Stand der Technik : Aus dem Stand der Technik sind Injektoren fur Brennkraftmaschinen bekanntgeworden, die mit Mehrwegeventilen ausgestattet sein können. In der Regel werden zur Ansteuerung der Injektoren Magnetventile verwendet, mit denen sich sehr kurze Schaltzeiten erzielen lassen. Da die Injektoren in bestimmten Injektorbereichen mit Drucken bis zu 1600 bar beaufschlagt werden, um bei extrem hoch verdichtenden Dieselmotoren einen Einspritzvorgang zu erzielen, entstehen an den Flache, an denen durch bewegte Teile Relativbewegungen auftreten und an den Bauteilen, die Hochstdruckraumen von solchen mit relativ dazu gesehen niedrigeren Drucken trennen, Leckageverluste.

Die Leckageverluste treten von Einspritzvorgang zu Einspritzvorgang auf und können sich beispielsweise am Nadeldurchmesser und am Steuerschieberdurchmesser einstellen. Leckageverluste von Kraftstoff in den Brennraum der Zylinder einer Brennkraftmaschine können zum sogenannten "Nachdieseln"nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine führer, wenn beispielsweise an der in den Brennraum mundenden Dusennadel Leckageverluste

auftreten. Am gegenüberliegenden Ende des Injektors können sich die Leckageverluste hingegen ebensogut einstellen, etwa am als 2/2-Wege-Ventil dienenden Magnetventil.

Darstellung der Erfindung : Mit der erfindungsgemä#en Injektorlosung fur hochste Kraftstoffeinspritzdrucke lassen sich Leckageverluste von Einspritzvorgang zu Einspritzvorgang am Dusennadelsitz wirksam verhindern. Die im Bereich der Drossel am magnetseitigen Ende des Injektors auftretenden Verluste stellen lediglich sogenannte Magnetventilsteuermengenverluste dar, die liber eine Riicklaufleitung wieder in den Vorratstank zuruckgefordert werden können. Ist der Injektor nicht dem Systemdruck unterworfen, so wird durch eine am Magnetventil aufgenommene SchlieBfeder sichergestellt, dal3 die Hiilse und die Diisennadel in Richtung auf den Dusennadelsitz gednickt werden und dieser gegen den Brennraum abgeschlossen bleibt. Wird der Injektor hingegen mit Systemdruck beaufschlagt, so ermöglicht der durch den Abzweig in den Diisennadelsteuerraum unter Hochstdruck eintretende Kraftstoff, daB die in den Dusennadelsteuerraum hineinragende Dusennadel an ihrer Stirnseite ebenfalls mit dem hohen Kraftstoffsystemdruck beaufschlagt ist. Da der Durchmesser an der Diisennadel an dem steuerraumseitigen Ende grbber bemessen ist als am Dusennadelsitz, wird durch die Beaufschlagung des Dusennadelsteuerraums am Ende des Injektorkörpers eine Abdichtwirkung an der Seite der Duse erzielt.

Erst bei Bestromung des im Injektorkörper aufgenommenen Magnetventils folgt eine Drucksenkung im Dusennadelsteuerraum. Dies wird dadurch erzielt, dal3 die Drosselöffnung magnetventilseitig mit groBeren Durchmesser versehen ist, als die Zulaufdrossel zum Dusennadelsteuerraum am gegenuberliegenden Ende des Injektorkorpers. Der Druck im Dusennadelsteuerraum zwischen dem stirnseitigen Ende der Hulse und dem gegenuberliegenden Ende der Dusennadel sinkt ab, die

Dusennadel wird durch den am Dusenende nach wie vor anstehenden Hochdruck auf die steuerraumseitige Stimflache der Hulse zubewegt, der Einspritzvorgang begimlt. Das Ende des Einspritzvorgangs erfolgt durch einen in der Axialbohrung der Hiilse sich einstellenden DruckstoB nach Aufhebung der Bestromung des Magnetventils. Die nach SchlieBen des Magnetventils in der Axialbohrung der Hulse sich einstellende Druckwelle pflanzt sich durch diese bis in den Dusennadelsteuerraum fort und bewirkt ein blitzartiges Andrucken der Dusennadel an ihren Sitz am brennraumseitigen Ende der Duse. Diese auch als "hammer pipe effect"bezeichnete Druckerhöhung wirkt auf die dem Dusennadelsteuerraum zugewandte Seite der Dusennadel ein, deren Durchmesser grbber ist als der Durchmesser der Dusennadel am Dusennadelsitz. Die Diisennadel verschließt die Düsenöffnung durch die Druckerhohung in der Hiilse derart blitzartig, daB die Leckageverluste auf die Magnetventilsteuermenge begrenzt bleiben.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemä# vorgesehenen Lösung ist in dem Umstand zu erblicken, daB nur eine minimale Anzahl von Bauteilen am Injektor benötigt wird, im wesentlichen handelt es sich um die Duse, das Steuerventil, die Hülse und den Injektorkörper.

Zeichnung : Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend naher erläutert.

Es zeigt : Figur 1 einen Langsschnitt durch den Injektorkorper, der zulaufseitig mit dem Hochdrucksammelraum und ablaufseitig mit dem Vorratstank verbunden ist und

Figur 2 eine vergroBerte Darstellung des Dusennadelsteuerraums zwischen der den Injektorkörper durchsetzenden Hiilse und der Düsennadel.

Ausfuhrungsvarianten : In Figur 1 ist ein Längsschnitt durch einen Injektorkörper dargestellt, der zulaufseitig mit einem gemeinsamen Hochdrucksammelraum (common rail) verbunden ist und ferner liber eine drucklose Ablaufleitung mit einem Vorratstank in Verbindung steht.

Der Injektorkörper 1 ist von einer sich in seiner axialen Richtung erstreckenden Bohrung durchzogen, in die eine Hiilse 2 eingelassen ist. Die Hiilse 2 ihrerseits ist mit einer axialen Bohrung 17 versehen und ist in zwei Durchmesserbereiche mit relativ zum Injektorkörper unterschiedlichem Spiel unterteilbar. In einem ersten Durchmesserbereich 4, der sich im Injektorkörper 1 von einer Anlaufdrossel 16 im oberen Bereich zu einem Kegelsitzanschlag 11 im Bereich der Duse 5 erstreckt, hat die Hulse 2 im Injektorkörper 1 ein Spiel von > 0, 01 mm, wobei der Durchmesser der Bohrung 17 in der sich axial erstreckenden Hulse im Bereich von 1, 5mm liegt.

Im sich vom Kegelsitzanschlag 11 bis zur Hülsenstirnseite erstreckenden Durchmesserbereich 3 ist die Hulse 2 annahemd spielfrei gelagert und zwar mit einem Spiel von < 0, 01 mm, was sehr hohe Anforderungen an die Rundlaufgenauigkeit und die Bearbeitungsgiite des Hiilsenbauteils 2 stellt.

Der die Hulse 2 aufnehmende Injektorkörper 1 weist an seinem in den Brennraum einer Brennkraftmaschine hineinragenden Bereich eine Duse 5 auf, die ihrerseits eine Dusennadel 8 umschliel3t. Die Duse 5 kann mittels eines gestrichelt

dargestellten Zentrierstiftes 25 relativ zum Injektorkörper 1 ausgerichtet werden, wobei neben der Verwendung eines Zentrierstiftes 25 zur Ausrichtung auch andere Zentrierkorper verwendet werden können. Im oberen Bereich des Injektorkörpers 1 ist ein als Magnetventil 5 ausgebildetes 2/2-Wege-Ventil ausgefuhrt. Das Magnetventil 6 wirkt auf ein Kugelventil 15 ein, welches oberhalb der in den Injektorkörper 1 eingelassenen Hülse2 angeordnet, deren Drosselöffnung 16 verschließt. Das Magnetventil 6 ist liber eine Steuereinheit 19 ansteuerbar, die in Figur 1 nur schematisch angedeutet mit dem Magnetventil 6 verbunden ist und dieses ansteuert.

Die Beaufschlagung des Injektorkörpers 1 des Injektors fiir die Einspritzung von Kraftstoff unter Höchstdrücken von mehr als 1600 bar erfolgt uber eine Zulaufleitung 20. Uber den Hochdruckzulauf 20 ausgehend vom Hochdrucksammelraum 22 (common rail) stehen der Hochdrucksammelraum 22 uber die Zulaufmundung 20. 1 und die sich daran anschliebende Bohrung 20. 2 im Injektorkorper 1 miteinander in Verbindung. Aus einem Vorratstank 24 wird Kraftstoff mittels einer Hochdruckpumpe 23 in den Hochdrucksammelraum 22 gefordert, von dem die einzelnen an die verschiedenen Injektoren abzweigenden Hochdruckzulaufe 20 aufgenommen sind. In der dargestellten Ausfiihrungsvariante können iiber den Hochdrucksammelraum 22 (common rail) beispielsweise vier Injektoren an einer Brennkraftmaschine mit unter extrem hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgt werden. Daneben ist es naturlich ohne weiteres möglich am Hochdrucksammelraum 22 auch Abzweige zu sechs oder auch acht Injektoren fur 6-oder 8-Zylinder Brennkraftmaschinen vorzusehen.

Im oberen Bereich des Injektorkorpers 1 befindet sich das bereits erwähnte Magnetventil 6, welches am Kugelsitz 15 die Ablaufdrossel 16 der Hulse 2 verschließt bzw. bei Bestromung wieder freigibt. Bei der Freigabe der Ablaufdrossel 16 durch das Magnetventil 6 tritt eine wohldefinierte

Magnetventilsteuermenge an Kraftstoff durch diese Offnung 16 der sich axial erstreckenden Hülse 2 in den durch die VentilschlieBfeder 7 oberhalb des Kugelsitzes 15 ausgefullten Freiraum. Die Magnetventilsteuermenge gelangt durch die Bohrung 18 iiber den drucklosen Ablauf, ausgefiihrt als separate Bohrung im Injektorkörper 1 wieder zuruck in den Vorratstank 24 ; die Magnetventilsteuermenge stellt daher in diesem Sinne keinen Verlust dar, da sie wieder in den die Kraft. stofforderung ubernehmenden Teil des Einspritzsystems eintreten kann.

Zum Verschließen der Düse 5 im Bereich des Dusennadelsitzes 9 dient eine zwischen Magnetventil 6 und Kugelsitz 15 aufgenommene Feder 7, die die Kugel gegen die Ablaufdrossel 16 am oberen Ende der im Injektorkörper 1 aufgenommenen Hiilse 2 driickt. Am unteren Ende des Injektorkörpers 1 ist der Dusennadelsteuerraum 12 ausgebildet, der in Figur2 in vergroBertem MaBstab wiedergegeben ist.

Der Dusennadelsteuerraum 12 wird einerseits durch die steuerraumseitige Stirnfläche der Hülse 2 begrenzt, andererseits durch das der Düsenöffnung abgewandte Ende der Dusennadel 8. In den Dusennadelsteuerraum 12 mundet der Abzweig 13 von der Hochdruckleitung 20. 2, die den Injektorkorper 1 ausgehend von der Mündung 20. 1 durchzieht. Die Hochdruckbohrung 20. 2 erstreckt sich auf die Diise 5 zulaufend durch den Injektorkörper 1, der beispielsweise durch einen Zentrierstift 25 zur Duse 5 ausgerichtet werden kann. Verglichen mit dem Diisennadeldurchmesser 9 (vergleiche Figur 1) ist der Diisennadeldurchmesser 14 am Ende der Dusennadel 8 vergrößert ausgeführt.

Die Funktionsweise des in den Figuren 1 und 2 naher beschriebenen Injektors gemäß der vorliegenden Erfindung stellt sich nun wie folgt dar :

Solange das 2/2-Wege-Ventil-vorzugsweise ausgebildet als ein schnell schaltendes Magnetventil-nicht bestromt ist und der Systemdruck, d. h. der Hochdruck des Hochdrucksammelraums 22 nicht am Injektorkorper 1 ansteht, druckt die Schließfeder 7 oberhalb des Kugelsitzes 15 die im Injektorkörper 1 bewegbar gelagerte Hulse 2 in Richtung auf den Dusennadelsitz 9. Dadurch wird die Düsennadel 8 auf den Diisennadelsitz 9 gedriickt, so dal3 deren Offnung zum Brennraum verschlossen bleibt und es nicht zum ungewollten Austritt von Kraftstoff, d. h. zum,, Nachdieseln" kommen kann.

Wird nach dem Start der Brennkraftmaschine der Injektor mit dem am Hochdrucksammelraum 22 anstehenden Hochdruck von mehr als 1600 bar beaufschlagt, tritt der Kraftstoff uber die Zulaufmundung 20. 1 in die Zulaufbohrung 20. 2 des Injektorkorpers 1 ein. Der Kraftstoff steht dann einerseits am Dusennadelsitz 9 an, andererseits uber eine als Zulaufdrossel 13 wirkende Offnung auch am Dusennadelsteuerraum 12. Da der in den Dusennadelsteuerraum 12 hineinragende Durchmesserl4 des Endabschnitts der Dusennadel 8 groBer bemessen ist als der Durchmesser der Dusennadel 8 am Dusennadelsitz 9, ist die im Dusennadelsteuerraum 12 erzeugte Schließkraft grower als die am Dusennadelsitz 9 erzeugte der SchlieBkraft entgegenwirkende hydraulische Kraft-die Offnung der Diise 5 in die Brennkammer bleibt geschlossen.

Durch die Ansteuerung des Magnetventils 6 via Steuereinheit 19 gibt der Kugelsitz 15 die als Ablaufdrossel 16 wirkende Offnung an der Oberseite der in den Injektorkörper 1 eingelassenen Hülse 2 frei. Die Offnung 16 ist grogner dimensioniert als der Abzweig 13 von der Hochdruckbohrung 20. 2, wobei der Abzweig 13 in den Dusennadelsteuerraum 12 mundet und als Drossel wirkt.

Dadurch sinkt der Druck im Dusennadelsteuerraum 12 und die Dusennadel 8 bewegt sich mit ihrem Endabschnitt auf die Stirnseite 10 der Hulse 2 hinzu.

Dadurch gibt die Dusennadel 8 den Dusennadelsitz 9 frei-die Einspritzung in die

Brennkammer der Brennkraftmaschine beginnt. Das Einspritzende wird dadurch herbeigefuhrt, daB uber die Steuereinheit 19 die Bestromung des Magnetventils 6 aufgehoben wird. Der Kugelsitz 15 verschließt die Ablaufdrossel 16, die Magnetventilsteuermenge wird uber den drucklosen Ablauf 18 via den die SchlieBfeder 7 aufnehmenden Freiraum in den Vorratstank 24 zuruckgefordert.

Da die Bohrung 17 in der Hülse 2, die sich durch den Injektorkörper 1 erstreckt, in einem Durchmesser < 1, 5 mm ausgefiihrt ist, wird die hohe Stromungsgeschwindigkeit in der Bohrung 17 in eine hohe Druckwelle umgewandelt, die als Druckerhöhung in den Dusennadelsteuerraum 12 wirkt. Der dort schlagartig eintretende hohere Druck wirkt auf den Endabschnitt der Dusennadel 8 ein, genauer gesagt auf dessen Stirnflache 14 und bewegt diese in Richtung auf den Dusennadelsitz 9 zu. Der durch den"hammer pipe effect"in dem Dusennadelsteuerraum 12 schlagartig erhöhte Druck ist grbber als der am Diisennadelsitz 9 ohnehin anstehende kontinuierliche Hochdruck der Hochdrucksammelleitung 20. 1, i. e. als der Druck im common rail. Dadurch stellt sich im Injektorkörper 1 das SchlieBen der Dusenoffnung in den Brennraum ein.

Mit dieser Lösung lassen sich Leckageverluste auf die Magnetventilsteuermenge reduzieren, da an der brennraumseitigen Offnung der Duse 5 eine wirksame Abdichtung der Duse 5 gewährleistet ist. Die Magnetventilsteuermenge lauft in den Vorratstank 24 zuriick und ist nicht unwiederbringlich verloren, sondern kann erneut als Einspritzmenge komprimiert werden. Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Injektors laBt sich somit erheblich verbessern, wobei dies mit der minimal erforderlichen Anzahl von Bauteilen erfolgen kann.