COMMON-RAIL-INJEKTOR

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft einen Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in einem Common-Rail-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbergiff des Anspruchs 1.

[0002] 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 in dem Druckraum und an dem Steuerventil an. Wenn das Steuerventil öffnet, gelangt mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff an der gegen die Vorspannkraft der Düsenfeder abgehobenen Düsennadel vorbei in den Verbrennungsraum.

[0003] Bei herkömmlichen Injektoren, wie sie beispielsweise aus der DE 197 24 637 A1 oder der DE 197 32 802 A1 bekannt sind, kommen relativ lange Düsennadeln zum Einsatz. Im Betrieb wirken auf die Düsennadel infolge der hohen Drücke und der schnellen Lastwechsel sehr große Kräfte. Diese Kräfte führen dazu, dass die Düsennadel in Längsrichtung gedehnt und gestaucht wird. Das wiederum hat zur Folge, dass der Düsennadelhub in Abhängigkeit von der auf die Düsennadel wirkenden Kräfte variiert.

[0004] Aus der US 4,572,433 ist ein Injektor bekannt, bei dem ein brennraumfernes Ende der Düsennadel und eine Hülse einen Steuerraum begrenzen. Gleichzeitig wird die Düsennadel in dieser Hülse geführt. Die Hülse wiederum ist nicht direkt in dem Gehäuse des Injektors zentriert, sondern wird lediglich über die Düsennadelspitze und den Düsennadelsitz zentriert. Nachteilig an dieser Kosntruktion sind die indirekte Zentrierung der Führungshülse und der große axiale Abstand zwischen Düsennadelsitz und der Führung der Düsennadel an ihrem brennraumfernen Ende.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist es, einen Common-Rail-Injektor mit einem kleinen Bauvolumen bereitzustellen, der einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar ist. Insbesondere soll auch bei einer hohen Düsennadelgeschwindigkeit ein gutes Schließverhalten gewährleistet sein.

[0006] Die Aufgabe ist bei einem Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in einem Common-Rail-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

[0007] Die Hülse liefert den Vorteil, dass der Steuerraum und der Düsenfederraum am brennraumfernen Ende der Düsennadel kombiniert werden können, ohne dass das Volumen des Steuerraums von dem Bauraum der Düsenfeder abhängt. Deshalb ist es möglich, eine Düsenfeder mit einer hohen Federsteifigkeit einzubauen, die ein gutes Schließen der Düsennadel gewährleistet. Dadurch können die Einspritzzeit und der Einspritzzeitpunkt exakt festgelegt werden. Außerdem kann der Steuerraum sehr klein ausgeführt werden, was zu einem schnellen Ansprechverhalten des erfindungsgemäßen Injektors führt. Weiterhin besteht ein Zusammenhang zwischen der maximal erreichbaren Düsennadelgeschwindigkeit und dem Düsennadeldurchmesser. Um zu höheren Düsennadelgeschwindigkeiten zu kommen, was besonders beim Nadelschließen wichtig ist, muss der Düsennadeldurchmesser reduziert werden. Für eine Schließgeschwindigkeit von 1 m/sec ist bei einer akzeptablen Steuermenge ein Nadeldurchmesser von unter 3,5 mm³ nötig. Das ist technisch sehr aufwendig und daher teuer. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der Düsennadeldurchmesser frei gewählt werden und ist nicht abhängig von den Abmessungen der Düsenfeder. Im Vergleich zu herkömmlichen Düsennadeln kann der Innendurchmesser der Hülse kleiner als ein Führungsdurchmesser sein. In Folge dessen reduziert sich das Volumen des Steuerraums. Je kleiner das Steuerraumvolumen gewählt werden kann, desto reaktionsfreudiger ist der Injektor. Außerdem kann die Länge erheblich reduziert werden, was zu einem exakten Hubanschlag beiträgt.

[0008] Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Fläche der Hülse, die sich in Anlage an dem Injektorgehäuse befindet, eine Beißkante ausgebildet ist. Dadurch wird erreicht, dass der im Inneren der Hülse ausgebildete Steuerraum von dem die Hülse umgebenden Düsenfederraum getrennt bleibt.

[0009] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser der Hülse kleiner als der Führungsdurchmesser an der Düsennadel ist. Je kleiner das Steuerraumvolumen gewählt werden kann, desto reaktionsfreudiger ist der Injektor. Gemäß der vorliegenden Erfindung können der Innendurchmesser der Hülse und der entsprechende Außendurchmesser an der Düsennadel viel kleiner ausgeführt werden als bei herkömmlichen Injektoren.

[0010] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenfederraum über eine Bohrung mit dem Druckraum in Verbindung steht. Dadurch kann der komplette Umfang der Düsennadel zu Führungszwecken benutzt werden.

[0011] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Düsennadel zwischen dem Düsenfederraum und dem Druckraum mindestens eine ebene Fläche ausgebildet ist, an der vorbei Kraftstoff von dem Düsenfederraum in den Druckraum gelangen kann. Diese Ausführungsart bietet insbesondere in Bezug auf die Hochdruckfestigkeit Vorteile.

[0012] Weitere besondere Ausführungsarten der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufdrossel in die Düsennadel, die Hülse oder das Injektorgehäuse integriert ist. Die Zulaufdrossel dient dazu, Druckstöße im Betrieb zu verhindern.

[0013] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse an ihrem brennraumfernen Ende einen Bund aufweist. Der Bund bildet ein erstes Widerlager für die Düsenfeder.

[0014] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass an der Düsennadel eine Stufe ausgebildet ist, die einen Anschlag für einen Federteller bildet. Der Federteller bildet ein zweites Widerlager für die Düsenfeder.

[0015] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der Düsennadel eine Umfangsnut ausgespart ist, in der sich ein Haltering abstützt, der einen Anschlag für einen Federteller bildet. Bei dieser Ausführungsart können der Außendurchmesser der Düsennadel im Steuerraum und der Führungsdurchmesser der Düsennadel zwischen dem Düsenfederraum und dem Druckraum gleich groß sein. Das ist bei der Fertigung, z.B. durch Läppen, von Vorteil.

[0016] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering zweiteilig ist und in zusammengebautem Zustand durch den Federteller fixiert wird. Dadurch wird in einfacher Art und Weise ein Lösen des Federtellers im Betrieb verhindert.

[0017] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelhub durch den Abstand zwischen der Hülse und dem Federteller definiert ist. Dieser rein mechanische Düselnadelhubendanschlag liefert den Vorteil, dass der Düsennadelhub exakt reproduzierbar ist. Dadurch kann der Einspritzverlauf zuverlässig geformt werden. Ein sogenanntes hydraulisches Kleben wird vermieden.

[0018] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelhub und die Düsenfedervorspannung mit Hilfe von Distanzelementen einstellbar sind, die zwischen dem Federteller und dem Anschlag für den Federteller bzw. zwischen der Düsenfeder und den Widerlagern für die Düsenfeder angeordnet sind. Dadurch kann das Schließverhalten des Injektors verbessert werden.

[0019] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelhub durch den Abstand zwischen der brennraumfernen Stirnfläche der Düsennadel und dem Injektorgehäuse definiert ist. Diese Ausführungsart hat den Vorteil, dass sie fertigungstechnisch besonders einfach zu realisieren ist.

[0020] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der brennraumfernen Stirnfläche der Düsennadel und/oder in der gegenüberliegenden Fläche des Injektorgehäuses Ausnehmungen vorgesehen sind, deren Abmessungen an das Volumen des Steuerraums angepasst sind. Um im Betrieb des Injektors ein möglichst lineares Mengenkennfeld zu erzielen, ist es sinnvoll, den Düsennadelhubanschlag nicht rein hydraulisch auszuführen. Bei einem rein hydraulischen Düsennadelhubanschlag kann es vorkommen, dass die Düsennadel in der geöffneten Stellung auf einem Druckpolster "schwebt". Das kann zu Schwingungen der Düsennadel führen. Die Schwingungen wiederum ergeben nichtlineare Mengenkennfelder. Da es sich hierbei um eine dynamische Bewegung handelt, ergibt sich eine größere Toleranzabhängigkeit. Die Schwingungen der Düsennadel können abhängen von der Zulauf- und der Ablaufdrossel, der Reibung der Düsennadelführung, dem Steuerraumvolumen usw.. Bei einem rein mechanischen Anschlag wird eine Schwingung der Düsennadel zwar vermieden, allerdings ist dafür eine etwas größere Steuermenge erforderlich. Das wirkt sich ungünstig auf den Wirkungsgrad des Injektors aus. Durch die Ausnehmungen, die z.B. die Form von Kreuzschlitzen haben können, wird ein "halbhydraulischer" Anschlag geschaffen. Der beim Anschlag verbleibende Durchflussquerschnitt wird gerade so groß gewählt, dass eine Schwingung der Düsennadel zwar vermieden, die Steuermenge beim Endanschlag jedoch so weit wie möglich abgesenkt wird. Hierbei ist von Vorteil, dass der erfindungsgemäße Injektor keine Leckage hat, d.h. ohne Ansteuerung des Injektors wird keine Rücklaufmenge erzeugt.

[0021] Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass in der brennraumfernen Stirnfläche der Düsennadel mindestens eine axiale Bohrung vorgesehen ist, die mit mindestens einer radialen Bohrung in der Düsennadel in Verbindung steht. Diese Ausführungsart hat den Vorteil, dass sie unempfindlich gegen mechanisches Einlaufen ist, d.h. der Durchflussquerschnitt verändert sich über die Lebensdauer nicht.

[0022] Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene 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:

Fig. 1

ein erstes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch den Injektor mit einer Bohrung zwischen dem Düsenfederraum und dem Druckraum;

Fig. 2

ein zweites Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch den Injektor mit einer Abflachung an der Düsennadel zwischen dem Düsenfederraum und dem Druckraum;

Fig. 3

ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch den Injektor, wobei die Zulaufdrossel in die Düsennadel oder in das Injektorgehäuse integriert ist;

Fig. 4

ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch den Injektor mit einer Umfangsnut in der Düsennadel, in der sich ein Haltering abstützt, der einen Anschlag für einen Federteller bildet;

Fig. 5

eine Variante des in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiels mit einem zweiteiligen Haltering;

Fig. 6

die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie VI-VI in Fig. 5;

Fig. 7

ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch den Injektor mit Distanzelementen zur Einstellung des Düsennadelhubs und der Düsenfedervorspannkraft;

Fig. 8

ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch den Injektor mit Kreuznuten in der brennraumfernen Stirnfläche der Düsennadel;

Fig. 9

die brennraumferne Stirnfläche der Düsennadel aus Fig. 8 in der Draufsicht;

Fig. 10

ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch den Injektor mit Bohrungen in der brennraumfernen Stirnfläche; und

Fig. 11

ein weiteres Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch den Injektor mit einer Nut in dem Injektorgehäuse.

[0023] Das in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Injektors weist ein insgesamt mit 1 bezeichnetes Injektorgehäuse auf. Das Injektorgehäuse 1 umfasst einen Düsenkörper 2, der mit seinem unteren freien Ende in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Mit seiner oberen, brennraumfernen Stirnfläche ist der Düsenkörper 2 mittels einer Spannmutter 5 axial gegen einen Ventilkörper 3 und einen Injektorkörper 4 verspannt.

[0024] In dem Düsenkörper 2 ist eine axiale Führungsbohrung 6 ausgespart. In der Führungsbohrung 6 ist eine Düsennadel 8 axial verschiebbar geführt. An der Spitze 9 der Düsennadel 8 ist eine Dichtfläche ausgebildet, die mit einem Dichtsitz zusammenwirkt, der an dem Düsenkörper 2 ausgebildet ist. Wenn sich die Spitze 9 der Düsennadel 8 mit ihrer Dichtfläche in Anlage an dem Dichtsitz befindet, sind zwei Spritzlöcher 10 und 11 in dem Düsenkörper 2 verschlossen. Wenn die Düsennadelspitze 9 von ihrem Sitz abhebt, wird mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff durch die Spritzlöcher 10 und 11 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.

[0025] Ausgehend von der Spitze 9 weist die Düsennadel 8 drei Bereiche mit unterschiedlichen Durchmessern d₁, d₂ und d₃ auf. Der Durchmesser d₂ ist am größten und dient zur Führung der Düsennadel 8 in dem Düsenkörper 2. Der Durchmesser d₁ ist am kleinsten. In dem Abschnitt mit dem Durchmesser d₁ ist ein Bund 16 mit einer Abflachung 17 an seiner äußeren Umfangsfläche ausgebildet. Der Bund 16 bildet eine zweite Führung für die Düsennadel 1. Durch die Abflachung 17 in dem Bund 16 wird eine Strömungsverbindung in Längsrichtung der Düsennadel 1 von der einen Seite des Bundes 16 zur anderen Seite ermöglicht. Der Durchmesser d₃ ist größer als der Durchmesser d₁, aber kleiner als der Durchmesser d₂. Der Durchmesser d₃ wird auch als Steuerdurchmesser bezeichnet.

[0026] Die Düsennadel 8 ist mit Hilfe einer Düsenfeder 19 gegen den Düsennadelsitz im Bereich der Spritzlöcher 10 und 11 vorgespannt. Die Düsenfeder 19 ist in einem Düsenfederraum 20 angeordnet, in den ein Kraftstoffzulauf 21 mündet. Durch einen Pfeil 22 ist angedeutet, dass der Kraftstoffzulauf 21 aus einem (nicht dargestellten) Rail mit Kraftstoff versorgt wird, der mit Hochdruck beaufschlagt ist. Über eine Bohrung 23 gelangt der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff aus dem Düsenfederraum 20 in einen Druckraum 24. Der Druckraum 24 steht über einen Ringraum 25 mit den Spritzlöchern 10 und 11 in Verbindung, wenn die Düsennadel 1 entgegen der Vorspannkraft der Düsenfeder 19 von ihrem Sitz abgehoben ist.

[0027] Infolge des Größenunterschiedes zwischen dem Durchmesser d₂ und dem Durchmesser d₃ ergibt sich an der Düsennadel 8 eine Stufe, die einen Anschlag für einen Federteller 26 bildet. Über den Federteller 26 wird die Vorspannkraft der Düsenfeder 19 auf die Düsennadel 8 übertragen. Das andere Ende der Düsenfeder 19 stützt sich an einem Bund 27 ab, der an einer Hülse 28 ausgebildet ist. Der Innendurchmesser der Hülse 28 ist geringfügig größer als der Steuerdurchmesser d₃ der Düsennadel 8. Die Abmessungen der Durchmesser sind so gewählt, dass die Hülse 28 relativ zu der Düsennadel 8 unter Dichtwirkung verschiebbar ist. Infolge der Vorspannkraft der Düsenfeder 19 wird die Hülse 28 mit einer Beißkante 29 gegen den Ventilkörper 3 gedrückt. Dadurch wird ein im Inneren der Hülse 28 vorgesehener Steuerraum 30, der durch die brennraumferne Stirnfläche der Düsennadel 8 begrenzt ist, gegenüber dem Düsenfederraum 20 abgedichtet.

[0028] Der Steuerraum 30 ist über eine Zulaufdrossel 31 mit dem Düsenfederraum 20 verbunden. Außerdem steht der Steuerraum 30 über eine Ablaufdrossel 32 mit einem (nicht dargestellten) Entlastungsraum in Verbindung. Die Verbindung des Steuerraums 30 mit dem Entlastungsraum hängt von der Stellung eines Steuerventilgliedes 33 ab.

[0029] Der in Fig. 1 dargestellte Injektor funktioniert wie folgt:

[0030] Über den Kraftstoffzulauf 21 gelangt mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in den Düsenfederraum 20. Von dort gelangt der mit Hochdruck beaufschlagte Kraftstoff einerseits über die Zulaufdrossel 31 in den Steuerraum 30 und andererseits über die Bohrung 23 in den Druckraum 24. Die Durchmesserverhältnisse sind in bekannter Weise so gewählt, dass sich die Düsennadel 8 infolge des Hochdruckes in dem Steuerraum 30 mit ihrer Spitze 9 in Anlage an dem Düsennadelsitz befindet. Wenn das Steuerventilglied 33 öffnet, wird der Steuerraum 30 druckentlastet, und die Düsennadelspitze 9 hebt von ihrem Sitz ab. Dann wird so lange mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff durch die Spritzlöcher 10 und 11 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt, bis das Steuerventilglied 33 wieder schließt. Das hat dann zur Folge, dass der Druck in dem Steuerraum 30 wieder ansteigt und die Düsennadel 8 mit ihrer Spitze 9 wieder gegen den zugehörigen Düsennadelsitz gedrückt wird.

[0031] Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel entspricht weitestgehend dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Einfachheit halber werden zur Bezeichnung gleicher Teile dieselben Bezugszeichen verwendet. Außerdem wird, um Wiederholungen zu vermeiden, auf die vorstehende Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen. Bei der ausführlichen Beschreibung der in den Fig. 3 - 11 dargestellten Ausführungsbeispiele wird analog vorgegangen.

[0032] Bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel fehlt eine Verbindungsbohrung zwischen dem Düsenfederraum 20 und dem Druckraum 24. Stattdessen ist in dem Abschnitt der Düsennadel 8 mit dem Durchmesser d₂ eine Abflachung 36 ausgebildet. Die Abflachung 36 sorgt für eine Verbindung zwischen dem Düsenfederraum 20 und dem Druckraum 24. Ansonsten gibt es keine Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen.

[0033] Das in Fig. 3 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die Zulaufdrossel nicht in der Hülse 28 angeordnet ist. Bei 38 ist in Fig. 3 angedeutet, dass die Zulaufdrossel in Form von Bohrungen unterschiedlicher Ausrichtungen und unterschiedlicher Abmessungen in die Düsennadel 8 integriert sein kann. Bei 39 ist angedeutet, dass die Zulaufdrossel auch in dem Ventilkörper 3 integriert sein kann.

[0034] Bei dem in Fig. 4 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel stützt sich der Federteller 26 nicht direkt auf der Düsennadel 8 ab, sondern nur indirekt über einen federnden Haltering 42 mit einem rechteckförmigen Querschnitt. Um ein Einsetzen des Halterings 42 in eine in der Düsennadel 8 ausgebildete Umfangsnut zu ermöglichen, ist der Haltering 42 geschlitzt ausgebildet.

[0035] In den Fig. 5 und 6 ist dargestellt, dass statt eines einteiligen, aufklipsbaren Halterings auch ein zweiteiliger Haltering 46 verwendet werden kann. Der Haltering 46 besteht aus zwei Ringhälften, die in die zugehörige Nut in der Düsennadel 8 gelegt und mit Hilfe des Federtellers 26 fixiert werden.

[0036] Bei dem in Fig. 7 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Hub nicht, wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, durch den Abstand H₁ der brennraumfernen Stirnfläche der Düsennadel 8 und der gegenüberliegenden Fläche des Ventilkörpers 3 begrenzt, sondern durch den Abstand H₂ zwischen der Hülse 28 und dem Federteller 26. In Fig. 7 ist außerdem zu sehen, dass der Hub H₂ durch eine Distanzscheibe 51 eingestellt werden kann. Die Distanzscheibe 51 ist zu diesem Zweck zwischen dem Absatz, der sich durch die Durchmesserdifferenz zwischen d₂ und d₃ ergibt, und dem Federteller 26 angeordnet. Darüber hinaus kann die Federvorspannkraft der Düsenfeder 19 mit Hilfe einer Distanzscheibe 50 eingestellt werden. Zu diesem Zweck ist die Distanzscheibe 50 zwischen der Düsenfeder 19 und dem Bund 27 der Hülse 28 angeordnet. Durch diese Einstellmöglichkeiten kann ein hydraulisches Kleben bzw. eine vollständige Druckbeaufschlagung der Düsennadel 8 in dem Steuerraum 30 unterbunden werden. Daraus resultiert ein besseres Schließverhalten des Injektors.

[0037] Bei den in den Fig. 8 - 11 dargestellten Ausführungsbeispielen ergibt sich der Düsennadelhub, wie bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, aus dem Abstand H₁ zwischen der Düsennadel 8 und dem Ventilkörper 3. Um zu verhindern, dass die Düsennadel 8 in der geöffneten Stellung auf einem Druckpolster schwebt, werden die folgenden Lösungsvorschläge bereitgestellt:

[0038] Bei dem in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel sind in der Stirnfläche 54 der Düsennadel 8 zwei Nuten 55 und 56 kreuzweise angeordnet. Dadurch wird ein rein mechanischer Anschlag der Nadeldüse realisiert. Wenn die Abmessungen der Nuten 54 und 55 an den Injektor angepasst werden, kann daraus ein "halbhydraulischer Anschlag" werden. Der beim Anschlag verbleibende Durchbruchsquerschnitt wird gerade so groß gewählt, dass eine Schwingung der Düsennadel 8 zwar vermieden, die Steuermenge beim Endanschlag jedoch so weit wie möglich abgesenkt wird.

[0039] Bei dem in Fig. 10 dargestellten Ausführungsbeispiel ist in der Stirnfläche 54 der Düsennadel 8 eine Drosselbohrung 58 parallel zur Längsachse der Düsennadel 8 angeordnet. Die Drosselbohrung 58 mündet in eine Bohrung 59, die sich quer zur Längsachse der Düsennadel 8 erstreckt. Bei der Bohrung 59 handelt es sich um eine Sackbohrung, die zu dem brennraumfernen, kegelstumpfartigen Ende der Düsennadel 8 hin geöffnet ist. Dieses Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass es unempfindlich gegen mechanisches Einlaufen ist.

[0040] Bei dem in Fig. 11 dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Nut 61 anstatt in der brennraumfernen Stirnfläche 54 der Düsennadel 8 in der gegenüberliegenden Fläche 62 des Ventilkörpers 3 ausgespart. Die Nut 61 hat die gleiche Funktion wie die Nuten 54 und 55 bei dem in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel.

Ansprüche

1. Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in einem Common-Rail-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine, der ein Injektorgehäuse (1) mit einem Kraftstoffzulauf (21) aufweist, der mit einem zentralen Kraftstoffhochdruckspeicher außerhalb des Injektorgehäuses (1) und über einen Düsenfederraum (20) mit einem Druckraum (24) innerhalb des Injektorgehäuses (1) in Verbindung steht, aus dem mit Hochdruck beaufschlagter Kraftstoff in Abhängigkeit von der Stellung eines Steuerventils (33) eingespritzt wird, das dafür sorgt, dass eine in einer Längsbohrung (6) des Injektors axial gegen die Vorspannkraft einer Düsenfeder (19), die in dem Düsenfederraum (20) aufgenommen ist, hin und her bewegbare Düsennadel (8) von einem Sitz abhebt, wenn der Druck in dem Druckraum (24) größer als der Druck in einem Steuerraum (30) ist, der über eine Zulaufdrossel (31, 38, 39) mit dem Kraftstoffzulauf verbunden ist, wobei der Steuerraum (30) von einer Hülse (28) begrenzt ist, die unter Dichtwirkung an dem brennraumfernen Ende der Düsennadel (8) verschiebbar ist und mit Hilfe der Düsenfeder (19) in Anlage an das Injektorgehäuse (1) gehalten wird, wobei die Düsennadel (8) drei Bereiche mit unterschiedlichen Durchmessern (d₁, d₂, d₃) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (8) in ihrem Bereich mit dem größten als Führungsdurchmesser ausgebildeten Durchmesser (d₂) in einem Düsenkörper (2) zwischen dem Düsenfederraum (20) und dem Druckraum (24) geführt ist.

2. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Fläche der Hülse (28), die sich in Anlage an dem Injektorgehäuse (1) befindet, eine Beißkante (29) ausgebildet ist.

3. Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innendurchmesser (d₃) der Hülse (28) kleiner als der Führungsdurchmesser (d₂) an der Düsennadel (8) ist.

4. Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenfederraum (20) über eine Bohrung (23) mit dem Druckraum (24) in Verbindung steht.

5. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an der Düsennadel (8) zwischen dem Düsenfederraum (20) und dem Druckraum (24) mindestens eine ebene Fläche (36) ausgebildet ist, an der vorbei Kraftstoff von dem Düsenfederraum (20) in den Druckraum (24) gelangen kann.

6. Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufdrossel (31, 38, 39) in die Hülse (28), die Düsennadel (8) oder das Injektorgehäuse (1) integriert ist.

7. Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse (28) an ihrem brennraumfernen Ende einen Bund (29) aufweist.

8. Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehendne Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Düsennadel (8) eine Stufe ausgebildet ist, die einen Anschlag für einen Federteller (26) bildet.

9. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass in der Düsennadel (8) eine Umfangsnut ausgespart ist, in der sich ein Haltering (42, 46) abstützt, der einen Anschlag für einen Federteller (26) bildet.

10. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltering (46) zweiteilig ist und in zusammengebautem Zustand durch den Federteller (26) fixiert wird.

11. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelhub (H₂) durch den Abstand zwischen der Hülse (28) und dem Federteller (26) definiert ist.

12. Common-Rail-Injektor nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelhub (H₂) und die Düsenfedervorspannung mit Hilfe von Distanzelementen (50, 51) einstellbar sind, die zwischen dem Federteller (26) und dem Anschlag für den Federteller bzw. zwischen der Düsenfeder (19) und den Widerlagern für die Düsenfeder (19) angeordnet sind.

13. Common-Rail-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelhub (H₁) durch den Abstand zwischen der brennraumfernen Stirnfläche (54) der Düsennadel (8) und dem Injektorgehäuse (1) definiert ist.

14. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der brennraumfernen Stirnfläche (54) der Düsennadel (8) und/oder in der gegenüberliegenden Fläche (62) des Injektorgehäuses (1) Ausnehmungen (55, 56; 61) vorgesehen sind, deren Abmessungen an das Volumen des Steuerraums (30) angepasst sind.

15. Common-Rail-Injektor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der brennraumfernen Stirnfläche (54) der Düsennadel (8) mindestens eine axiale Bohrung (58) vorgesehen ist, die mit mindestens einer radialen Bohrung (59) in der Düsennadel (8) in Verbindung steht.

Claims

1. Common-rail injector for the injection of fuel in common-rail injection system of an internal combustion engine, which common-rail injector has an injector housing (1) with a fuel inflow (21) which is connected to a central high-pressure fuel accumulator outside the injector housing (1) and, via a nozzle spring space (20), to a pressure space (24) inside the injector housing (1), out of which pressure space fuel acted upon by high pressure is injected as a function of the position of a control valve (33) which ensures that a nozzle needle (8), movable to and fro in a longitudinal bore (6) of the injector axially counter to the prestressing force of a nozzle spring (19) received in the nozzle spring space (20), lifts off from a seat when the pressure in the pressure space (24) is higher than the pressure in a control space (30) which is connected to the fuel inflow via an inflow throttle (31, 38, 39), the control space (30) being delimited by a sleeve (28) which is displaceable under sealing action on that end of the nozzle needle (8) remote from the combustion space and which is held in bearing contact against the injector housing (1) with the aid of the nozzle spring (19), the nozzle needle (8) having three regions with different diameters (d₁, d₂, d₃), characterized in that the nozzle needle (8) is guided, in its region with the largest diameter (d₂) designed as a guide diameter, in a nozzle body (2) between the nozzle spring space (20) and the pressure space (24).

2. Common-rail injector according to Claim 1, characterized in that a biting edge (29) is formed on that face of the sleeve (28) which is in bearing contact against the injector housing (1).

3. Common-rail injector according to one of the preceding claims, characterized in that the inside diameter (d₃) of the sleeve (28) is smaller than the guide diameter (d₂) on the nozzle needle (8).

4. Common-rail injector according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle spring space (20) is connected to the pressure space (24) via a bore (23).

5. Common-rail injector according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the nozzle needle (8) has formed on it, between the nozzle spring space (20) and the pressure space (24), at least one plane face (36) past which fuel can pass from the nozzle spring space (20) into the pressure space (24).

6. Common-rail injector according to one of the preceding claims, characterized in that the inflow throttle (31, 38, 39) is integrated into the sleeve (28), the nozzle needle (8) or the injector housing (1).

7. Common-rail injector according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve (28) has a collar (29) at its end remote from the combustion space.

8. Common-rail injector according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle needle (8) has formed on it a step which constitutes a stop for a spring plate (26).

9. Common-rail injector according to one of Claims 1 to 7, characterized in that, in the nozzle needle (8), a circumferential groove is cut out, in which is supported a holding ring (42, 46) which constitutes a stop for a spring plate (26).

10. Common-rail injector according to Claim 9, characterized in that the holding ring (42) is in two parts and is fixed in the assembled state by the spring plate (26).

11. Common-rail injector according to one of Claims 8 to 10, characterized in that the nozzle-needle stroke (H₂) is defined by the distance between the sleeve (28) and the spring plate (26).

12. Common-rail injector according to one of Claims 8 to 11, characterized in that the nozzle-needle stroke (H₂) and the nozzle-spring prestress are adjustable with the aid of spacer elements (50, 51) which are arranged between the spring plate (26) and the stop for the spring plate or between the nozzle spring (19) and the abutments for the nozzle spring (19).

13. Common-rail injector according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle-needle stroke (H₁) is defined by the distance between that end face (54) of the nozzle needle (8) remote from the combustion space and the injector housing (1).

14. Common-rail injector according to Claim 13, characterized in that recesses (55, 56; 61), the dimensions of which are adapted to the volume of the control space (30), are provided in that end face (54) of the nozzle needle (8) remote from the combustion space and/or in the opposite face (62) of the injector housing (1).

15. Common-rail injector according to Claim 13, characterized in that at least one axial bore (58), which is connected to at least one radial bore (59) in the nozzle needle (8), is provided in that end face (54) of the nozzle needle (8) remote from the combustion space.

Revendications

1. Injecteur à rampe commune pour injection de carburant dans un système d'injection à rampe commune d'un moteur à combustion interne, comportant un boîtier d'injecteur (1) avec une entrée de carburant reliée à un accumulateur central de carburant sous haute pression disposé à l'extérieur du boîtier d'injecteur (1), et par une chambre de ressort d'injecteur (20) à une chambre de pression (24) située à l'intérieur du boîtier d'injecteur (1) et d'où le carburant sous haute pression est injecté en fonction de la position d'une soupape de commande (33) servant à soulever une aiguille d'injection d'un siège en se déplaçant en va-et-vient dans un alésage longitudinal (6) de l'injecteur axialement contre la précontrainte d'un ressort d'injecteur (19) logé dans la chambre de ressort d'injecteur (20), quand la pression dans la chambre de pression (24) dépasse celle existant dans une chambre de commande (30) reliée par un étranglement d'entrée (31, 38, 39) à l'entrée de carburant, la chambre de commande (30) étant délimitée par une douille (28) qui peut coulisser avec étanchéité sur l'extrémité éloignée de la chambre de combustion de l'aiguille d'injecteur (8), en étant maintenue à l'aide du ressort de buse (19) en application sur le boîtier d'injecteur (1), l'aiguille d'injecteur (8) présentant trois zones de diamètres différents (d₁, d₂, d₃),
caractérisé en ce que
l'aiguille d'injecteur (8), dans sa zone présentant le plus grand diamètre (d₂) constituant le diamètre de guidage, est guidée dans un corps de buse (2) entre la chambre de ressort d'injecteur (20) et la chambre de pression (24).

2. Injecteur à rampe commune selon la revendication 1,
caractérisé en ce que
la surface de la douille (28) en appui sur le boîtier d'injecteur (1) comporte une arête coupante (29).

3. Injecteur à rampe commune selon la revendication 1 ou 2,
caractérisé en ce que
le diamètre interne (d₃) de la douille (28) est inférieur au diamètre de guidage (d₂) sur l'aiguille d'injecteur (8).

4. Injecteur à rampe commune selon une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la chambre de ressort d'injecteur (20) est reliée par un alésage (23) à la chambre de pression (23).

5. Injecteur à rampe commune selon une des revendications 1 à 3,
caractérisé en ce que
l'aiguille d'injecteur (8) comporte entre la chambre de ressort d'injecteur (20) et la chambre de pression (24) au moins une surface plane (36) le long de laquelle du carburant provenant de la chambre de ressort d'injecteur (20) peut parvenir à la chambre de pression (24).

6. Injecteur à rampe commune selon une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
l'étranglement d'entrée (31, 38, 39) est intégré à la douille (28), à l'aiguille d'injecteur (8) ou au boîtier d'injecteur (1).

7. Injecteur à rampe commune selon une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la douille (28) présente un collet (29) à son extrémité éloignée de la chambre de combustion.

8. Injecteur à rampe commune selon une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
l'aiguille d'injecteur (8) présente un gradin qui sert de butée à une coupelle de ressort (26).

9. Injecteur à rampe commune selon une des revendications 1 à 7,
caractérisé en ce que
dans l'aiguille d'injecteur (8) est creusée une rainure périphérique dans laquelle s'appuie une bague de maintien (42, 46) formant butée pour la coupelle de ressort (26).

10. Injecteur à rampe commune selon la revendication 9,
caractérisé en ce que
la bague de maintien (46) est en deux parties qui, à l'état assemblé, sont fïxées par la coupelle de ressort (26).

11. Injecteur à rampe commune selon une des revendications 8 à 10,
caractérisé en ce que
la course de l'aiguille d'injecteur (H₂) est définie par la distance séparant la douille (28) et la coupelle élastique (26).

12. Injecteur à rampe commune selon une des revendications 8 à 11,
caractérisé en ce que
la course de l'aiguille d'injecteur (H₂) et la précontrainte du ressort d'injecteur sont réglables à l'aide d'éléments espaceurs (50, 51) montés entre la coupelle élastique (26) et la butée de cette coupelle, et entre le ressort de l'injecteur (19) et les contrepaliers de ce ressort.

13. Injecteur à rampe commune selon une des revendications précédentes,
caractérisé en ce que
la course d'aiguille d'injecteur (H₁) est définie par la distance séparant la face frontale (54), éloignée de la chambre de combustion, de l'aiguille d'injecteur (8) et le boîtier d'injecteur (1).

14. Injecteur à rampe commune selon la revendication 13,
caractérisé en ce que
dans la face frontale (54) éloignée de la chambre de combustion, de l'aiguille d'injecteur (8) et/ou dans la surface (62) située en regard dans le boîtier d'injecteur (1), des évidements (55, 56 ; 61) ont des dimensions adaptées au volume de la chambre de commande (30).

15. Injecteur à rampe commune selon la revendication 13,
caractérisé en ce que
dans la face frontale (54) éloignée de la chambre de combustion, de l'aiguille d'injecteur (8), au moins un alésage axial (58) est relié à au moins un alésage radial (59) dans l'aiguille d'injecteur (8).

Zeichnung