Kraftstoffinjektor mit einer auf dem Kegelventilsitz einer Düsennadel aufsitzenden Zentrierhülse als Führung für die Düsennadel

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffinjektor nach der Gattung des Patentanspruchs 1.

Bekannte Kraftstoffinjektoren dieser Art umfassen eine Düsennadel, die die Einspritzöffnungen verschließt oder freigibt, und einen Ventilkolben, auf den der im Steuerraum herrschende Druck wirkt. Der Ventilkolben ist mit der Düsennadel entweder direkt oder über einen hydraulischen Koppler bewegungsgekoppelt, der hinsichtlich Funktion kritisch ist und Kosten verursacht. Auch können auf die Düsennadel Querkräfte wirken, die zu einem hinsichtlich Symmetrie nicht optimalen Strahlbild des eingespritzten Kraftstoffs führen.

Offenbarung der Erfindung

Erfindungsgemäß sitzt eine die Düsennadel führende Zentrierhülse auf dem gleichen Kegel (Kegelventilsitz) auf wie die Düsennadel selbst, die dadurch optimal zentriert geführt ist und somit ein hinsichtlich Symmetrie optimiertes Strahlbild erzeugt. Die Düsennadel und der herkömmlich vorgesehene Ventilkolben können vorteilhaft als ein Bauteil, nämlich als „lange Nadel", ausgeführt werden.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die in den Figuren gezeigten Merkmale sind rein schematisch und nicht maßstäblich zu verstehen. Die einzige Figur zeigt einen Längsschnitt durch den erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor.

Ausführungsform der Erfindung

Der in Fig. 1 gezeigte Kraftstoffinjektor 1 wird üblicherweise bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern verwendet, wobei jedem dieser Zylinder ein solcher Injektor (Kraftstoffeinspritzventil) zugeordnet ist. Der Injektor 1 weist in an sich bekannter weise einen in einen Zylinderbrennraum der Brennkraftmaschine ragenden Injektorkörper 2 mit Einspritzöffnungen 3 sowie eine die Einspritzöffnungen 3 abhängig vom Druck in einem Steuerraum 4 öffnende und schließende Düsennadel (Ventilnadel) 5 auf. Der Steuerraum 4 ist über eine Zulaufdrossel (Z- Drossel) 6 dauerhaft an eine Hochdruck-Zulaufleitung (Hochdruckseite) 7 des Kraftstoffs angeschlossen. Zum Steuern des Einspritzvorgangs ist ein Steuerventil 8 in Form eines 2/2-Wegeventils vorgesehen, dessen verschiebbares Steuerventilglied 8a die Verbindung des Steuerraums 4 über eine Ablaufdrossel (A-Drossel) 9 mit einem Niederdruckraum (Niederdruckseite) 10 öffnet oder sperrt. Die Hochdruck- Zulaufleitung 7 ist mit einem nicht gezeigten Hochdruckspeicher (Common Rail) und der Niederdruckraum 10 mit einem nicht gezeigten Leckölablauf verbunden. Das Steuerventil 8 kann als Stellantrieb für das Steuerventilglied 8a insbesondere einen Magnetantrieb oder einen Piezoaktor aufweisen.

Die Düsennadel 5 ist in einer axialen Injektorbohrung 11 des Injektorkörper 2 unter Ausbildung eines Ringraums 12 angeordnet, der an die Hochdruck-Zulaufleitung 7 angeschlossen ist. Das in Fig. 1 obere Ende 5a der Düsennadel 5 ist in einer

Führungsbohrung 13 eines Ventilstücks 14 des Steuerventils 8 axial verschiebbar geführt und begrenzt in der Führungsbohrung 13 mit einer in Schließrichtung der Düsennadel 5 wirkenden Steuerfläche 15 den Steuerraum 4. Das Ventilstück 14 ist in der Injektorbohrung 11 mittels einer Ventilspannmutter 16 fixiert und weist die Z- und

A-Drosseln 6, 9 auf. Am unteren Ende 5b weist die Düsennadel 5 eine konische Dichtfläche 17 auf, die mit einem in der Injektorbohrung 11 vorgesehenen Kegelventilsitz 18 zusammenwirkt. Die Einspritzöffnungen 3 sind stromabwärts des Kegelventilsitzes 18 angeordnet. Das untere Ende 5b der Düsennadel 5 ist in einer Zentrierhülse 19 geführt, die ihrerseits auf dem Kegelventilsitz 18 aufsitzt und dadurch zentriert ist. Die auf dem Kegelventilsitz 18 aufsitzende Stirnseite der Zentrierhülse 19 ist konisch mit einem der Kegelfläche des Kegelventilsitzes 18 entsprechenden Konuswinkel ausgebildet sein. Die Zentrierhülse 19 ist durch eine Feder 20, die in der Injektorbohrung 11 angeordnet und am Injektorkörper 2 abgestützt ist, in zentrierte Anlage an den Kegelventilsitz 18 gedrückt. Durch die Zentrierhülse 19 ist die Düsennadel 5 direkt oberhalb des Kegelventilsitzes 18 geführt. Da die Zentrierhülse 19 auf dem gleichen Kegel aufsitzt wie die Düsennadel 5 selbst, wird die Düsennadel 5 optimal zentriert und querkraftfrei geführt und erzeugt somit ein hinsichtlich Symmetrie optimiertes Strahlbild des eingespritzten Kraftstoffs.

Da es sich bei dieser Injektorkonfiguration um eine Hochdruckhydraulik in leckagefreier Ausführung handelt, ist die Düsennadel 5 kraftausgeglichen. Damit der Injektor 1 eine ausreichend hohe Schließdynamik besitzt, ist unterhalb des Ventilstücks 14 in die Injektorbohrung 11 eine Drosselplatte 21 mit einer

Schließdrossel 22 eingebaut, über die der Ringraum 12 bzw. der Kegelventilsitz 18 mit der Hochdruck-Zulaufleitung 7 verbunden ist. Der Drosselwiderstand der Schließdrossel 22 ist größer als der Drosselwiderstand der Zulaufdrossel 6, wodurch der Druck im Steuerraum 4 immer größer als der am Kegelventilsitz 18 anstehende Druck ist, was zu einer Schließkraft führt. An der Drosselplatte 22 ist eine

Schließfeder 23 abgestützt, die die Düsennadel 5 in Richtung auf den Kegelventilsitz 18 vorspannt.

Die Funktionsweise des Injektors 1 ist aus dem Stand der Technik hinreichend bekannt und soll hier nur kurz angerissen werden. Für eine Einspritzung wird das Steuerventil 8 geöffnet und dadurch der Steuerraum 4 mit der Niederdruckseite 10 verbunden und somit druckentlastet. Die Düsennadel 4, an deren Dichtfläche 17 der im Ringraum 12 herrschende Kraftstoffdruck in öffnungsrichtung wirkt, hebt vom Kegelventilsitz 18 ab und gibt die Einspritzöffnungen 3 frei. Zur Beendigung der

Einspritzung wird das Steuerventil 8 geschlossen, und der Druck im Steuerraum 4 steigt erneut an und damit auch die in Schließrichtung wirkende hydraulische Kraft auf die Düsennadel 5, die dadurch in ihre Schließstellung gedrückt wird.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Injektorkörper 2 einteilig ausgeführt. Bei nicht gezeigten anderen Ausführungsformen kann der Injektorkörper mehrteilig mit einem Haltekörper, einem Düsenkörper und einer den Düsenkörper am Haltekörper festspannenden Düsenspannmutter ausgeführt sein.