an der Unterseite des Grundkör- pers 43 eine Beißkante vorgesehen werden. Die notwendige Pressung erfolgt durch die Elastizität des Hülsenkörpers 40 und druckunterstützt über die Differenz zwischen Hochdruck zu Niederdruck.

In Figur 2 ist angedeutet, dass der hydraulische übersetzer (34 in Figur 1) auch entfallen kann. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Schließelement 72 an dem Ende des Aktorzapfens 56 angebracht, der von dem Aktor 31 ausgeht. Ein Hülsenkörper 70 weist einen Bund 71 auf, der in axialer Richtung zwischen dem Rohrkörper 18 und der Ventilplatte 30 eingespannt ist.