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DE102014000451A1 - Kraftstoffinjektor - Google Patents

Kraftstoffinjektor Download PDF

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DE102014000451A1
DE102014000451A1 DE201410000451 DE102014000451A DE102014000451A1 DE 102014000451 A1 DE102014000451 A1 DE 102014000451A1 DE 201410000451 DE201410000451 DE 201410000451 DE 102014000451 A DE102014000451 A DE 102014000451A DE 102014000451 A1 DE102014000451 A1 DE 102014000451A1
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DE
Germany
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fuel injector
throttle
throttle body
plate module
housing plate
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE201410000451
Other languages
English (en)
Inventor
Bernhard Matyssek
Steffen Reinhard
Bernhard Armbruster
Marc Huß
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LOrange GmbH
Original Assignee
LOrange GmbH
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Publication date
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Abstract

Kraftstoffinjektor (1) mit einer in einem Gehäuse (17) des Kraftstoffinjektors (1) aufgenommenen Steueranordnung (3) für eine indirekte Hubsteuerung einer Düsennadel (13) des Kraftstoffinjektors (1),
wobei die Steueranordnung (3) ein Pilotventil (29) und einen Steuerraum (5) umfasst, sowie
– eine erste Strömungsweg (7), welche durch ein Gehäuseplattenmodul (9) des Kraftstoffinjektors (1) an den Steuerraum (5) geführt ist, und in welcher ersten Strömungsweg (7) eine Zulaufdrosselvorrichtung (11) gebildet ist; und
– eine zweite Strömungsweg (15), welche von dem Steuerraum (5) durch das Gehäuseplattenmodul (9) zu einer Niederdruckseite (ND) des Kraftstoffinjektors (1) führt, in welcher zweiten Strömungsweg (15) eine Ablaufdrosselvorrichtung (57) gebildet ist;
wobei
– der Kraftstoffinjektor (1) einen Drosselkörper (59) aufweist, an welchem die Zulaufdrosselvorrichtung (11) und/oder die Ablaufdrosselvorichtung (57) gebildet sind;
– der Drosselkörper (59) an dem Gehäuseplattenmodul (9) positionstreu fixiert aufgenommen ist.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, weiterhin insbesondere für eine Brennkraftmaschine.
  • Im Stand der Technik ist es bekannt, Steuerraum-Zulaufdrossel- und/oder -Ablaufdrossel an indirekt – via Steuerraum und Pilotventil – gesteuerten Kraftstoffinjektoren für insbesondere Common-Rail-Systeme an einer Drosselplatte (auch als Zwischenplatte bezeichnet) zu bilden. Alternativ hierzu existieren auch Lösungen, bei welchen die Zulaufdrossel in der Nadelführungshülse der Düsennadel veranlagt ist. Des Weiteren ist aus der nachveröffentlichten Anmeldung DE 10 2012 023 027.3 ein Kraftstoffinjektor mit einem ersten und einem zweiten Pilotventil bekannt, bei welchem eine erste und eine zweite Ablaufdrossel in einem Ventilkörper eines der Pilotventile gebildet sind, wobei der Ventilkörper in die Zwischenplatte eingebracht ist.
  • Insbesondere bei Ausgestaltungen des Kraftstoffinjektors gemäß der vorliegenden 1a und 1b, bei welchen die Zulaufdrossel mit Radialkomponente anströmbar inmitten der Platte zu fertigen ist, insbesondere mit einer der Strömungsrichtung entgegen gesetzten Bohrrichtung der Zulaufdrossel, ist der Grat an der Strömungseinlaufkante prozesssicher in nachteiliger Weise nur sehr aufwändig zu entfernen. Auch sind hierbei Durchmesser und Länge der Zulaufdrossel als auch die Verbindung zwischen dem Hochdruckraum und dem Steuerraum sehr aufwändig zu überprüfen und zu vermessen. Ähnliche Probleme können sich im Zusammenhang mit der Herstellung einer Ablaufdrossel ergeben.
  • Weiterhin in nachteiliger Weise wird die Drossel bei dem erforderlichen Härteprozess in ihrer Geometrie deutlich verändert, woneben aufgrund der komplizierten Gesamtgeometrie die die Drossel aufnehmende Platte nicht wie gewünscht aus Hartmetall herstellbar ist.
  • Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde, einen Kraftstoffinjektor anzugeben, welcher vorstehend genannte Nachteile überwindet und trotz komplizierter Drosselgeometrie dennoch einfach und robust herstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.
  • Erfindungsgemäß wird ein Kraftstoffinjektor vorgeschlagen, insbesondere zur Verwendung mit einem Common-Rail-Einspritzsystem. Der Kraftstoffinjektor kann für einen Single-Fuel-Betrieb eingerichtet sein oder als Mehrstoff-, z. B. Dual-Fuel-, Kraftstoffinjektor bereitgestellt sein. Bevorzugt wird der Kraftstoffinjektor mit einem Verbrennungsmotor bzw. einer Brennkraftmaschine in Form eines Groß(diesel)motors, zum Beispiel für ein Kraftfahrzeug wie etwa ein Schiff oder ein Nutzfahrzeug, oder zum Beispiel für eine stationäre Einrichtung wie ein Blockheizkraftwerk, z. B. auch für Industrieanwendungen, verwendet. Der Kraftstoffinjektor kann für einen Betrieb mit Dieselkraftstoff und/oder wenigstens einem davon verschiedenen Kraftstoff, zum Beispiel Schweröl, Biokraftstoff oder Brenngas vorgesehen sein, weiterhin kann der Kraftstoffinjektor z. B. für eine Wassereinspritzung, etwa für eine Ruß-NOX-Reduktion bereitgestellt sein.
  • Der Kraftstoffinjektor weist eine in einem Gehäuse des Kraftstoffinjektors (Injektorgehäuse) aufgenommene Steueranordnung für eine indirekte Hubsteuerung einer Düsennadel des Kraftstoffinjektors auf, welche Steueranordnung (für die indirekte Hubsteuerung) ein Pilotventil (Steuerventil) und einen Steuerraum umfasst. Das Pilotventil wird bevorzugt von einer Magnetaktuatorik, alternativ zum Beispiel von einer Piezoaktuatorik, des Injektors beherrscht.
  • Der Steuerraum kann auf übliche Weise mittels einer Nadelführungshülse bzw. -buchse des Injektors definiert sein.
  • Weiterhin umfasst die Steueranordnung (für die indirekte Hubsteuerung) einen ersten (Zulauf-)Strömungsweg, insbesondere in Form eines (Bohr-)Kanals, welcher – ausgehend von der Hochdruckseite des Injektors – durch ein Gehäuse(platten)modul des Kraftstoffinjektors (hindurch) an den Steuerraum geführt ist, und in welchem ersten Strömungsweg eine Zulaufdrossel(vorrichtung) gebildet ist. Die Zulaufdrosselvorrichtung ist bevorzugt als Drosselbohrung gebildet, insbesondere für eine Anströmung mit radialer Richtungskomponente.
  • Das Gehäuseplattenmodul ist bevorzugt ein an einem Düsenkörper des Kraftstoffinjektors deckelnd anliegendes Gehäusemodul, insbesondere eine Zwischenplatte, oder auch eine Ventilplatte oder Ventilgehäuse.
  • Die Steueranordnung umfasst (für die indirekte Hubsteuerung der Düsennadel) weiterhin auch einen zweiten (Ablauf-)Strömungsweg, welcher – insbesondere wiederum als (Bohr-)Kanal – von dem Steuerraum durch das Gehäuseplattenmodul (hindurch) zu einer Niederdruckseite (Leckage) des Kraftstoffinjektors führt, wobei in dem zweiten Strömungsweg eine Ablaufdrossel(vorrichtung) gebildet ist. Die Ablaufdrosselvorrichtung ist bevorzugt wiederum als Drosselbohrung gebildet, zum Beispiel innerhalb oder außerhalb des Gehäuseplattenmoduls bereitgestellt.
  • In kennzeichnender Weise weist der Kraftstoffinjektor weiterhin einen (insbesondere einteilig gebildeten) Drosselkörper auf, an welchem die Zulaufdrosselvorrichtung und/oder die Ablaufdrosselvorrichtung gebildet bzw. bereitgestellt ist, wobei bevorzugt insbesondere die Zulaufdrosselvorrichtung an dem Drosselkörper bereitgestellt bzw. gebildet ist oder die Zulaufdrosselvorrichtung und auch die Ablaufdrosselvorrichtung. Erfindungsgemäß ist der Drosselkörper an dem Gehäuseplattenmodul positionstreu fixiert aufgenommen.
  • Mit dieser vorteilhaften Ausgestaltung des Kraftstoffinjektors mit Drosselkörper, welcher Drosselkörper insbesondere ein mit Bezug auf das Gehäuseplattenmodul separat gefertigter Körper bzw. Baustein ist und als geometrisch einfaches Teil bereitgestellt werden kann, gehen diverse Vorteile einher. So ist es zum einen ermöglicht, einen Injektor bereitzustellen, bei welchem die Zulaufkante der Zulaufdrossel in beabsichtigter Weise unaufwändig gratfrei ausgeführt ist, insoweit als eine jeweilige Drosselbohrung, insbesondere mit radialer Anströmrichtungskomponente, nunmehr ausgehend von der – vor Aufnahme an dem Gehäuseplattenmodul ungehindert zugänglichen – Mantelfläche des Drosselkörpers ausgeführt werden kann, das heißt die Bohrrichtung kann nunmehr vorteilhaft der Strömungsrichtung (des Kraftstoffs durch die Drossel) entsprechen.
  • Weiterhin wird aufgrund der einfachen Geometrie des kleinteilig ausbildbaren und vorteilhaft einfach handhabbaren Drosselkörpers das Vermessen der am Drosselkörper aufgenommenen wenigstens einen Drossel vereinfacht (Durchmesser, Länge, Lagetoleranzen). Darüber hinaus kann – ebenfalls aufgrund der einfacheren Gesamtgeometrie des zu bearbeitenden Werkstücks – der Drosselkörper vorteilhaft unproblematisch – aus Werkzeugstahl oder Hartmetall gefertigt werden, allgemein z. B. aus einem relativ härteren Werkstoff mit Bezug auf den Stand der Technik oder z. B. das Gehäuseplattenmodul, mithin ergibt sich eine vorteilhaft verlängerte Standzeit der jeweiligen Drosselvorrichtung bzw. des Kraftstoffinjektors gegenüber Verschleiß.
  • Bevorzugte Ausgestaltungen des Kraftstoffinjektors sehen vor, dass der Drosselkörper mit dem Gehäuseplattenmodul kraftschlüssig, insbesondere form- und kraftschlüssig verbunden ist. Alternativ sind auch Verbindungsarten von Drosselkörper und Gehäuseplattenmodul denkbar, welche mit einem Stoffschluss einhergehen, zum Beispiel Schweißen, Laserschweißen, o. ä. (z. B. Schraubverbindung mit anschließendem Schweißschritt zur Fixierung).
  • Besonders bevorzugt ist der Drosselkörper, welcher z. B. hülsenförmige, bolzenförmige, pilzförmige oder davon verschiedene Form aufweisen kann, in einer Aufnahmeöffnung angeordnet, welche hierfür in bzw. an dem Gehäuseplattenmodul gebildet ist. Der erste und zweite Strömungsweg sind hierbei bevorzugt an die Aufnahmeöffnung durch das Gehäuseplattenmodul derart geführt, dass die kommunizierende bzw. strömungsmäßige Anbindung einer jeweiligen Drosselvorrichtung des Drosselkörpers ermöglicht ist.
  • Insbesondere bei einer Ausbildung des Drosselkörpers mit (in Einbringrichtung) gestuftem Außenprofil (z. B. gleich eines Bolzens mit Kopf) und der Anordnung in einer Aufnahmeöffnung des Gehäuseplattenmoduls mit korrespondierend gestuftem Innenquerschnitt kann der Drosselkörper mit hierüber definierter Einführtiefe in der Aufnahmeöffnung angeordnet werden, so dass der über die Zulaufdrossel und/oder Ablaufdrossel des Drosselkörpers geführte erste bzw. zweite Strömungsweg im Gehäuseplattenmodul vorteilhaft einfach zu realisieren ist. Z. B. können weiterhin auch korrespondierende Außen- und Innenkonturen (Drosselkörper/Aufnahmeöffnung) vorgesehen sein, welche neben der Definition der Einführtiefe auch die Relativdrehstellung vorgeben (z. B. Nut-Feder-Konturen).
  • Besonders bevorzugt und insbesondere unaufwändig bei der Injektorfertigung ist der Drosselkörper in das Gehäuseplattenmodul bzw. eine Aufnahmeöffnung desselben eingepresst. Der Drosselkörper kann hierfür bevorzugt als Stopfen (Einpressteil) bereitgestellt sein. Für ein definiertes Einbringen im Zuge eines Einpressens (bei welchem der Drosselkörper als Fügeteil und das Gehäuseplattenmodul als Basisteil wirkt) kann wiederum eine profilierte, insbesondere gestufte Außenkontur am Drosselkörper bzw. ein korrespondierend profilierter, insbesondere gestufter Innenquerschnitt der Einpressöffnung vorgesehen sein.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des Kraftstoffinjektors können vorsehen, dass der Drosselkörper aufgenommen an dem Gehäuseplattenmodul die Geometrie des Steuerraums mit definiert. Mit anderen Worten können via den unaufwändig zu fertigenden Drosselkörper auf einfache Weise auch bedarfsgerecht Steuerraum-Geometrien geschaffen werden.
  • Bei Ausführungsformen des Kraftstoffinjektors, welche von wenigstens einem Triggerelement im Steuerraum Gebrauch machen, z. B. gemäß der Druckschrift DE 10 2012 010 614 A1 , kann weiterhin vorgesehen sein, dass der an dem Gehäuseplattenmodul angeordnete Drosselkörper eine Steuerraum-Kontur oder Aufnahmeöffnung derart aufweist, dass z. B. ein Trigger-Federelement (i. e. der Drosselkörper bildet ein Federgehäuse) oder das wenigstens eine Triggerelement (Triggerplatte(n)) darin aufnehmbar ist.
  • Insbesondere Ausgestaltungsformen des Kraftstoffinjektors, bei welchen der Kraftstoffinjektor als Mehrstoffinjektor (zum Beispiel als Dual-Fuel-Kraftstoffinjektor) bereitgestellt ist, weiterhin insbesondere mit einer Mehrzahl von wie vorstehend erläuterten Düsennadeln/Steueranordnungen, ist der Mehrzahl von Steueranordnungen bevorzugt auch eine Mehrzahl von Drosselkörpern zugeordnet. Die Mehrzahl von Drosselkörpern kann sämtlich an einem einzigen Gehäuseplattenmodul bereitgestellt sein, z. B. an gleichen oder verschiedenen Seiten desselben angeordnet, insbesondere an einem den Düsenkörper deckelnden Gehäuseplattenmodul, z. B. einer Zwischenplatte, alternativ zum Beispiel an verschiedenen Gehäuseplattenmodulen, zum Beispiel an einer Zwischenplatte und an einem Ventilgehäuse. Ersichtlich ermöglicht die Ausgestaltung des Kraftstoffinjektors mit dem erfindungsgemäßen Drosselkörper aufgrund dessen müheloser Unterbringung am Injektor eine hohe Flexibilität im Hinblick auf die Positionierung jeweiliger Drosseln.
  • Vorgeschlagen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung weiterhin auch eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, insbesondere in Form eines Common-Rail-Systems, mit wenigstens einem wie vorstehend erläuterten Kraftstoffinjektor sowie eine damit gebildete Brennkraftmaschine.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
  • 1a exemplarisch und schematisch eine Schnittansicht aus dem Stand der Technik, welche eine Zulaufdrosselvorrichtung am Injektor näher veranschaulicht.
  • 1b exemplarisch und schematisch eine Schnittansicht aus dem Stand der Technik gemäß 1a, welche einen Ablaufkanal am Injektor näher veranschaulicht.
  • 2 exemplarisch und schematisch einen Kraftstoffinjektor in einer Schnittansicht gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.
  • 3 exemplarisch und schematisch eine Detailansicht des im Schnitt dargestellten Kraftstoffinjektors den Drosselkörper mit darin gebildeter Zulaufdrosselvorrichtung näher veranschaulichend.
  • 4 exemplarisch und schematisch eine weitere Detailansicht eines im Schnitt dargestellten Kraftstoffinjektors gemäß 3 den Drosselkörper mit darin gebildetem Ablaufdrosselkanal näher veranschaulichend.
  • 5 exemplarisch und schematisch einen Drosselkörper aufgenommen an einem Gehäuseplattenmodul gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung.
  • 6 exemplarisch und schematisch eine Detailansicht eines im Schnitt dargestellten Kraftstoffinjektors mit einem Drosselkörper gemäß 5 in einer Steueranordnung mit Triggerelement.
  • 7 exemplarisch und schematisch eine Draufsicht auf das Gehäuseplattenmodul mit daran angeordnetem Drosselkörper gemäß 5 und 6.
  • 8 exemplarisch und schematisch ein Gehäuseplattenmodul für einen Mehrstoff-Injektor mit zwei daran aufgenommenen Drosselkörpern im Schnitt gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform der Erfindung.
  • 9 exemplarisch und schematisch das Gehäuseplattenmodul mit daran aufgenommenen Drosselkörpern gemäß 8 in einer Draufsicht.
  • In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion. Gestrichene Bezugszeichen bezeichnen dabei Elemente aus dem Stand der Technik.
  • 1a und 1b zeigen je eine Detailansicht eines Kraftstoffinjektors 1' aus dem Stand der Technik, insbesondere einer Steueranordnung 3' desselben.
  • Die Steueranordnung 3' ist mittels eines Steuerraums 5' gebildet, an welchen ein erster Strömungsweg 7' ausgehend von der Hochdruck(HD)-Seite des Injektors 1' geführt ist. Der zum Steuerraum 5' führende erste Strömungsweg 7' ist (als Bohrkanal) durch eine Zwischenplatte 9' des Kraftstoffinjektors 1' hindurchgeführt gebildet, wobei gemäß 1a weiterhin eine Zulaufdrosselvorrichtung 11' in dem ersten Strömungsweg 7' gebildet ist.
  • Ersichtlich weist eine Einlaufrichtung der – mit relativ komplizierter Geometrie gebildeten und insoweit aufwändiger Fertigung einhergehenden – Zulaufdrossel 11' neben einer axialen Richtungskomponente (Hubrichtung der Düsennadel 13') auch eine nicht vernachlässigbare radiale Richtungskomponente auf, welche die gratfreie Herstellung der Zulaufdrossel 11' – im Zuge eines notwendigen Bohrens derselben entgegen der Einlaufrichtung – deutlich erschwert, s. 1a. Ein Grat an der Einlaufkante (Pfeil A) ist nach Bohren der Zulaufdrossel 11' in nachteiliger Weise aufwändig zu entfernen.
  • Mit Bezug auf 1b weist die Steueranordnung 3' weiterhin einen zweiten, vom Steuerraum 5' ausgehenden Strömungsweg 15' hin zur Niederdruckseite (ND) des Injektors 1' auf, wobei ein Teil des zweiten Strömungswegs 15' als seitens des Steuerraums 5' abmündender Ablaufkanal ebenfalls durch die Zwischenplatte 9' geführt ist.
  • 2 zeigt nunmehr einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor 1 exemplarisch in einer abgebrochenen Schnittansicht veranschaulicht. Der als Single-Fuel-Kraftstoffinjektor ausgebildete Kraftstoffinjektor 1 ist zur Verwendung mit z. B. Schweröl oder Dieselkraftstoff bereitgestellt, insbesondere zur Verwendung mit einem Common-Rail-Einspritzsystem.
  • Der Kraftstoffinjektor 1 umfasst ein Injektorgehäuse 17 (schraffiert), welches mittels eines Einzeldruckspeichers 19 gebildet ist (in welchem z. B. ein Mengenbegrenzungsventil 21 angeordnet ist). In den Einzeldruckspeicher 19, welcher der Pulsationsdämpfung im Rahmen von Einspritzvorgängen des Kraftstoffinjektors 1 dient, mündet weiterhin ein Kraftstoffeinlass 23 des Injektors 1 für hochdruckbeaufschlagten Kraftstoff, welcher von einer nicht dargestellten Kraftstoffeinspritzeinrichtung an den Injektor 1 versorgt werden kann (wozu die Kraftstoffeinspritzeinrichtung zum Beispiel eine Hochdruckerzeugungsvorrichtung aufweist (Hochdruckpumpe), zum Beispiel weiterhin einen Sammeldruckspeicher (Rail)). Alternativ zu dem dargestellten Kraftstoffinjektor 1 können selbstredend auch Ausgestaltungen des Injektors 1 ohne einen Einzeldruckspeicher 19 vorgesehen sein.
  • Das Injektorgehäuse 17 des Kraftstoffinjektors 1 ist weiterhin mittels eines Ventilgehäuses 25 gebildet, in welchem eine Aktuatorik 27 eines Pilotventils 29 des Kraftstoffinjektors 1 aufgenommen ist. Die Aktuatorik 27 ist zum Beispiel mittels eines Magnetpakets 31 und einem federbelasteten Anker 33 gebildet (magnetaktuierter Injektor 1; alternativ z. B. piezoaktuiert).
  • Verbunden mit dem Anker 33 ist ein über denselben hubverlagerbares Ventilglied 35 des Pilotventils 29, welches im Wirkverbund mit einem Ventilsitz 37 in Abhängigkeit seiner Hubstellung einen über das Pilotventil 29 geführten Strömungsweg 15 (nachfolgend als zweiter Strömungsweg 15 bezeichnet) zur Niederdruckseite (ND) des Kraftstoffinjektors 1 selektiv offen steuern kann. Das Pilotventil 29 kann hierbei z. B. als druckausgeglichenes oder druckbelastetes Ventil ausgeführt sein.
  • Gemäß z. B. 1 weist das Injektorgehäuse 17 weiterhin einen Düsenkörper 39 auf, in welchem eine Düsennadel 13 des Kraftstoffinjektors 1 axial verschieblich (Pfeil B) aufgenommen ist. Die Düsennadel 13 des indirekt gesteuerten Kraftstoffinjektors 1 wird weiterhin über eine Schließ- bzw. Düsenfeder 41 in die gezeigte Schließstellung gedrängt, welche Düsenfeder 41 einenends an einer Schulter 43 der Düsennadel 13 und andernends an einer Nadelführungshülse 45 abgestützt ist. Mit der Düsennadel 13 und einem korrespondierend im Düsenkörper 39 gebildeten Sitz 47 ist ein Düsenventil des Injektors 1 gebildet, wobei in Abhängigkeit der Hubstellung der Düsennadel 13 eine Düsenanordnung 49 am Düsenkörper 39 seitens eines Druck- bzw. Düsenraums 51 – für einen Einspritzvorgang – anströmbar ist. Der Düsenraum 51 kann über einen Hochdruckzweig 53 des Kraftstoffinjektors 1 mit hochdruckbeaufschlagtem Kraftstoff versorgt werden (ausgehend vom Einzeldruckspeicher 19).
  • Zur indirekten Steuerung der Düsennadel 13 weist der Kraftstoffinjektor 1 eine Steueranordnung 3 auf, welche neben dem Pilotventil 29 auch einen Steuerraum 5 umfasst. Der Steuerraum 5 ist mittels der Nadelführungshülse 45 gebildet, welche die Düsennadel 13 am düsenfernen Ende endseitig umgibt. Hierbei ist die den Steuerraum 5 der Steueranordnung 3 mit definierende Nadelführungshülse 45 weiterhin gegen eine (Zwischen-)Platte 9 des Kraftstoffinjektorgehäuses 17 gedrängt, welche den Düsenkörper 39 an dessen düsenfernem Ende deckelt. Ersichtlich ist die Zwischenplatte 9 weiterhin an ihrem düsenfernen Ende gegen das Ventilgehäuse 25 zur Anlage gebracht bzw. gedrängt. Zur Verspannung der Gehäuseelemente Zwischenplatte 9, Düsenkörper 39, Ventilgehäuse 25 (und Einzeldruckspeicher 19) kann eine Spannmutter 55 vorgesehen sein.
  • Zur indirekten Steuerung der Düsennadel (Hub) umfasst die Steueranordnung 3 – neben dem Pilotventil 29 und dem Steuerraum 5 – weiterhin einen ersten (Zulauf-)Strömungsweg 7, welcher – ausgehend von der Hochdruckseite (HD) des Injektors 1 – durch das Gehäuseplattenmodul 9 in Form der Zwischenplatte 9 hindurch an den Steuerraum 5 geführt ist. Der erste Strömungsweg 7 ist für die Beaufschlagung (Anströmung) des Steuerraums 5 mit hochdruckbeaufschlagtem Kraftstoff eingerichtet, wobei in dem ersten Strömungsweg 7 weiterhin eine Zulaufdrossel(vorrichtung) 11 bereitgestellt ist.
  • Einen zweiten (Ablauf-)Strömungsweg 15 der Steueranordnung 3, welcher einen Leckagepfad am Injektor 1 darstellt, bildet weiterhin oben erwähnter, über das Pilotventil 29 geführter Strömungsweg, welcher von dem Steuerraum 5 durch das Gehäuseplattenmodul 9 hindurch zu einer Niederdruckseite ND des Kraftstoffinjektors führt. In dem zweiten Strömungsweg 15 ist eine Ablaufdrossel(vorrichtung) 57 gebildet.
  • Im Rahmen der derart gebildeten Steueranordnung 3 wird die Hubcharakteristik der Düsennadel 13 über die Drosselquerschnitte von Zulaufdrosselvorrichtung 11 und Ablaufdrosselvorrichtung 57 eingestellt.
  • Nachfolgend wird noch kurz auf die Funktionalität der Hubsteuerung im Rahmen eines Einspritzbetriebs des Kraftstoffinjektors 1 eingegangen.
  • In der gezeigten Schließstellung der Düsennadel 13 ist der Steuerraum 5 mit hochdruckbeaufschlagtem Kraftstoff (die Düsennadel 13 in Schließstellung drängend) seitens des ersten Strömungswegs 7 befüllt, weiterhin der Düsenraum 51 (über welchen die Nadel 13 via deren Schulter 43 in Öffnungshubrichtung belastet wird). Das Pilotventil 29 ist in Sperrstellung, d. h. der zweite Strömungsweg 15 strömungsmäßig nicht zur Niederdruckseite ND geöffnet. Auch die Düsenfeder 41 drängt die Düsennadel 13 in Schließstellung.
  • Für ein Öffnen des Düsenventils (Öffnungshub der Düsennadel 13) wird zunächst das Pilotventil 29 in Öffnungsstellung gesteuert, so dass Kraftstoff aus dem Steuerraum 5 über den nun unversperrten zweiten Strömungsweg 15 zur Niederdruckseite ND, zum Beispiel in einen Tank, abfließen kann. Mit dem abfallenden Druck im Steuerraum 5 – welcher Druckabfall über den ersten Strömungsweg 7 mit Zulaufdrossel 11 nicht sofort kompensiert werden kann – wird das Schließkräftegleichgewicht an der Nadel 13 aufgelöst, mithin ein Öffnungshub durch die Düsennadel 13 ausgeführt (Beginn eines Einspritzvorgangs).
  • Schließt das Pilotventil 29 baut sich der Druck im Steuerraum 5 bei nunmehr wieder versperrtem zweitem Strömungsweg 15 über den ersten Strömungsweg 7 wieder auf und die Düsennadel 13 kehrt in Schließstellung zurück (Ende des Einspritzvorgangs).
  • Wiederum mit Bezug auf 2 weist der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor 1 weiterhin einen Drosselkörper(baustein) 59 auf, an welchem die Zulaufdrossel(vorrichtung) 11 gebildet ist, alternativ oder zusätzlich z. B. auch die – in 2 separat dargestellte – Ablaufdrosselvorrichtung) 57. Hierbei sind auch der erste 7 und zweite 15 Strömungsweg (abschnittsweise) durch den Drosselkörper 59 geführt (so dass die beabsichtigte Kommunikation Hochdruckseite-Steuerraum bzw. Steuerraum-Niederdruckseite) über den Drosselkörper 59 (und die Drosseln 11 und/oder 57 desselben) ermöglicht ist. Der Drosselkörper 59 ist weiterhin erfindungsgemäß, siehe zum Beispiel 2, an einem Gehäuseplattenmodul 9 positionstreu fixiert aufgenommen, welches vorliegend durch die Zwischenplatte 9 gebildet ist. Gegenüber dem Gehäuseplattenmodul 9 ist der Drosselkörper 59 ersichtlich deutlich kleiner dimensioniert, mithin einfach zu handhaben.
  • Nachfolgend wird anhand der 3 bis 9 noch näher auf weitere Aspekte der Erfindung eingegangen.
  • 3 und 4 veranschaulichen den an dem Gehäuseplattenmodul 9 bzw. der Zwischenplatte 9 aufgenommenen Drosselkörper 59 je in einer Schnittansicht näher.
  • Der einteilig und als separat gefertigter Körper bereitgestellte Drosselkörper 59 ist in einer Aufnahmeöffnung 61 in der Zwischenplatte 9 aufgenommen. Die Aufnahmeöffnung 61 ist seitens einer düsennahen Oberfläche der Zwischenplatte 9 als (Stufen-)Bohrung 61 in die Zwischenplatte 9 eingebracht, wobei ein erster, düsennäherer Abschnitt 63 einen ersten größeren Durchmesser aufweist und ein zweiter, düsenfernerer Abschnitt 65 einen zweiten kleineren Durchmesser aufweist.
  • Korrespondierend mit der Stufenbohrung 61 weist auch der Drosselkörper 59 abgestufte Außenkontur auf. Hierbei ist ein erster Abschnitt 67 kleineren Querschnitts am Drosselkörper 59 bereitgestellt, über welchen der Drosselkörper 59 in den zweiten Abschnitt 65 der Stufenbohrung 61 (korrespondierenden Durchmessers und hierfür geeigneter Bohrtiefe) eingepresst ist. Im Zuge des Einpressens und vorteilhaft einfach die Einpresstiefe definierend sind jeweilige Stufenflächen 69a bzw. 69b des Drosselkörpers 59 und der Stufenbohrung 61 in Anlage an einander, z. B. 3.
  • Ein zweiter Abschnitt 71 größeren Querschnitts des als Stopfen bzw. Einpressteil bereitgestellten Drosselkörpers 59 ist weiterhin im ersten Abschnitt 63 der Stufenbohrung 61 aufgenommen, wobei der zweite Abschnitt 71 des Drosselkörpers 59 mit Bezug auf den Durchmesser des ersten Abschnitts 63 der Stufenbohrung 61 einen kleineren Querschnitt aufweist. Derart ist um den zweiten Abschnitt des Drosselkörpers 59 herum ein Ringraum 73 gebildet (als Teil des ersten Strömungswegs 7). Über den zweiten Abschnitt 71 ist der an der Zwischenplatte 9 aufgenommene Drosselkörper 59 weiterhin mit seiner düsennahen Oberfläche – die Geometrie des Steuerraums 5 mit definierend – gegen das düsenferne Ende der Nadelführungshülse 45 abgestützt.
  • In den Ringraum 73, siehe 4, und durch die Zwischenplatte 9 geführt, mündet die Hochdruckleitung 53 über eine Auslassöffnung aus, welche Hochdruckleitung 53 insoweit auch einen Abschnitt des ersten Strömungswegs 7 bildet. Die Hochdruckleitung 53 kommuniziert weiterhin strömungsmäßig mit dem Düsenraum 51.
  • Gemäß der in 3 dargestellten Ausgestaltung des Drosselkörpers 59 weist der Drosselkörper 59 die Zulaufdrossel(vorrichtung) 11 (in dem ersten Strömungsweg 7 zum Steuerraum 5 bereitgestellt) auf. Die Zulaufdrossel 11 ist hierbei ausgehend von einer (Umfangs-)Mantelfläche des Drosselkörpers 59 als Drosselbohrung mit sowohl radialer als auch axialer Richtungskomponente ausgeführt (Schrägbohrung, z. B. 45° zur Axialachse).
  • Da der bereitgestellte Drosselkörper 59 – vor dessen Verpressen an der Zwischenplatte 9 – ein einfaches Einbringen der Bohrung 11 mittels Bohren in der Zulaufrichtung ermöglicht, ist die Einlaufkante der Drosselbohrung 11 mit der Erfindung vorteilhaft gratfrei ausgeführt. Mittels des Ringraums 73 ist weiterhin die beabsichtigte Anströmung der Zulaufdrossel 11 (und darüber weiterhin des Steuerraums 5) problemlos erzielbar.
  • 4 zeigt in einer weiteren Schnittansicht gemäß 3, auch den zweiten Strömungsweg 15 abschnittsweise durch den Drosselkörper 59 geführt gebildet (von dessen düsennahen zu dessen düsenfernen Ende). Ersichtlich kann mittels des Drosselkörpers 59 somit auch die Kommunikation des Steuerraums 5 mit der Niederdruckseite ND des Kraftstoffinjektors 1 – selektiv unterbrechbar über das Pilotventil 29 – auf einfache Weise realisiert werden. Zum Beispiel ist auch das Einbringen einer Ablaufdrosselvorrichtung 57 in den Drosselkörper 59 problemlos möglich. Insbesondere beachtlich ist hierbei, dass der Drosselkörper 59 aufgrund der ermöglichten vereinfachten Herstellung von Drosselvorrichtungen 11, 57 selbst komplizierter Geometrie aus Werkzeugstahl gefertigt bereitgestellt ist, mithin die Lebensdauererwartung des Kraftstoffinjektors 1 steigt.
  • Die 5 bis 7 zeigen eine weitere mögliche Ausgestaltung des Drosselkörpers 59 des Kraftstoffinjektors 1 aufgenommen an einem Gehäuseplattenmodul 9 bzw. einer Zwischenplatte 9.
  • Im Unterschied zu den vorhergehend erläuterten Ausgestaltungen weist der Drosselkörper 59 gemäß der 5 bis 7 eine düsenseitige Aufnahmeöffnung 75 auf, welche ein Federgehäuse bildet. In dem Federgehäuse 75 ist eine (Trigger-)Feder 77 aufgenommen, welche gegen eine im Steuerraum 5 aufgenommene Triggerplatte 79 des Kraftstoffinjektors 1 wirkt, d. h. für die Einstellung einer beabsichtigten Nadelhubcharakteristik am Injektor 1. Weiterhin im Unterschied zur vorhergehend dargestellten Ausgestaltung weist das Gehäuseplattenmodul 9 keine Stufenbohrung 61 auf, in welcher der zweite Abschnitt 71 des Drosselkörpers 59 (fluchtend) aufnehmbar ist. Stattdessen überragt der Drosselkörper 59 das Gehäuseplattenmodul 9 hierbei und gelangt mit seiner Stufenfläche 69a gegen die düsenseitige Oberfläche des Gehäuseplattenmoduls 9 zur Anlage.
  • Bei dieser Ausgestaltung ist die Zulaufdrosselvorrichtung 11 weiterhin ausgehend vom (angeschrägten) Verbindungsbereich Stufenfläche 69a und zweiter Abschnitt 71 in den jeweiligen Drosselkörper 59 eingebracht (und anströmbar), mithin trotz komplizierter Geometrie auch hierbei auf einfache Weise herstellbar.
  • 8 und 9 zeigen noch einer weitere mögliche Ausgestaltung von Drosselkörpern 59 aufgenommen an einem Gehäuseplattenmodul 9 gemäß einer weiteren möglichen Ausführungsform des Kraftstoffinjektors 1, welcher bei dieser Ausgestaltung als Zweistoff-Injektor 1 bereitgestellt wird.
  • Ersichtlich, siehe zum Beispiel 8, sind bei dieser Ausführungsform zwei Drosselkörper 59 an dem Gehäuseplattenmodul 9 bzw. der Zwischenplatte 9 angeordnet bzw. aufgenommen, insbesondere eingepresst, wobei jeder Drosselkörper 59 einer separaten Steueranordnung 3 bzw. Düsennadel 13 des Kraftstoffinjektors 1 zugeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung ist die Zulaufdrosselvorrichtung 11 zum Beispiel seitens der Stufenfläche 69a in den jeweiligen Drosselkörper 59 eingebracht, mithin trotz wiederum komplizierter (Schrägbohrungs-)Geometrie auf einfache Weise herstellbar.
  • Abschließend sei noch erwähnt, dass der erfindungsgemäß bereitgestellte Injektor 1 ein Remanufacturing (Wiederaufbereiten) vorteilhaft in der Weise ermöglicht, dass statt des in diesem Zusammenhang bislang etwaig erforderlichen Austausches des Gehäuseplattenmoduls 9 nun nur mehr der Drosselkörper 59 getauscht zu werden braucht.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Kraftstoffinjektor
    3
    Steueranordnung
    5
    Steuerraum
    7
    erster Strömungsweg
    9
    Zwischenplatte
    11
    Zulaufdrosselvorrichtung
    13
    Düsennadel
    15
    zweiter Strömungsweg
    17
    Injektorgehäuse
    19
    Einzeldruckspeicher
    21
    Mengenbegrenzungsventil
    23
    Einlass
    25
    Ventilgehäuse (Ventilplatte)
    27
    Aktuatorik
    29
    Pilotventil
    31
    Magnetpaket
    33
    Anker
    35
    Ventilglied
    37
    Ventilsitz
    39
    Düsenkörper
    41
    Düsenfeder
    43
    Schulter
    45
    Nadelführungshülse
    47
    Nadelsitz
    49
    Düsenanordnung
    51
    Düsenraum
    53
    Hochdruckleitung
    55
    Spannmutter
    57
    Ablaufdrosselvorrichtung
    59
    Drosselkörper
    61
    Aufnahmeöffnung
    63
    erster Abschnitt
    65
    zweiter Abschnitt
    67
    erster Abschnitt
    69a, b
    Stufenflächen
    71
    zweiter Abschnitt
    73
    Ringraum
    75
    Aufnahmeöffnung
    77
    Feder
    79
    Triggerplatte
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102012023027 [0002]
    • DE 102012010614 A1 [0022]

Claims (13)

  1. Kraftstoffinjektor (1) mit einer in einem Gehäuse (17) des Kraftstoffinjektors (1) aufgenommenen Steueranordnung (3) für eine indirekte Hubsteuerung einer Düsennadel (13) des Kraftstoffinjektors (1), wobei die Steueranordnung (3) ein Pilotventil (29) und einen Steuerraum (5) umfasst, sowie – einen ersten Strömungsweg (7), welcher durch ein Gehäuseplattenmodul (9) des Kraftstoffinjektors (1) an den Steuerraum (5) geführt ist, und in welchem ersten Strömungsweg (7) eine Zulaufdrosselvorrichtung (11) gebildet ist; und – einen zweiten Strömungsweg (15), welcher von dem Steuerraum (5) durch das Gehäuseplattenmodul (9) zu einer Niederdruckseite (ND) des Kraftstoffinjektors (1) führt, in welchem zweiten Strömungsweg (15) eine Ablaufdrosselvorrichtung (57) gebildet ist; dadurch gekennzeichnet, dass – der Kraftstoffinjektor (1) einen Drosselkörper (59) aufweist, an welchem die Zulaufdrosselvorrichtung (11) und/oder die Ablaufdrosselvorrichtung (57) gebildet ist; – der Drosselkörper (59) an dem Gehäuseplattenmodul (9) positionstreu fixiert aufgenommen ist.
  2. Kraftstoffinjektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – der Drosselkörper (59) ein mit Bezug auf das Gehäuseplattenmodul (9) separat gefertigter Körper ist.
  3. Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Drosselkörper (59) aus einem relativ härteren Werkstoff mit Bezug auf das Gehäuseplattenmodul (9) gebildet ist; und/oder – der Drosselkörper (59) aus Werkzeugstahl oder Hartmetall gefertigt ist.
  4. Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Drosselkörper (59) mit dem Gehäuseplattenmodul (9) kraftschlüssig oder form- und kraftschlüssig verbunden ist.
  5. Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – in dem Gehäuseplattenmodul (9) eine Aufnahmeöffnung (61) gebildet ist, in welcher der Drosselkörper (59) an dem Gehäuseplattenmodul (9) aufgenommen ist.
  6. Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Drosselkörper (59) als Stopfen und/oder Einpressteil gebildet ist; und/oder – der Drosselkörper (59) in das Gehäuseplattenmodul (9) eingepresst ist.
  7. Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das Gehäuseplattenmodul (9) eines ist aus Ventilplatte (25), Ventilgehäuse, Zwischenplatte (9); oder – das Gehäuseplattenmodul (9) ein an einem Düsenkörper (39) des Kraftstoffinjektors (1) deckelnd anliegendes Gehäusemodul ist.
  8. Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Zulaufkante einer Zulaufdrossel (11) im Drosselkörper (59) gratfrei gefertigt oder gratfrei gebohrt ist; und/oder – die Zulaufdrosselvorrichtung (11) und/oder die Ablaufdrosselvorrichtung (57) als Drosselbohrung in dem Drosselkörper (59) gefertigt ist.
  9. Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Drosselkörper (59) aufgenommen an dem Gehäuseplattenmodul (9) die Geometrie des Steuerraums (5) mit definiert.
  10. Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Drosselkörper (59) aufgenommen an dem Gehäuseplattenmodul (9) eine Aufnahmeöffnung (75) aufweist für ein Federelement (77) oder ein Triggerelement (79).
  11. Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – der Kraftstoffinjektor (1) als Mehrstoffinjektor mit einer Mehrzahl von Steueranordnungen (3) bereitgestellt ist, wobei der Mehrzahl von Steueranordnungen (3) eine Mehrzahl von Drosselkörpern (59) am Injektor (1) zugeordnet ist.
  12. Kraftstoffeinspritzeinrichtung, gekennzeichnet durch – wenigstens einen Kraftstoffinjektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche
  13. Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch – wenigstens einen Kraftstoffinjektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11.
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