Beschreibung Kraftstoffinjektor

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor mit einem Injektorgehäuse, in dem eine Düsennadel axial verschiebbar ist, die mit einem Ventilkolben zusammenwirkt, der ein Ende aufweist, das einem Ende der Düsennadel zugewandt ist.

Stand der Technik

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 20 867 Al ist ein Kraftstoffinjektor mit einer Düsennadel bekannt, die mit Hilfe einer Führungshülse mit ei- ner Druckstange gekoppelt ist.

Offenbarung der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Kraftstoffin- jektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der eine hohe Lebensdauer aufweist sowie einfach und kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffinjektor mit einem Injektorgehäuse, in dem eine Düsennadel axial verschiebbar ist, die mit einem Ventilkolben zusammenwirkt, der ein Ende aufweist, das einem Ende der Düsennadel zugewandt ist, dadurch gelöst, dass an

den einander zugewandten Enden Zentrier- und/oder Führungsflächen vorgesehen sind, die direkt aneinander anliegen. Die Zentrier- und/oder Führungsflächen ermöglichen den Ausgleich von Koaxialitätsab- weichungen, indem ein Ende das jeweils andere Ende führt beziehungsweise zentriert. Wenn die beiden Enden aufeinander zu bewegt werden, dann bewirken die Zentrier- und/oder Führungsflächen eine radial konzentrische Lage der beiden Enden zueinander. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass die aus dem Stand der Technik bekannte Führungshülse entfallen kann. Der Ventilkolben kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein und zum Beispiel eine Druckstange umfassen. Bei einer mehrteiligen Aus- führung mit Druckstange wird das der Düsennadel zugewandte Ende der Druckstange als Ende des Ventilkolbens betrachtet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstof- finjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende eine Erhöhung und das andere Ende eine Vertiefung aufweist. Die Form und/oder Gestalt der Erhöhung ist gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung so mit der Form und/oder Gestalt der Ver- tiefung abgestimmt, dass das Ende mit der Erhöhung in dem Ende mit der Vertiefung zentriert und/oder geführt wird.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende eine Zentrier- und/oder Führungsfläche in Gestalt eines Kegelstumpfs aufweist. Der Kegelstumpf kann als konusförmige Erhöhung oder als trichterförmige Vertiefung ausgeführt sein.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass das andere Ende eine gewölbte Zentrier- und/oder Führungsfläche aufweist. Die gewölbte Zentrier- und/oder Führungsfläche kann als Vertiefung nach innen oder als Erhöhung nach außen gewölbt sein.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass das eine Ende konkav und das andere Ende konvex ausgebildet ist. Dadurch kann die Flächenpressung gegenüber einem Kugel/Kegel-Kontakt reduziert werden. Die Lage der Mittelpunkte der Krümmungsra- dien der Zentrier- und/oder Führungsflächen ergibt sich aus den gewählten Krümmungsradien selbst und aus den gewählten Neigungswinkeln der gemeinsamen Tangente an der Berührungsstelle.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinj ektors ist dadurch gekennzeichnet, dass das konkave Ende einen größeren Krümmungsradius als das konvexe Ende aufweist. Neben einem jeweils konstanten Radius sind auch andere gekrümmte Schnittlinien möglich, die an der Kontaktstelle eine gemeinsame Tangente ausbilden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinj ektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung an dem Ende der Düsennadel vorgesehen ist und radial außen in eine ebene Auflagefläche übergeht. Die Auflagefläche bildet einen Anschlag für eine Düsenfeder oder eine Einstellscheibe, mit der die Vorspannkraft der Düsenfeder einge-

stellt werden kann. Vorzugsweise hat das Ende des Ventilkolbens einen geringeren Durchmesser als das Ende der Düsennadel. Vorzugsweise hat die Zentrier- und/oder Führungsfläche an dem Ende der Düsennadel die Gestalt eines Kegelstumpfs.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung an dem Ende des Ventilkolbens vorgesehen ist. Vorzugsweise haben die beiden Enden den gleichen Durchmesser.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zentrier- und/oder Führungsfläche an dem Ende des Ventilkolbens die Gestalt eines Kegelstumpfs aufweist. Die Zentrier- und/oder Führungsfläche bildet so eine trichterartige Vertiefung an dem Ende des Ventilkolbens.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffinjektors ist dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ventilkolben ein Auflagebund vorgesehen ist. Der Auflagebund bildet einen Anschlag für eine Düsenfeder oder eine Einstellscheibe, mit der die Vorspannkraft der Düsenfeder eingestellt werden kann .

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

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Es zeigen:

Figur 1 einen Ausschnitt eines Kraftstoffinjek- tors mit einem konvexen Ventilkolbenende, das mit einem kegelstumpfartigen Düsenna- delende gekoppelt ist, im Längsschnitt;

Figur 2 einen ähnlichen Ausschnitt wie in Figur 1 mit einem konvexen Düsennadelende, das mit einem kegelstumpfartigen Ventilkolbenende gekoppelt ist, im Längsschnitt;

Figur 3 eine stark vereinfachte Darstellung eines konkaven Ventilkolbenendes, das mit einem konvexen Düsennadelende gekoppelt ist, im Längsschnitt und

Figur 4 eine ähnliche Darstellung wie in Figur 3 mit einem konvexen Ventilkolbenende, das mit einem konkaven Düsennadelende gekoppelt ist, im Längsschnitt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

In den Figuren 1 bis 4 ist jeweils ein Ausschnitt eines Kraftstoffinjektors 1; 21 im Längsschnitt dargestellt. Der Kraftstoffinjektor 1; 21 umfasst ein Injektorgehäuse 2; 22 mit einem Düsenkörper 3; 23, in welchem eine Düsennadel 4; 24 hin und her bewegbar geführt ist.

Die Düsennadel 4; 24 öffnet und verschließt mit einem brennraumnahen Ende Spritzlöcher in dem Düsenkörper 3, durch welche Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor 1;21 in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

In den Figuren 1 und 2 sieht man jeweils ein brenn- raumfernes Ende 5; 25 der Düsennadel 4; 24, das einem Ende 15; 33 eines Ventilkolbens 16; 34 zuge- wandt ist und an diesem anliegt. Der Ventilkolben 16; 34 ist Teil eines Steuerventils, mit dessen Hilfe die öffnungsbewegung der Düsennadel 4; 24 gesteuert wird. Der Ventilkolben 16; 34 kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein, und zum Bei- spiel eine Druckstange umfassen, die mit ihrem brennraumnahen Ende an dem Düsennadelende 5; 25 anliegt .

Das in Figur 1 dargestellte Düsennadelende 5 weist ein zentrales Sackloch 6 auf, durch das sich eine gemeinsame Längsachse 8 der Düsennadel 4 und des Ventilkolbens 16 hindurch erstreckt. Das zentrale Sackloch 6 geht radial außen in eine kegelstumpfartige Vertiefung 10 über, die an dem Düsennadelende 5 eine Zentrier- und/oder Führungsfläche bildet. Die kegelstumpfartige Vertiefung 10 geht radial außen in eine ebene Auflagefläche 12 über.

An der Zentrier- und/oder Führungsfläche der kegel- stumpfartigen Vertiefung 10 liegt eine kugelab- schnittsförmige oder ballige Erhöhung 14 an, die an dem brennraumnahen Ende 15 des Ventilkolbens 16 ausgebildet ist. Dadurch wird der Ventilkolben 16 zentrisch zu der Düsennadel 4 geführt.

Der Durchmesser des Ventilkolbenendes 15 ist kleiner als der Durchmesser des Düsennadelendes 5. Auf der ebenen Auflagefläche 12 liegt eine Einstellscheibe 18 auf, die zwischen der ebenen Auflageflä- che 12 und einer Düsenfeder 17 eingespannt ist, die dazu dient, die Düsennadel 4 in ihre Schließstellung vorzuspannen. Durch die Dicke der Einstellscheibe 18 kann die Vorspannkraft der Düsenfeder 17 eingestellt werden.

In Figur 2 ist die gemeinsame Längsachse der Düsennadel 24 und des Ventilkolbens 34 mit 28 bezeichnet. Das brennraumferne Ende 25 der Düsennadel 24 hat die Gestalt eines Kugelabschnitts 30, der kon- vex nach außen gewölbt ist. In dem brennraumnahen Ende 33 des Ventilkolbens 34 ist ein zentrales Sackloch 32 ausgespart, das radial außen in eine kegelstumpfartige Vertiefung 35 übergeht, die an dem Kugelabschnitt 30 des Düsennadelendes 25 an- liegt. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der beiden Enden 25, 33 wird der Ventilkolben 34 automatisch zu der Düsennadel 24 zentriert.

An dem Ventilkolben 24 ist ein Auflagebund 36 aus- gebildet, der einen Anschlag für eine Einstellscheibe 38 bildet, die zwischen dem Auflagebund 36 und einer Düsenfeder 37 eingespannt ist, durch welche die Düsennadel 24 in ihre Schließstellung vorgespannt wird.

Um die Flächenpressung an der Kontaktstelle weiter abzusenken, kann von den in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungen der Kontaktgeometrie als Kugel/Kegel-Kontakt abgewichen werden. Im Rahmen

der vorliegenden Erfindung haben sich aneinander anliegende konkave und konvexe Stirnflächengeometrien als besonders vorteilhaft erwiesen.

In Figur 3 ist ein konkaves Ende eines Ventilkolbens 41 stark vereinfacht dargestellt. An dem konkaven Ende des Ventilkolbens 41 liegt ein konvexes Ende einer Düsennadel 42 an. Die gemeinsame Längsachse von Ventilkolben 41 und Düsennadel 42 ist mit 44 bezeichnet.

Die beiden in Figur 3 dargestellten Schnittlinien sind als Radien 45, 46 ausgeführt, wobei der Radius 46 des konkaven Ventilkolbenendes 41 größer als der Radius 45 des konvexen Düsennadelendes 42 ist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung liegt der Mittelpunkt des Radius 45 auf der Längsachse 44. Der Mittelpunkt des Radius 46 liegt gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung rechts von der Längs- achse 44.

In Figur 4 ist ein konvexes Ende eines Ventilkolbens 51 stark vereinfacht dargestellt. An dem konvexen Ventilkolbenende 51 liegt ein konkaves Ende einer Düsennadel 52 an. Die gemeinsame Längsachse von Ventilkolben 51 und Düsennadel 52 ist mit 54 bezeichnet .

Der Radius des konkaven Düsennadelendes 52 ist grö- ßer als der Radius des konvexen Ventilkolbenendes 51. Der Radius des konkaven Düsennadelendes 52 ist mit 55 bezeichnet. Der Radius des konvexen Ventilkolbenendes ist mit 56 bezeichnet. Der Mittelpunkt des Radius 56 liegt auf der Längsachse 54. Der Mit-

telpunkt des Radius 55 liegt rechts von der Längsachse 54.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung hat sich her- ausgestellt, dass bei den in den Figuren 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispielen Abweichungen von der Kreisform zulässig sind, solange an der Berührstelle die Krümmung des konvexen Teils größer ist als die des konkaven Teils . Eine invers ge- krümmte Form ist ebenfalls möglich. Eine derartig invers gekrümmte Form kann dargestellt werden, indem die Längsachsen 44; 54 in den Figuren 3 und 4 jeweils an den linken Bildrand verschoben werden.