DE102006014770A1

DE102006014770A1 - Kraftstoffinjektor mit direkt betätigbarer Düsennadel

Info

Publication number: DE102006014770A1
Application number: DE200610014770
Authority: DE
Inventors: Hrvoje Lalic
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-10-04

Abstract

Es wird ein Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine mit einer Düsennadel (15) und mit einem Piezo-Aktor (34) vorgeschlagen, wobei die Düsennadel (15) in einem Düsenkörper (11) axial geführt ist und einen Düsennadelkolben (25) aufweist, der auf einen Steuerraum (30) einwirkt. Der Aktor (34) ist mit einem Kopplerkolben (35) verbunden, an dem eine Kopplerhülse geführt ist, die einen Kopplerraum (50) von einem Hochdruckraum (33) hydraulisch trennt, wobei der Kopplerkolben (35) den Kopplerraum (50) druckbeaufschlagt und druckentlastet. Der Kopplerraum (50) und der Steuerraum (30) sind hydraulisch verbunden, wobei in Abhängigkeit vom Druck im Steuerraum (30) die Düsennadel (15) von einem Düsennadelsitz (16) abgehoben wird und dadurch der in einem Düsennadeldruckraum (18) anliegende und mit Systemdruck beaufschlagte Kraftstoff eingespritzt wird. Die Kopplerhülse weist mindestens zwei axial hintereinander liegende Teilhülsen (41, 42) auf, die mit Berührungsflächen (48, 49) aneinander angrenzen, derart, dass ein winkelausgleichendes und hydraulisch dichtendes Gelenk zwischen den Teilhülsen (41, 42) entsteht.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein Kraftstoffinjektor mit einer direkt betätigbaren Düsennadel und mit einer einstufigen Übersetzung des Aktorhubs wird in DE 10 2004 005 452 A1 beschrieben. Zum Übersetzen des Aktorhubs auf die Düsennadel ist eine Übersetzungseinrichtung vorgesehen, die einen mit dem Aktor verbundenen Kopplerkolben und einen mit der Düsennadel verbundenen Düsennadelkolben aufweist, wobei der Kopplerkolben auf einen Kopplerraum und der Düsennadelkolben auf einen Steuerraum einwirkt. Zum Abdichten des Kopplerraums gegenüber einem mit Hochdruck beaufschlagten Hochdruckraum ist am Kopplerkolben eine Kopplerhülse axial geführt, die mit einer Dichtkante gegen eine Stirnfläche einer Zwischenplatte drückt. Die Zwischenplatte ist dabei zwischen einem Injektorkörper und einem Düsenkörper angeordnet und weist unter anderem eine Drosselverbindung auf, über die der Kopplerraum und der Steuerraum hydraulisch verbunden sind. Bei derartigen Kraftstoffinjektoren mit direkt betätigbarer Düsennadel werden Piezo-Aktoren verwendet, die im Gehäuse in einem Haltekörper hydraulisch dicht verbunden werden müssen. Bei einer Schieflage des Kopfes des Piezo-Aktors im Haltekörper können über die Kopplerhülse Querkräfte in den Aktormodul übertragen werden, die der Aktormodul nicht standhält. Aus diesem Grunde muss der Aktormodul sehr genau ausgerichtet werden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftstoffinjektor zu schaffen, bei dem die Übertragung von Querkräften auf den Aktormodul weitestgehend verhindert wird.
Offenbarung der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Kraftstoffinjektor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Verwendung einer mehrteiligen, insbesondere zweiteiligen Kopplerhülse wird am Kopf des Aktormoduls ein Gelenk zwischen Kopplerkolben und Kopplerhülse geschaffen, so dass der Aktormodul von Querkräften entkoppelt ist. Dadurch werden die Anforderungen an die Fertigung und die Montage des Kraftstoffinjektors reduziert, wodurch der Kraftstoffinjektor kostengünstiger herstellbar ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich. Eine besonders einfach zu realisierende Dichtung zwischen den beiden Teilen der Kopplerhülse wird durch einen Kugel-Kegel-Verband geschaffen, wobei an den Berührungsflächen die kopplerraumnahe Kopplerhülse eine Kugelform und die kopplerraumferne Kopplerhülse eine Kegelform aufweist. Ein Winkelausgleich wird vorteilhaft dadurch realisiert, indem die kopplerraumnahe Kopplerhülse am Kopplerkolben spielbehaftet geführt ist. Die kopplerraumferne Kopplerhülse ist dagegen hydraulisch dichtend am Kopplerkolben geführt.
Ausführungsbeispiele
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt einen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor.
Der dargestellte Kraftstoffinjektor weist ein Gehäuse mit einem Injektorkörper 10, einem Düsenkörper 11 und einer Drosselplatte 12 auf. Die Drosselplatte 12 ist zwischen Injektorkörper 10 und Düsenkörper 11 angeordnet und mittels einer Spannmutter 13 hydraulisch dicht verspannt. Im Düsenkörper 11 ist eine Düsennadel 15 axial verschiebbar geführt. Am Düsenkörper 11 ist an der Spitze der Düsennadel 15 ein Düsennadelsitz 16 ausgebildet, dem in Einspritzrichtung am Düsenkörper 11 ausgebildete und in den Brennraum einer Brennkraftmaschine hineinragende Einspritzdüsen 17 nachgeordnet sind. Dem Düsennadelsitz 16 ist am Düsenkörper 11 in Einspritzrichtung ein Düsennadeldruckraum 18 vorgelagert, dem eine an der Düsennadel 15 ausgebildete düsennadelseitige Druckschulter 19 ausgesetzt ist. Die Düsennadel 15 weist ferner eine Führungsfläche 21 auf mit der die Düsennadel 15 im Düsenkörper 11 geführt ist. An der Führungsfläche 21 ist eine Abflachung 22 angefräst, über die eine hydraulische Verbindung des Düsennadeldruckraums 18 mit einem vorgelagerten düsenkörperseitigem Hochdruckraum 23 realisiert ist.
Die Düsennadel 15 ist weiterhin mit einem Düsennadelkolben 25 fest verbunden, an dem eine Steuerraumhülse 26 axial geführt ist. Die Steuerraumhülse 26 ist dabei mittels einer Druckfeder 27 vorgespannt und drückt mit einer nicht näher bezeichneten Dichtkante gegen eine an der Drosselplatte 12 ausgebildete düsenkörperseitige Stirnfläche 28. Dadurch umschließt die Steuerraumhülse 26 einen Steuerraum 30, dem der Düsennadelkolben 25 mit einer Druckfläche 31 ausgesetzt ist. An der gegenüberliegenden Seite der Drosselplatte 12 ist eine aktorseitige Stirnfläche 38 ausgebildet.
Der Injektorkörper 10 weist einen Hochdruckraum 33 auf, der mit einem nicht dargestellten Anschluss an ein nicht dargestelltes Hochdrucksystem, beispielsweise an ein Common-Rail-System einer Dieseleinspritzeinrichtung angeschlossen ist. Im Hochdruckraum 33 ist ein Aktormodul mit einem Piezo-Aktor 34 und einem Kopplerkolben 35 angeordnet, wobei der Kopplerkolben 35 mit dem Piezo-Aktor 34 fest verbunden ist. Die Verbindung zwischen Piezo-Aktor 34 und Kopplerkolben 35 bildet den Aktorkopf des Aktormoduls. Der Kopplerkolben 35 weist einen Führungsabschnitt 36 auf, an dem eine kopplerraumferne Kopplerhülse 41 und eine kopplerraumnahe Kopplerhülse 42 angeordnet sind. Die kopplerraumferne Kopplerhülse 41 ist dabei hydraulisch dicht am Führungsabschnitt 36 geführt und mit einer Druckfeder 44 an einem Bund des Kopplerkolbens 35 vorgespannt. Die kopplerraumnahe Kopplerhülse 42 ist spielbehaftet am Führungsabschnitt 36 geführt und drückt mit einer Dichtkante 45 gegen die aktorseitige Stirnfläche 38 der Drosselplatte 12. Die kopplerraumnahe Kopplerhülse 42 umschließt dadurch einen Kopplerraum 50, dem der Kopplerkolben 35 mit einer Druckfläche 39 ausgesetzt ist.
In der Drosselplatte 15 sind beispielsweise zwei Verbindungskanäle 51 angeordnet, die eine hydraulische Verbindung zwischen dem aktorseitigen Hochdruckraum 33 und dem düsenkörperseitigen Hochdruckraum 23 herstellen. In der Drosselplatte 12 befindet sich außerdem eine Drosselverbindung 52, die eine hydraulische Verbindung zwischen dem Kopplerraum 50 und dem Steuerraum 30 herstellt.
Die hydraulische Dichtung zwischen der kopplerraumfernen Kopplerhülse 41 und der kopplerraumnahen Kopplerhülse 42 wird mittels eines Kugel-Kegel-Verbandes der Berührungsflächen der kopplerraumfernen Teilhülse 41 und der kopplerraumnahen Teilhülse 42 realisiert. Dabei ist beispielsweise die drosselplattenseitige Ringfläche der kopplerraumfernen Kopplerhülse 41 mit einer kegelförmigen Oberfläche 47 und die aktorseitige Ringfläche der kopplerraumnahen Kopplerhülse 42 mit einer kugelförmigen Oberfläche 48 ausgeführt. Mittels der kegelförmigen Oberfläche 47 und der kugelförmigen Oberfläche 48 wird zwischen beiden Kopplerhülsen 41, 42 als Berührungsfläche eine Linienberührung erzeugt, die aufgrund der auf die Kopplerhülsen 31, 32 wirkenden Federkraft der Druckfeder 44 eine hydraulische Dichtung an dieser Stelle erzeugt. Durch den Kugel-Kegel-Verband der kegelförmigen Oberfläche 47 und der kugelförmigen Oberfläche 48 bildet sich ein Gelenk zwischen Kopplerkolben 35 und kopplerraumnaher Kopplerhülse 42 aus, durch das der Aktormodul einen Winkelausgleich ausführen kann, ohne dass die Dichtung mittels der Dichtkante 45 an der Drosselplatte 12 die kopplerraumnahe Kopplerhülse 42 verkantet. Dadurch wird die Entstehung von Querkräften, die auf den Aktormodul mit dem Piezo-Aktor 34 wirken könnten, unterbunden.

Claims

Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine mit einer Düsennadel (15), die in einem Düsenkörper (11) axial geführt ist und einen Düsennadelkolben (25) aufweist, der auf einen Steuerraum (30) einwirkt, und mit einem Aktor (34), der mit einem Kopplerkolben (35) verbunden ist, an dem eine Kopplerhülse geführt ist, die einen Kopplerraum (50) von einem Hochruckraum (33) hydraulisch trennt, wobei der Kopplerkolben (35) den Kopplerraum (50) druckbeaufschlagt und druckentlastet, wobei der Kopplerraum (50) und der Steuerraum (30) hydraulisch verbunden sind, und wobei in Abhängigkeit vom Druck im Steuerraum (30) die Düsennadel (15) von einem Düsennadelsitz (16) abgehoben wird und dadurch der in einem Düsennadeldruckraum (18) anliegende und mit Systemdruck beaufschlagte Kraftstoff eingespritzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplerhülse mindestens zwei axial hintereinander liegende Teilhülsen (41, 42) aufweist.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die hintereinander liegenden Teilhülsen (41, 42) mit Berührungsflächen (48, 49) aneinander angrenzen, derart, dass eine winkelausgleichendes und hydraulisch dichtendes Gelenk zwischen den Teilhülsen (41, 42) entsteht.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenk an den Berührungsflächen (47, 48) der Teilhülsen (41, 42) durch einen Kugel-Kegel-Verband ausgebildet ist.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eine Teilhülse (41) eine kopplerraumferne Kopplerhülse und die andere Teilhülse (42) eine kopplerraumnahe Kopplerhülse bildet, und dass die kopplerraumnahe Kopplerhülse (42) spielbehaftet am Kopplerkolben (35) und die kopplerraumferne Kopplerhülse (41) hydraulisch dichtend am Kopplerkolben (35) geführt ist.
Kraftstoffinjektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Berührungsfläche der kopplerraumfernen Teilhülse (41) eine kegelförmige Oberfläche (47) und die Berührungsfläche der kopplerraumnahen Teilhülse (42) eine kugelförmige Oberfläche (48) ausbildet, so dass zwischen den beiden Oberflächen (47, 48) der Teilhülsen (41, 42) eine Linienberührung eines Kugel-Kegel-Verbandes vorliegt.
Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kopplerraumnahe Kopplerhülse (42) mit einer Dichtkante (45) gegen eine Stirnfläche (38) einer Drosselplatte (12) drückt und dadurch den Kopplerraum (50) gegenüber dem Hochdruckraum (33) im Wesentlichen hydraulisch dichtend abschließt.