EP2167808B1

EP2167808B1 - Hochdruck-einspritzinjektor für brennkraftmaschinen mit einer knicklaststeigernden steuerstangenabstützung über unter hochdruck stehendem kraftstoff

Info

Publication number: EP2167808B1
Application number: EP08758770A
Authority: EP
Inventors: Alexander C. Kaiser; Hans-Joachim Koch; Wilhelm Malitsky; Horst Ressel; Wolfgang Scheibe; Bernd Wagner; Norbert Walter; Gert Wollnik
Original assignee: LOrange GmbH
Current assignee: LOrange GmbH
Priority date: 2007-05-29
Filing date: 2008-05-27
Publication date: 2011-08-31
Anticipated expiration: 2028-05-27
Also published as: ATE522717T1; DE102007025050B3; WO2008145330A1; EP2167808A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochdruck-Einspritzinjektor für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Einspritzinjektoren der vorgenannten Art sind aus der EP 1 208 297 B1 bekannt. Axial gegenüberliegend zum einspritzseitigen, die über die Düsennadel übersteuerten Einspritzöffnungen enthaltenden Ende ist der lang gestreckte Einspritzinjektor mit einem Aktor versehen, und im längsmittleren Bereich dazwischen liegend mit einem Steuerventil, das eine Verbindung zur Hochdruckseite und zur Niederdruckseite aufweist und über das bei Anschluss an die Hochdruckseite ein rückseitig zur Düsennadel liegender Steuerraum hochdruckbeaufschlagt und die Düsennadel in Richtung auf ihre Schließlage belastet ist. Wird der Steuerraum mit der Niederdruckseite verbunden, so wird die Düsennadel aufgrund der Druckbeaufschlagung ihrer im Bereich ihres einspritzseitigen Endes liegenden Druckschulter in ihre Öffnungslage angehoben. In der Verbindung zwischen Steuerventil und Aktor liegt eine lang gestreckte Steuerstange, deren Länge einem Vielfachen ihrer Dicke entspricht und die ihrerseits in einer zwischen Aktor und Steuerventil verlaufenden Buchse geführt ist, welche zusammen mit der Steuerstange eine in das Ventilgehäuse eingesetzte Baueinheit bildet. Die Vielzahl der erforderlichen Passungen, die Bearbeitungstoleranzen und neben weiteren Faktoren auch montage- und temperaturbedingte Verspannungen machen sich - trotz der langen und dünnen, in Berücksichtigung der zu übertragenden Druckkräfte möglichst schlanken Steuerstange und deren dadurch bedingter Anpassungsfähigkeit - nachteilig bemerkbar, wobei insbesondere auch die Einleitung der Stellkräfte über den Aktor kritisch ist. Deshalb ist die Steuerstange im Übergang auf den Aktor mit einem separaten und separat geführten Kopfteil versehen. Durch die Zusammensetzung der Steuerstange aus dem Kopfteil und dem Stangenteil bei zur Stellrichtung quer liegenden Stützflächen an Kopfteil und Stangenteil können Winkel- und Desachsierungsfehler weitgehend ausgeglichen werden. Allerdings bedingt die Aufnahme der Steuerstange in einer gesonderten Montagehülse auch einen Bauraumbedarf, der zur bei Brennkraftmaschinen gegebenen Forderung nach möglichst schlanken und raumsparenden Einspritzinjektoren in einem gewissen Widerspruch steht.
Bei einem im Grundaufbau ähnlichen Einspritzinjektor gemäß der EP 1 347 168 B1 mit einer ebenfalls sehr langen und dünnen, stricknadelartigen Steuerstange werden die durch Fertigungstoleranzen bedingten sowie montage- und temperaturbedingt auftretenden Verspannungen dadurch reduziert, dass die die Steuerstange führend aufnehmende und ihrerseits in einer Bohrung des Injektorgehäuses aufgenommene Montagebuchse axial zum Gehäuse über eine Stützhülse abgestützt ist, die im verspannten Zustand komprimiert ist und bei der der plastische und der elastische Verformungsbereich zum Ausgleich von Verspannungen nutzbar ist. Ungeachtet der dadurch erreichbaren Reduzierung der Werkstoffbelastungen ergibt sich in Anbetracht der bei Hochdruck-Einspritzinjektoren zu beherrschenden hohen Drücke und der arbeitsbedingt auftretenden Druckschwankungen mit noch höheren Spitzendrücken ein massiver Aufbau des Injektors mit entsprechendem Bauraumbedarf.
Auch die DE 101 47 830 A1 zeigt einen Kraftstoffinjektor mit zwischen Aktor und Steuerventil sich erstreckender, lang gestreckter und in einer Montagehülse geführten Steuerstange. Die Montagehülse durchsetzt, stirnseitig jeweils abdichtend, einen im Bereich zwischen Aktor und Steuerventil liegenden Hohlraum, der einen in den Kraftstoffinjektor integrierten Kraftstoff-Druckspeicher bildet und der im Kraftstoffzulauf von der seitlich zum Gehäuse liegenden Kraftstoffzuführung zu den über die Düsennadel gesteuerten Einspritzöffnungen liegt.
Die Integration eines Druckspeichers in den Injektor ist auch aus der EP 0 333 096 A2 bekannt. Der Druckspeicher ist zwischen der auf die Einspritzöffnungen auslaufenden Düsennadel und dem Steuerventil mit nachgeordnetem Aktor angeordnet und von einer das Steuerventil mit der Düsennadel verbindenden Steuerstange durchsetzt, die auf Seiten des Steuerventiles über eine Abschlussplatte schwimmend in einem Zwischenstück des Gehäuses geführt ist, in dem rückseitig zur Steuerstange der Steuerraum vorgesehen ist. Die verhältnismäßig massive und den Hochdruckspeicherraum führungsfrei durchsetzende Steuerstange ist über eine umschließende und gegen die Abdeckplatte abgestützte Feder in Richtung auf die Schließlage der Düsennadel belastet.
Einen im Grundaufbau ähnlichen Hochdruck-Einspritzinjektor zeigt auch die EP 0 228 578 B1 .
Ferner ist aus der EP 1 118 765 A2 ein Einspritzinjektor bekannt, der unterhalb der Kraftstoffzuführung auf den Injektor einen stiftartigen schlanken Gehäuseteil aufweist, in dem die Düsennadel mit einem Schaftteil, dessen Länge ein Vielfaches seines Durchmessers ausmacht, in einer zentralen Bohrung verläuft, über die auch die Kraftstoffzufuhr zu den Einspritzöffnungen erfolgt, wobei die Düsennadel auslaufend auf die Einspritzöffnungen im Düsenkörper geführt ist und rückseitig über ihren Schaftteil gegen einen Steuerkolben ausläuft, der eine Begrenzung des Steuerraumes bildet. Die bei dieser Lösung sehr lange Düsennadel kann in mehrere miteinander wirkverbundene, also aneinander angeschlossene Elemente unterteilt sein und das Steuerventil ist über einen gegenüberliegend zur Düsennadel nahezu unmittelbar anschließenden Aktor angesteuert, so dass Aktor und Steuerventil sowie auch die Versorgungsanschlüsse des Injektors in einem Kopfteil zusammengefasst sind, das im Vergleich zu dem stiftartigen düsennadelseitigen Teil des Injektors kurz baut. Durch die lang gestreckte, gegenüber dem Kopfteil verjüngte Bauweise des düsennadelseitigen Teiles des Injektors, den ungeführten Verlauf des Schaftes der Düsennadel in der zentralen Bohrung des Gehäuses sowie die über die zentrale Bohrung verlaufende Kraftstoffzufuhr zu den Einspritzöffnungen ergibt sich eine zwar herstellungsgünstige und leckagearme Bauform mit für den Einbau in Brennkraftmaschinen günstiger, schlanker Gestalt. Diese ist aber für einen Einsatz als Hochdruckinjektor, bei dem sich hohe, den Systemdruck weit überschreitende Druckspitzen ergeben, weniger geeignet.
Einen ähnlichen Aufbau eines Einspritzinjektors zeigt auch die EP 0 450 532 A1 .
Aus der EP 0 686 763 B1 ist ein weiterer Einspritzinjektor bekannt, bei dem die Düsennadel in Flucht zum Aktor liegt, zu dem das Steuerventil benachbart angeordnet ist, dessen Steuerraum durch ein Kolbenteil einer mehrteiligen, rückseitig gegen die Düsennadel abgestützten Stangenverbindung begrenzt ist, die in einer zentralen Bohrung des Gehäuses verläuft. Die Kraftstoffzufuhr zur Düsennadel erfolgt über eine außermittige Längsbohrung, auf die im Zwischenbereich zwischen Düsennadel und Steuerventil die seitliche Kraftstoffzuführung einmündet.
In einer in der Verbindung eines Aktors eines Einspritzinjektors zu einem Steuerventil liegenden drucksteifen Verbindung eine nach Art eines Druckübersotzers arbeitende hydraulische Kopplungseinrichtung zum Ausgleich von Längenänderungen vorzusehen, ist aus der DE 197 46 143 A1 bekannt. Die Kopplungseinrichtung umfasst einen flüssigkeitsgefüllten, gehäuseumschlossenen Kopplungsraum mit einander gegenüberliegenden, gehäusegeführten Stellgliedern, zwischen denen sich eine Flüssigkeitssäule erstreckt. Über diese Flüssigkeitssäule als Drucksäule sind die Stellglieder bei Druckbelastung gegeneinander abgestützt. Auftretende Leckagen werden bei Zugbelastung der Stellglieder durch eine ventilgesteuerte Verbindung des Kopplungsraumes zur Niederdruckseite ausgeglichen.
Aus der JP 11200977 AA, Patent Abstracts of Japan, ist ein Kraftstoff-Einspritzventil mit zwischen dessen Aktor und dessen der Spritzöffnung zugeordnetem Schließkörper liegendem Übertragungsstempel bekannt, der im Düsenkörper geführt ist und den Schließkörper beaufschlagt. Der Übertragungsstempel ist längsgeteilt und seine in Flucht liegenden Stempelteile begrenzen axial einen vom Düsenkörper umschlossenen Spaltraum. Dieser Spaltraum steht mit der hochdruckseitigen, auf die Spritzöffnung auslaufenden Kraftstoffzuführung über einen Drosselkanal in Verbindung. Dadurch baut sich im Spaltraum ein in Abhängigkeit von der Beaufschlagung des Übertragungsstempels volumenveränderliches Kraftstoffpolster auf, das beim Öffnen und Schließen des Ventils der Anschlagdämpfung dient.
Ferner ist aus der US 3,777,977 A ein Einspritzinjektor bekannt, bei dem in der Injektorachse endseitig einander gegenüberliegend die Einspritzdüse mit sich in Richtung der Injektorachse erstreckender Düsennadel und der rücklaufseitige Versorgungsanschluss vorgesehen sind. Dazwischen liegt das Steuerventil mit quer zur Injektorachse sich erstreckender Ventilachse und in Richtung der Ventilachse sich erstreckender Stellstange des als Magnetsteller ausgebildeten Aktors. Die Stellstange durchsetzt den Wicklungsbereich des Magnetstellers in einer Führung und ist gegenüberliegend zum Steuerventil mit der Ankerplatte des Magnetstellers verbunden. Auf den die Ankerplatte aufnehmenden Ankerraum mündet der hochdruckseitige Versorgungsanschluss, von dem aus über den Ankerraum und die Führung für die Stellstange der Kraftstoff einem von der Stellstange durchsetzten Verteilerraum zugeführt wird, von dem die hochdruckseitigen Verbindungen zum Düsenraum und zur hochdruckseitig beaufschlagten Steuerfläche des Steuerventilkolbens ausgehen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hochdruck-Einspritzinjektor der eingangs genannten Art dahingehend auszubilden, dass sich eine erhöhte Knickstabilität seiner Steuerstange ergibt und dass der Injektor bei einfachem Aufbau sowohl im Hinblick auf Fertigungs- und Montagetoleranzen wie auch im Hinblick auf durch Einspannkräfte, Druckbeaufschlagung und Temperaturschwankungen bedingte Abmessungsänderungen unempfindlich ist.
Erreicht wird dies mit den Merkmalen des Anspruches 1, demzufolge durch die Aufteilung der Steuerstange und die im Stützweg der Steuerstange liegende Fluidsäule als Drucksäule ein automatischer Ausgleich von Längenänderungen zu erreichen ist, da die Fluidsäule als hydraulisches Übertragungsglied durch die gedrosselte Verbindung zum Aufnahmeraum, und damit zur Hochdruckseite, ein an die jeweilige Stützlänge anpassendes Volumen darstellt. Hierdurch werden nicht nur Längenänderungen der Steuerstange relativ zu solchen des Injektorgehäuses ausgeglichen, sondern es wird insbesondere auch die Montage vereinfacht, da die notwendige Feinanpassung über die hydraulische Übertragungsstrecke zwischen den Steuerstangenteilen erfolgt.
Durch die Aufteilung der Steuerstange in Stangenteile, die innerhalb eines umschließenden Kopplungsstückes - also beispielsweise einer Buchse - die axial gegenüberliegenden Begrenzungen eines Spaltraumes bilden und von denen zumindest eines gegenüber dem Kopplungsstück axial verschieblich ist, ergibt sich ferner aufgrund der gedrosselten Verbindung zum Aufnahmeraum, und damit zur Hochdruckseite, eine die Stangenteile axial gegeneinander abstützende Kraftstoffsäule, die die Stangenteile entsprechend dem anliegenden Druck gegen ihre einander gegenüberliegenden Abstützungen andrückt, welche durch den Aktor und das Steuerventil gebildet sind. Abstandsänderungen zwischen den Abstützungen werden aufgrund der drosselnden Verbindung zum Aufnahmeraum durch nachfließenden Kraftstoff ausgeglichen, und in entsprechender Weise auch Leckagen längs des Stangenteiles oder der Stangenteile, die auf den Spaltraum auslaufen.
Ergänzend wird durch die Integration eines Kraftstoff-Hochdruckspeichers in den Injektor die Belastung des Injektors durch Druckspitzen, die weit über die ohnehin hohen Systemdrücke hinausreichen, reduziert, so dass sich geringere Verformungen des Injektorgehäuses ergeben und ein konstruktiv leichterer Aufbau des Injektors, insbesondere des Injektorgehäuses möglich wird.
Zudem ergibt sich aufgrund der unmittelbaren Anordnung der Steuerstange im hochdruckseitig beaufschlagten, den Hochdruckspeicher bildenden Aufnahmeraum in Verbindung mit der stricknadelartig dünnen, lang gestreckten Ausbildung der Steuerstange bei im Nahbereich der Düsennadel, also in großem Abstand zum Aktor, angeordnetem Steuerventil und über den Aufnahmeraum erfolgender Kraftstoffzufuhr zur Düse auch bei schlankem Gehäuse ein bezogen auf das Bauvolumen des Einspritzinjektors großes Speichervolumen. Dieses macht es möglich, die Größe der Druckschwankungen zu reduzieren, die sich in Verbindung mit der Einspritzung ergeben, wobei insbesondere mit Beendigung der Einspritzung auftretende Spitzendrücke reduziert werden können.
Insbesondere ergibt sich durch die unmittelbar kraftstoffumschlossene Erstreckung der Steuerstange in dem Aufnahmeraum auch eine Knickstabilisierung der Steuerstange, so dass diese trotz ihrer ein Vielfaches ihrer Dicke ausmachenden Länge mit einem im Bereich um einen Millimeter liegenden Durchmesser ausgebildet werden kann, bei einer führungsfreien Länge beispielsweise von 100 oder mehr Millimetern und einer Systemdrücken von 1500 bar und mehr entsprechenden axialen Belastung.
Durch die Erfindung wird somit auch ein Verfahren zur Verfügung gestellt, durch umschließende Beaufschlagung mit unter hohem Druck stehenden Fluiden, insbesondere Flüssigkeiten, die Knicksteifigkeit dünner Stangen zu erhöhen.
Der Druck im Spaltraum kann im Rahmen der Erfindung in seinem Druckniveau gegenüber dem hochdruckseitig gegebenen Druckniveau durch eine zusätzliche Verbindung des Spaltraumes zur Niederdruckseite abgesenkt werden, so dass sich im Spaltraum ein mittleres Druckniveau einstellt.
Die drosselnde Verbindung zwischen Spaltraum und Aufnahmeraum, und damit zur Hochdruckseite, lässt sich im Rahmen der
Erfindung durch eine oder mehrere gesonderte Drosselbohrungen erreichen, oder auch über eine gezielte Leckage längs der Führung des jeweiligen Stangenteiles auslaufend auf den Spaltraum im Kopplungsstück. Damit lässt sich auch über den jeweiligen Drosselquerschnitt, sei es als Bohrungsquerschnitt oder als Leckagespalt, sowie über die Länge der jeweiligen Drosselstrecke die Höhe des sich zwischen den Arbeitsakten im Spaltraum aufbauenden Druckes beeinflussen. Ergänzt um eine drosselnde Verbindung des Spaltraumes zur Niederdruckseite lässt sich eine Begrenzung des Druckes im Spaltraum erreichen und es kann vermieden werden, dass sich im Spaltraum ein Druck aufbaut, der in der Abstützung zum Aktor eine Kraft zur Folge hat, durch die der Aktor aus seiner der federbelasteten Schließlage des Steuerventiles entsprechenden Konstruktionslage in Richtung auf seine der Öffnungslage des Steuerventiles entsprechende Absteuerlage abgedrängt wird, so dass über die Betätigung des Aktors das Steuerventil nicht mehr geöffnet werden könnte.
Das oder die in das Kopplungsstück eingreifenden Stangenteile sind zweckmäßigerweise federnd auf ihre den Spaltraum vergrößernde Lage gegeneinander oder gegen das Kopplungsstück abgestützt, so dass konstruktiv eine vorgegebene Stützlänge mit einfachen Mitteln einstellbar ist und Abweichungen hiervon durch die sich einstellende Länge der Flüssigkeitssäule ausgeglichen werden können.
Abweichend von der geschilderten Lösung mit im längsmittleren Bereich zwischen Aktor und Steuerventil liegendem Kopplungsstück kann das Kopplungsstück auch durch die obere und/oder untere Ventilstangenführung gebildet sein, wobei die untere Ventilstangenführung zweckmäßigerweise angrenzend zu einer Zwischenplatte liegt, die im Übergang vom Injektorgehäuse zum Düsenkörper vorgesehen ist, der die auf Einspritzöffnungen auslaufende Düsennadel aufnimmt und der über eine Schraubverbindung, insbesondere über eine Überwurfmutter, zusammen mit der dazwischen liegenden Zwischenplatte gegen das Injektorgehäuse verspannt ist.
Die untere Ventilstangenführung begrenzt den Aufnahmeraum, ist radial zum Aufnahmeraum abgestützt und nimmt schwimmend einen Sitzkörper des Steuerventiles auf, dessen Sitzfläche über die Steuerstange abdichtend beaufschlagbar ist.
Bei von der Sitzfläche abgehobener Steuerstange ist über den Sitzkörper ein Steuerraum mit der Niederdruckseite verbunden. Dieser Steuerraum liegt rückseitig zur Düsennadel und ist gegen die Zwischenplatte über eine Steuerhülse abgegrenzt, die zwischen der Zwischenplatte und der Düsennadel axial federnd eingespannt ist, so dass die Düsennadel in Richtung auf ihre Schließlage zu den Einspritzöffnungen belastet ist. Der Steuerraum weist eine gedrosselte Verbindung zur Hochdruckseite auf, so dass die Düsennadel über den im Steuerraum aufgebauten Druck in Richtung ihrer Schließlage belastet ist und bei durch Öffnen des Steuerventils geschalteter Verbindung des Steuerraums zur Niederdruckseite druckabhängig in ihre Öffnungslage verstellbar ist.
Die erfindungsgemäße Lösung sieht zweckmäßigerweise einen Aufbau vor, bei dem in den Aufnahmeraum auch ein Mengenbegrenzungsventil integriert ist. Zweckmäßigerweise ist dieses Mengenbegrenzungsventil benachbart zur unteren Ventilstangenführung, also im Zulaufbereich auf die Düsennadel vorgesehen und liegt damit zwischen dem dem Ventilgehäuse zugeordneten hochdruckseitigen Anschluss und dem Düsenteil des Injektors. Hierbei ergibt sich ein besonders einfacher Aufbau, wenn das Mengenbegrenzungsventil ein im Zulaufweg zum Düsenteil liegendes Kolbenelement aufweist, das drosselnde Überströmquerschnitte aufweist und das in Richtung auf eine konstruktive Ausgangslage entgegen der Durchströmungsrichtung federbelastet ist. In dieser konstruktiven Ausgangslage liegt das im Aufnahmeraum längsverschieblich geführte Kolbenelement bevorzugt gegen eine Gehäuseschulter an, bei Abstützung der Feder gegenüberliegend zum Kolbenelement auf der unteren Ventilstangenführung. Bei jedem Einspritzvorgang wird das Kolbenelement in Richtung auf seine Sperrlage verschoben, und, falls die Einspritzmenge nicht zu groß war, anschließend wieder auf seine Ausgangslage zurückgestellt. Erst bei zu großen Einspritzmengen, aber ansonsten ordnungsgemäß arbeitendem Einspritzinjektor, spricht das Mengenbegrenzungsventil an und es wird das Kolbenelement in eine Sperrlage verschoben, die einen weiteren Kraftstoffzulauf auf den die Düsennadel umschließenden Düsenraum unterbindet. Ein Mengenbegrenzungsventil der gezeigten Ausgestaltung spricht somit nicht an, wenn die darüber fließende Kraftstoffmenge bezogen auf den drosselnden Überströmquerschnitt des Mengenbegrenzungsventils zu klein ist, um dessen Kolbenelement zu verschieben.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen. Ferner wird die Erfindung nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1: eine Schnittdarstellung eines Hochdruck- Einspritzinjektors gemäß der Erfindung,
Fig. 2: eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnittes II in Fig. 1,
Fig. 3: eine weitere Ausgestaltung eines Injektors gemäß Fig. 1 in einer entsprechenden Schnittdarstellung.
Fig. 4: eine Ausschnittsvergrößerung des Bereiches IV in Fig. 3, wobei ergänzend der untere Teil eines in Fig. 2 gezeigten Mengenbegrenzungsventiles darge- stellt ist, und
Fig. 5 bis 7: Schemadarstellungen zur Gestaltung der drosselnden Verbindung der Hochdruck- und/oder Niederdruckseite zum Spaltraum.

Die Darstellungen in den Figuren betreffen einen Einspritzinjektor 1 für Brennkraftmaschinen, über den unter Hochdruck zugeführter Kraftstoff (Pfeil 2) der Einspritzdüse 3 zugeführt wird, die einen Düsenkörper 4 aufweist, in dem in einer zentralen Bohrung 5 eine Düsennadel 6 axial verschieblich geführt ist, über die der Kraftstoffzufluss zu den Einspritzöffnungen 7 gesteuert wird. An den Düsenkörper 4 schließt axial, diesen überdeckend, eine Zwischenplatte 8 an, die im Übergang zum Gehäuse 9 des Einspritzinjektors 1 liegt und die zwischen Düsenkörper 4 und Gehäuse 9 über eine Verschraubung, hier eine Überwurfmutter 10 eingespannt ist, die den Düsenkörper 4 in einer Schulter 11 untergreift und die gegen den gegen die Zwischenplatte 8 auslaufenden, unteren Teil des Gehäuses 9 verschraubt ist. An das axial gegenüberliegende, obere Ende des Gehäuses 9 des Einspritzinjektors 1 schließt ein Aktor 12 an, der nur im Umriss angedeutet ist und, bezogen auf das Ausführungsbeispiel, als Magnetsteller ausgebildet ist, der eine Ankerplatte 13 aufweist.
Die Ankerplatte 13 liegt axial oberhalb einer als Schraubplatte 14 gestalteten Abschlussplatte, welche gegen das Gehäuse 9 verschraubt ist und über die ein Abschlusspfropfen 15 für einen sich axial durch das Gehäuse 9 erstreckenden Aufnahmeraum 16 gegen das Gehäuse 9 dichtend verspannt ist.
Der Aufnahmeraum 16, der das Gehäuse 9 zentral durchsetzt, läuft nach unten auf die Zwischenplatte 8 aus, angrenzend zu der im Aufnahmeraum 16 ein Steuerventil 17 vorgesehen ist, über das die Druckbeaufschlagung eines Steuerraumes 18 gesteuert wird, der axial zwischen dem rückwärtigen Ende der Düsennadel 6 und der Zwischenplatte 8 liegt und der von einer Steuerhülse 19 umgrenzt ist, die auf dem rückwärtigen, hier also oberen Endbereich der Düsennadel 4 axial verschieblich geführt ist. Der rückwärtige, obere Endbereich der Düsennadel 6 ist anschließend an die Druckschulter 20 der Düsennadel 6 als Schaftteil 21 gestaltet, und die Steuerhülse 19 ist über eine Druckfeder 22 in Richtung auf ihre Anlage an der Zwischenplatte 8 abgestützt. Über die Druckfeder 22 ist die Düsennadel 6 in Richtung auf ihre Schließlage belastet, in der der Kraftstoffzufluss zu den Einspritzöffnungen 7 durch die Düsennadel 6 versperrt wird und die Düse geschlossen ist. Die Zwischenplatte 8 und damit auch das an diese angrenzende Steuerventil 17 liegen, bezogen auf die axiale Erstreckung des Einspritzinjektors 1, nahe dessen unterem Ende, und es ergibt sich somit zwischen dem Steuerventil 17 und dem dessen Ansteuerung dienenden Aktor 12 ein im Wesentlichen der Länge des Gehäuses 9 entsprechender, und damit auch großer Abstand, der zur Betätigung des Steuerventiles 17 über eine sich zwischen Steuerventil 17 und Aktor 12 erstreckende Steuerstange 23 überbrückt wird.
Die Steuerstange 23 ist, wie auch aus den Darstellungen erkennbar, als stricknadelartig dünner Stab ausgebildet, dessen Länge einem Vielfachen seiner Dicke entspricht. Bezogen auf das Ausführungsbeispiel liegt der Durchmesser der Steuerstange 23 in der Größenordnung von einem Millimeter, bei einer Länge von 150 mm. Dieses Größenverhältnis spiegelt wider, dass die Steuerstange 23 im Verhältnis zu ihrer Länge im Rahmen der Erfindung bevorzugt extrem dünn gewählt ist, wenn auch der angegebene Beispielsbereich im Rahmen der Erfindung in weiten Grenzen variieren kann.
Bezogen auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bildet der Aufnahmeraum 16 zumindest über einen Teil seiner Länge, insbesondere in seinem oberen Längsbereich einen Druckspeicher 24, der mit der Hochdruckseite - Pfeil 2 - zwar in Verbindung steht, der aber nicht im Durchströmungsweg zwischen dem Hochdruckanschluss 27 und dem Steuerventil 17 zur Düsennadel 6 liegt. Der Strömungsweg zwischen der Hochdruckzuführung (Pfeil 2) und dem Steuerventil 17 bzw. der Düsennadel 6 führt im unteren Bereich des Gehäuses 9 über den unteren Teil 25 des insgesamt sich über die Länge des Gehäuses 9 erstreckenden Aufnahmeraumes 16, wobei im Ausführungsbeispiel im Übergangsbereich zwischen unterem Teil 25 des Aufnahmeraumes 16 und dessen oberen, durch den Druckspeicher 24 gebildeten Teil der hochdruckseitige Anschluss 27 liegt, und in dessen Ausmündungsbereich auf den Aufnahmeraum 16 ein Kopplungsstück 26.
Das Kopplungsstück 26 ist in Fig. 1 und 2 als im Aufnahmeraum 16 liegende Hülse gestaltet, die über das Gehäuse 9 geführt oder auch frei liegend zum Gehäuse 9 angeordnet ist und die eine zentrale Durchgangsbohrung 28 aufweist. In dieser Durchgangsbohrung 28 liegen die einander gegenüberliegenden Endbereiche eines oberen Steuerstangenteiles 29 und eines unteren Steuerstangenteiles 30 der Steuerstange 23 und grenzen innerhalb der Durchgangsbohrung 28 des Kopplungsstückes 26 mit ihren Stirnseiten einen Spaltraum 31 ab, der zum Aufnahmeraum 16, oder auch in anderer Weise zur Hochdruckseite, eine gedrosselte Verbindung aufweist. Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 ist diese Verbindung durch die leckagebehaftete Führung der Enden der Steuerstangenteile 29, 30 in der Durchgangsbohrung 28 gebildet, kann aber auch durch eine gesonderte, nicht dargestellte Drosselbohrung gebildet sein. Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, bei axial verschieblichem Kopplungsstück 26, eines der Steuerstangenteile 29, 30 axial fest zum Kopplungsstück 26 anzuordnen, und lediglich das andere verschieblich gegenüber dem Kopplungsstück 26, so dass über die Länge der Führung des verschieblich geführten Steuerstangenteiles auch der Grad der Leckage und die Höhe des im Spaltraum 31 sich aufbauenden Druckes beeinflusst werden kann.
Bezogen auf die gezeigte Darstellung ist das Kopplungsstück 26 zum Gehäuse 9 lagefest angeordnet und es sind die Steuerstangenteile 29, 30 in zueinander entgegengesetzten Richtungen über Federn 32, 33 abgestützt, so dass über die federnde Abdrängung der Steuerstangenteile 29, 30 die Steuerstangenteile 29, 30 in einer axialen Abstandslage zueinander liegen, die, aufgrund der Verbindung zum Aufnahmeraum 16 oder in anderer Weise zur Hochdruckseite, den Aufbau einer Drucksäule gewährleistet. Dadurch stellt sich die Steuerstange 23 insgesamt als axial mehrteiliges Element dar, welches durch die Stangenteile 29, 30 und die im Bereich des Spaltraumes 31 aufgebaute Drucksäule gebildet ist. Dadurch wird eine selbsttätige Anpassung der Stelllänge der Steuerstange 23 an den sich durch Toleranzen, montagebedingt und/oder durch Spannungen, insbesondere thermische Spannungen ergebenden Abstand zwischen Steuerventil 17 und Aktor 12 erreicht.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 zeigt des Weiteren die Anordnung eines Mengenbegrenzungsventiles 34 integriert in den Einspritzinjektor 1 im unteren Teil 25 des Aufnahmeraumes 16. Das Mengenbegrenzungsventil 34 weist einen grundsätzlich bekannten Aufbau mit einem Sperrkolben 35 auf, der längsverschieblich im Aufnahmeraum 16 geführt ist und der auf eine den Durchfluss freigebende obere Anschlaglage über eine Feder 36 abgestützt ist, die axial zum Gehäuse 9, zur Zwischenplatte 8 oder, wie gezeigt, zu einer unteren Steuerstangenführung 37 abgestützt ist. Die Steuerstangenführung 37 ist ihrerseits gegen die Zwischenplatte 8 abgestützt und radial im Aufnahmeraum 16 geführt. Der Sperrkolben 35 ist in der den Durchfluss freigebenden Lage des Mengenbegrenzungsventils 34 über die Feder 36 gegen eine Gehäuseschulter 38 abgestützt und weist gedrosselte Überströmwege in Durchströmrichtung auf den Düsenteil 3 auf. Wird eine vorbestimmte Einspritzmenge überschritten, so erfolgt keine oder keine vollständige Rückstellung des Sperrkolbens 35 auf seine Ausgangslage und es wird der Sperrkolben 35 entgegen der Kraft der Feder 36 in Richtung auf die unteres Steuerstangenführung 37 verschoben. Der Sperrkolben 35 erreicht so letztlich eine Sperrstellung zur unteren Steuerstangenführung 37, wobei in dieser Sperrstellung der Sperrkolben 35 auf der oder zur Steuerstangenführung 37 dichtend abgestützt ist.
Die Abstützlage ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 durch gegeneinander gerichtete, zapfenartige Vorsprünge 39, 40 am Sperrkolben 35 und an der unteren Steuerstangenführung 37 vorgegeben, wobei die zapfenartigen Vorsprünge 39 und 40 umschließend zur durchlaufenden Steuerstange 23 zentral liegen und axial gegeneinander gerichtet sind. In der Sperrstellung des Mengenbegrenzungsventils 34 bilden somit einerseits die aufeinander liegenden Vorsprünge 39, 40 eine die Steuerstange 23 umgrenzende Dichtfläche, und es liegt zum anderen der Sperrkolben 35 mit seinem Kolbenschaft in axialer und radialer Überdeckung zu längs der unteren Steuerstangenführung 37 vorgesehenen, beispielsweise durch Längsnuten gebildeten Überströmkanälen 41. Diese Überströmkanäle 41 münden im Ausführungsbeispiel auf einen Ringkanal 42 in der Zwischenplatte 8, der über eine Versorgungsbohrung 43 und einen weiteren Ringkanal 44 mit dem im Schaftbereich der Düsennadel 5 liegenden Druckraum 45 in Verbindung steht, in dem auch die Druckschulter 20 der Düsennadel 6 liegt.
Das Steuerventil 17 weist im Ausführungsbeispiel einen in einer stirnseitigen, zur Zwischenplatte 8 offenen Ausnehmung 46 der Steuerstangenführung 37 liegenden Sitzkörper 47 auf, der gegen die Zwischenplatte 8 mit einer Abflussbohrung 49 überdeckend zu einem Verbindungskanal 48 anliegt. Über den Verbindungskanal 48 in der Zwischenplatte 8 ist die Abflussbohrung 49 an den Steuerraum 18 angeschlossen. Die Abflussbohrung 49 läuft zum Verbindungskanal 48 gegenüberliegend in einer Sitzfläche für die Steuerstange 23 aus, und bei von der Sitzfläche abgehobener Steuerstange 23 steht die Abflussbohrung 49 über Verbindungskanäle 50 in der Zwischenplatte 8 mit einem Anschlusskanal 51 zur Niederdruckseite in Verbindung. Die Abflussbohrung 49 ist selbst als Drosselbohrung ausgeführt, oder es ist der Zulauf zur Abflussbohrung 49 gedrosselt ausgebildet. Der Steuerraum 18 steht über eine gedrosselte Verbindung 52, wie in Fig. 4 angedeutet, mit der Hochdruckseite, hier dem Druckraum 45, in Verbindung.
Ist das Steuerventil 17 in Schließstellung, also die Abflussbohrung 49 über die Steuerstange 23 abgesperrt, so ist die Düsennadel 6 sowohl über die Druckfeder 22 wie auch über den im Steuerraum 18 anstehenden Druck in Richtung auf ihre Schließlage belastet. Es kann somit kein Einspritzvorgang stattfinden. Die Steuerstange 23 ist dabei zwischen dem Sitzkörper 47, an dem sie dichtend anliegt, und dem Aktor 12 eingespannt, und zwar insbesondere aufgrund der im Spaltraum 31 aufgebauten Drucksäule, durch die die Stangenteile 29 und 30 gegeneinander abgestützt sowie gegen ihre jeweiligen Anlagestellungen am Aktor 12 und am Sitzkörper 47 angelegt sind. Wird der Aktor 12 zur Einleitung eines Einspritzvorganges angesteuert, so wird die Ankerplatte 13 gegen Federkraft angehoben und das obere Stangenteil 29 kann in Richtung auf den Aktor 12 ausweichen. Damit ergibt sich ein Druckabfall im Spaltraum 31 und es kann der untere Steuerstangenteil 30 über den durch die Verbindung zum Steuerraum 18 in der Abflussbohrung 49 anstehenden Druck aus seiner die Abflussbohrung 49 abdichtenden Lage angehoben werden. Damit ergibt sich über Querkanäle 53 zum Sitzkörper 47 und Längskanäle 54 zwischen dem Sitzkörper 47 und der unteren Steuerstangenführung 37 eine Verbindung zu den Verbindungskanälen 50 und über diese zur Niederdruckseite (Pfeil 56).
Wird der Aktor 12 zur Beendigung des jeweiligen Einspritzvorganges abgesteuert, so fällt die in Richtung auf ihre Stützlage zur Steuerstange 23 federbelastete Ankerplatte 13 ab und beaufschlagt die Steuerstange 23 in Richtung auf ihre Schließlage zur Abflussbohrung 49, da aufgrund der drosselnden Verbindung zwischen dem Spaltraum 31 und der Hochdruckseite im Spaltraum wiederum eine tragende Flüssigkeitssäule aufgebaut ist.
Fig. 1 lässt deutlich werden, dass sich durch die axial hintereinander liegende Anordnung von Druckspeicher 24, Mengenbegrenzungsventil 34 und gegebenenfalls dazwischen liegendem Kupplungsstück 26 eine sehr kompakte und auch baulich sehr gut beherrschbare Anordnung ergibt, zumal die Steuerstange 23 aufgrund ihrer schlanken Ausbildung und ihrer nicht ummantelten freien Lage innerhalb des Aufnahmeraumes 16, der zumindest teilweise als reiner Druckspeicher 24 dient, einen minimalen Platzbedarf hat, so dass sich auch große und wirksame Druckspeicherräume verwirklichen lassen.
Ist, wie in Fig. 1 und 2 dargestellt, das Kopplungsstück 26 im Übergang zwischen Druckspeicher 24 und Mengenbegrenzungsventil 34 angeordnet, so ist es zweckmäßig, wenn der hochdruckseitige Anschluss 27 im Bereich des Kopplungsstückes 26 auf den Aufnahmeraum 16 mündet und diesen aufteilt, bei über dem Kopplungsstück 26 zugeordneten Kanalverbindungen 57, 58 in Richtung auf den Druckspeicher 24 und in Richtung auf das Mengenbegrenzungsventil 34.
Eine solche Ausgestaltung begünstigt, unabhängig von den Betriebszuständen Einspritzung oder Nichteinspritzung, die Aufrechterhaltung eines weitgehend gleichen, hohen Druckniveaus im Druckspeicher 24 und damit bei großer führungsfreier Länge der Steuerstange 23 auch deren Ausbildung mit einem minimierten Querschnitt dadurch, dass die rechnerische Knicklast einer dünnen, einen Druckspeicher 24 durchsetzenden Steuerstange 23 bezogen auf die Stangenlänge zwischen deren den Speicher axial durchsetzenden Dichtführungen mit steigendem Druck zunimmt, somit die Steuerstange auf eine Knicklast ausgelegt werden kann, die der rechnerischen Knicklast plus einer zusätzlichen Knicklast entspricht, welche sich als Produkt des Druckes im Druckspeicher und der Querschnittsfläche der Steuerstange in deren axialen Dichtführungen zum Aufnahmeraum 16 ergibt. Durch die Erfindung wird somit auch ein Verfahren zur Verfügung gestellt, bei Einsatz von druckkraftbeaufschlagten dünnen Stäben, wie Steuerstangen 23 der vorstehend angesprochenen Art, diese im Hinblick auf ihre Abmessungen zu minimieren, dadurch, dass das Produkt aus dem umschließend zum Stab in einem Druckspeicher gegebenen Druck und der Querschnittsfläche des Stabes in dessen Austrittsfläche zum Druckspeicher als Zuschlaggröße zur rechnerischen Knicklast berücksichtigt wird. Es wird also ein Verfahren zur Anhebung der Knickfestigkeit dünner Stäbe aufgezeigt.
Auch wenn die Ausgestaltung eines Einspritzinjektors 1 gemäß Fig. 1 und 2 eine erfindungsgemäß besonders vorteilhafte Lösung darstellt, lässt sich die Erfindung auch in einer Ausgestaltung gemäß Fig. 3 realisieren, bei der - ein Mengenbegrenzungsventil ist hier nicht vorgesehen, kann aber erfindungsgemäß ebenfalls vorgesehen sein - das Kopplungsstück durch eine der Steuerstangenführungen, insbesondere, wie gezeigt, durch die untere Steuerstangenführung 45 gebildet ist. Dadurch entfällt die Quasiaufteilung des Aufnahmeraums 16, der sich im Wesentlichen als zentrale Durchgangsbohrung darstellt, sowie auch eine mögliche Führung der Steuerstange 17 über das Kopplungsstück 26 im längsmittleren Bereich zwischen Aktor 12 und Steuerventil 17. Eine solche abgemagerte Lösung, die im übrigen Aufbau der anhand der Fig. 1 und 2 geschilderten entspricht, stellt sich als weitere Vereinfachung der erfindungsgemäßen Lösung dar und sie veranschaulicht zugleich, dass bei Anordnung eines Kopplungsstückes 26 gemäß Fig. 1 und 2 dieses auch schwimmend im Aufnahmeraum 16 vorgesehen sein kann, bei entsprechender axialer Abstützung gegen die Steuerstangenteile 29 und 30.
Des Weiteren ist in Fig. 3 auch, ergänzend zu Fig. 1, eine weitere Anordnungsmöglichkeit für die die Ankerplatte 13 abstützende Druckfeder 59 als Bestandteil des Aktors 12 veranschaulicht.
Fig. 4 verdeutlicht, dass bei Teilung der Steuerstange 23 im Bereich der unteren Steuerstangenführung 37 der obere Steuerstangenteil 29 um ein Vielfaches länger ist als der untere Steuerstangenteil 30, bei Lage des Spaltraumes 31 zwischen diesen Stangenteilen. Entsprechend der Anordnung des Spaltraumes 31 im Erstreckungsbereich der unteren Steuerstangenführung 37 und der Nutzung dieser Steuerstangenführung 37 als Kopplungsstück mit Leckageverbindung zum Aufnahmeraum 16 lediglich über den in die Steuerstangenführung 37 eintauchenden Abschnitt des oberen Steuerstangenteiles 29 lässt sich bei dieser Lösung die Leckage zwischen dem Spaltraum 31 und dem Aufnahmeraum 16 und die Höhe des sich im Spaltraum 31 aufbauenden Druckes durch die Festlegung unterschiedlicher Führungslängen und Führungsspiele zwischen oberem Stangenteil 29 und unterer Steuerstangenführung 37 als Kopplungsstück bestimmen, in Berücksichtigung der entsprechenden Radialtoleranzen in der Führung der Steuerstange 23 in der unteren Steuerstangenführung 37.
In Ergänzung der Fig. 1 und 2 zeigt Fig. 4, bezogen auf die insoweit den Fig. 1 und 2 entsprechende, um den unteren Teil des Mengenbegrenzungsventiles ergänzte Darstellung der Fig. 3, die hochdruckseitige Verbindung 52 des Steuerraumes 18 über Anschlusskanäle 60 mit dazwischen liegender Drossel 61 an den Druckraum 45. Weiter ist aus Fig. 4 ersichtlich, dass die Erfindung insbesondere in der Ausgestaltung gemäß Fig. 4 in vorteilhafter Weise einen Aufbau der Steuerstange 23 aus über ihre Länge unterschiedlichen Materialien erlaubt. Hierzu kann der kurze untere Steuerstangenteil 30 in der Ausgestaltung gemäß Fig. 4 insgesamt aus einem in Bezug auf die Abdichtung zur Abflussbohrung 49 besonders geeigneten hochfesten Material bestehen.
Da sich ansonsten die Ausführungsbeispiele weitgehend entsprechen, finden gleiche Bezugszeichen Verwendung und es wird bezüglich der Ausgestaltung gemäß Fig. 3 und 4 auf die Beschreibung zu den Fig. 1 und 2 verwiesen.
Ungeachtet der Verwendung dünner Steuerstangen kann aufgrund der Knickstabilisierung, die für die Steuerstange durch die Druckbeaufschlagung im Aufnahmeraum gegeben ist, die Übertragung großer, dem Druckaufbau im Spaltraum entsprechender Stellkräfte gewährleistet werden. Durch die Querschnittsbemessung der die Fluidsäule im Spaltraum begrenzenden Steuerstangenteile kann zudem die druckbezogen auf die Steuerstangenteile ausgeübte Stützkraft beschränkt werden. Bezogen auf ein gegebenes Druckniveau im Spaltraum kann somit über die Querschnittsbemessung der Steuerstangenteile im Kopplungsstück eine Kraftanpassung an die Federkraft des Aktors erfolgen, so dass die Feder nicht überdrückt werden kann.
Die Fig. 5 bis 7 zeigen stark schematisiert und in isolierter Darstellung einen Aufbau, bei dem eine Steuerstange 70 ein Kopplungsstück 71 in einer Axialbohrung 72 durchsetzt und bei dem die Steuerstange 70 zwei Steuerstangenteile 73 und 74 aufweist, von denen das Steuerstangenteil 73, bezogen auf die vorauf geschilderten Ausgestaltungsbeispiele, ein oberes, aktorseitiges Steuerstangenteil bildet und das Steuerstangenteil 74 ein unteres. Die Steuerstangenteile 73 und 74 sind in der Axialbohrung 72 längsverschieblich geführt und begrenzen axial mit ihren einander benachbarten Stirnseiten innerhalb der Axialbohrung 72 einen vom Kopplungsstück 71 radial umschlossenen Spaltraum 75.
Das Kopplungsstück 71 ist dargestellt als innerhalb eines Aufnahmeraumes 76 liegend, der von der Steuerstange 70 durchsetzt ist, so dass die Steuerstangenteile 73, 74, in den Ausgestaltungen gemäß Fig. 5 und 6 ausgehend vom Spaltraum 75 in der Axialbohrung 72 verlaufend, auf einander gegenüberliegende Bereiche des Aufnahmeraumes 76 auslaufen, die bezogen auf die Darstellungen gemäß Fig. 5 und 6 jeweils, wie durch die +-Zeichen gezeigt, auf Hochdruckniveau liegen.
Die Steuerstangenteile 73 und 74 begrenzen in der Axialbohrung 72 gegenüber dem Kopplungsstück 71 jeweils Leckagespalte 77, 78, so dass sich im Spaltraum 75, aus dem Aufnahmeraum 76 über die Leckagespalte 77 und 78 versorgt, ein dem Aufnahmeraum 76 entsprechender Druck aufbaut, und im Spaltraum 75 eine Drucksäule gegeben ist, über die, bei entsprechender axialer Belastung, die Steuerstangenteile 73, 74 gegeneinander abgestützt sind, also entsprechende axiale Stützkräfte übertragen können.
Aufgrund der Druckversorgung über die Leckagespalte 77, 78 werden die Steuerstangenteile 73, 74 unter Vergrößerung des Spaltraumes 75 voneinander abgedrängt, wenn keine entsprechenden Gegenkräfte vorhanden sind, bzw. wenn - zum Beispiel aufgrund einer federnden Abstützung - aufgrund des im Spaltraum 75 aufgebauten Druckes sich Stellkräfte ergeben, die größer als diese Gegenkräfte sind.
Um bei entsprechend nachgiebiger Abstützung eines der Steuerstangenteile, also beispielsweise des Steuerstangenteiles 77 gegen die Feder eines Aktors, ein Überdrücken der Feder zu vermeiden, muss entweder der Druck im Spaltraum 75 entsprechend begrenzt werden, oder die den Spaltraum begrenzende Querschnittsfläche des jeweiligen Steuerstangenteiles so bemessen werden, dass bezogen auf einen vorgegebenen Grenzdruck eine vorgegebene, der Federkraft entsprechende Grenzkraft nicht überschritten wird.
Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 mit Verbindung des Spaltraumes 75 über die Leckagespalte 77, 78 lediglich zum Aufnahmeraum 76 ist bezogen auf einen gegebenen Druck im Aufnahmeraum 76 eine entsprechende Stellkraftbegrenzung lediglich über die Querschnittsfläche des oder der Stangenteile 73, 74 erreichbar.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 ist der Spaltraum 75 über eine drosselnde Verbindung 79 zusätzlich an einen Niederdruckraum 80 angeschlossen, dessen Druckniveau - als Niederdruckniveau - unterhalb des im Aufnahmeraum 76 gegebenen Hochdruckniveaus (durch + gekennzeichnet), liegt und durch - gekennzeichnet ist. Die drosselnde Verbindung 79 ist schematisch dargestellt als eine Bohrung 81 im Steuerstangenteil 74, kann aber auch in anderer Weise realisiert werden, beispielsweise durch eine auf den Spaltraum 75 ausmündende, das Kopplungsstück 71 durchsetzende und auf den Niederdruckraum 80 mündende Bohrung.
Durch die Verbindung zum Niederdruckraum 80 bildet sich in Verbindung mit den analog zur Ausgestaltung gemäß Fig. 5 gegebenen Verbindungen zum hochdruckseitigen Aufnahmeraum 76 über die Leckagespalte 77 und 78 im Spaltraum 75 ein mittleres Druckniveau aus, das gegebenenfalls in Verbindung mit entsprechenden Querschnittsbemessungen für die Steuerstangenteile 73, 74 die Festlegung einer gewünschten maximalen Stellkraft, bezogen auf dieses mittlere Druckniveau, ermöglicht.
Fig. 7 zeigt eine Variante, bei der das Kopplungsstück 71 axial begrenzend zu einem Aufnahmeraum 76 im Übergang auf einen Niederdruckraum 80 liegt, und zwar derart, dass die Steuerstange 70 aus dem Kopplungsstück 71 einenends auf den unter Hochdruck stehenden Aufnahmeraum 76 und anderenends auf den Niederdruckraum 80 ausläuft. Die Steuerstangenteile 73 und 74 bilden somit eine Abgrenzung des zwischen ihren einander gegenüberliegenden Stirnseiten eingeschlossenen Spaltraumes 75 einerseits gegen Hochdruck, andererseits gegen Niederdruck, so dass sich über die Leckagespalte 77 und 78 im Spaltraum 75 ein zwischen dem hochdruckseitig und dem niederdruckseitig anstehenden Druck liegender, mittlerer Druck einstellt. In der Größenordnung ist dieser mittlere Druck durch die Bemessung der Leckagespalte 77 und 78 sowie auch deren axiale Länge zu beeinflussen, und damit auch die Größe der auf die Stangenteile 72 und 74 in Abhängigkeit vom Druck im Spaltraum 75 wirkenden Stützkräfte. Diese können, wie schon vorstehend geschildert, auch noch durch die Querschnittsbemessung der Stangenteile 73, 74 ausmündend auf den Spaltraum 75 beeinflusst werden.
Grundsätzlich sind die anhand der Fig. 5 und 6 veranschaulichten Ausgestaltungen nicht daran gebunden, dass beide Steuerstangenteile 73, 74 zum Kopplungsstück 71 längsverschieblich sind. Vielmehr kann bei entsprechender Längsverschieblichkeit des Koppplungsstückes 71 dieses auch mit einem der jeweils hochdruckseitig aus dem Kopplungsstück 71 austretenden Steuerstangenteile, so beispielsweise dem Steuerstangenteil 74 lagefest verbunden sein und beispielsweise ein Teil des Kopplungsstückes 71 bilden, so dass ein Leckagespalt 77 zur Hochdruckseite lediglich längs des Stangenteiles 73 gegeben ist. Auch bei einer solchen Lösung kann in Analogie zur Gestaltung gemäß Fig. 5 die bezogen auf ein vorgegebenes Druckniveau im Spaltraum 75 sich ergebende Stellkraft durch die Querschnittsbemessung beeinflusst werden. Bei der Ausgestaltung gemäß Fig. 6 besteht die zusätzliche Einflussmöglichkeit der Veränderung des sich im Spaltraum 75 aufbauenden Druckes darin, dass entsprechend Fig. 6 eine Verbindung des Spaltraumes 75 zum Niederdruckraum 80 über eine drosselnde Bohrungsverbindung 79 in dem gedachterweise zum Kopplungsstück 71 lagefesten Steuerstangenteil 74 erfolgen kann. Bei einer solchen Lösung kann bevorzugt die Verbindung zum Niederdruckraum 80 auch unmittelbar über eine das Kopplungsstück 71 durchsetzende Bohrung erfolgen.
Im Rahmen der Erfindung liegt es auch, die Steuerstange mehrfach zu unterteilen, so dass sich mehrere Trennstellen ergeben. Bei einer solchen Ausgestaltung, die z. B. unter Fertigungs- und/oder Montagegesichtspunkten zweckmäßig sein kann, bildet sich an der Trennstelle, ein entsprechend umschließendes Kopplungsstück vorausgesetzt, ein den richtigen Abstand einstellender Spaltraum aus, in der sich die größte Stützkraft ausbildet. In den anderen Trennstellen stehen die Stangenteile auf Stoß zueinander, es ist also keine übertragende, die Stützlänge einstellende Flüssigkeitssäule zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der Stangenteile vorhanden.

Claims

Hochdruck-Einspritzinjektor (1) für Brennkraftmaschinen mit einem Aktor (12) und einer Einspritzdüse (3) für unter Hochdruck zugeführten Kraftstoff, die an axial einander gegenüberliegenden Endseiten des schlanken Injektorgehäuses (9) angeordnet sind und mit einem in der Ansteuerung der Einspritzdüse (3) liegenden, im Übergang vom Injektorgehäuse (9) auf die Einspritzdüse (3) angeordneten Steuerventil (17), das vom Aktor (12) über eine stricknadelartig dünne, langgestreckt stabförmige Steuerstange (23) angesteuert ist, die im Übergang vom Aktor (12) auf das Steuerventil (17) in einem axial das Injektorgehäuse (9) durchsetzenden Aufnahmeraum (16) verläuft und die zwei stirnseitig zueinander abgestützte Steuerstangenteile (29, 30) aufweist,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Aufnahmeraum (16) hochdruckseitig angeschlossen ist, dass die Steuerstange (23) im einen Hochdruckspeicher bildenden Aufnahmeraum (16) unmittelbar kraftstoffumschlossen ist, dass die einander zugewandten Stirnseiten der Steuerstangenteile (29, 30) fluidisch zueinander abgestützt sind und innerhalb eines umschließenden Kopplungsstückes (26) liegen und dass bei axialer Verschieblichkeit mindestens eines der Steuerstangenteile (29, 30) zum Kopplungsstück (26) die Steuerstangenteile (29, 30) mit ihren Stirnseiten axial einen Spaltraum (31) begrenzen, der in gedrosselter Verbindung zumindest zur Hochdruckseite steht.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Spaltraum (31) in gedrosselter Verbindung zur Niederdruckseite steht.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Steuerstangenteile (29, 30) im Kopplungsstück (26) axial verschieblich sind.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kopplungsstück (26) im Aufnahmeraum (16) liegt.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kopplungsstück (26) eine axiale Begrenzung des Aufnahmeraumes (16) bildet.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass zumindest eine der gedrosselten Verbindungen des Spaltraumes (31) zur Hochdruckseite oder zur Niederdruckseite durch einen Leckagespalt zwischen der Steuerstange (23) und dem Kopplungsstück (26) gebildet ist.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass zvon den gedrosselten Verbindungen des Spaltraumes (31) zur Hochdruckseite oder zur Niederdruckseite zumindest eine durch eine Drosselbohrung gebildet ist.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet,
dass die gedrosselte Verbindung des Spaltraumes (31) zur Hochdruckseite vom Aufnahmeraum (16) ausgeht.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kopplungsstück (26) zum Aufnahmeraum (16) axial lagefest ist.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kopplungsstück (26) zum Aufnahmeraum (16) axial verschieblich ist.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Kopplungsstück (16) eine Radialführung für die Steuerstange (23) bildet.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Aufnahmeraum (16) durch das Kopplungsstück (26) axial in einen zum Aktor (12) benachbarten, oberen Teil als Speicherteil und einen unteren Teil unterteilt ist und im Bereich des unteren, zwischen dem Kopplungsstück (26) und dem Steuerventil (17) liegenden Teiles einen Kraftstoffkanal bildet.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
dass der hochdruckseitige Anschluss zum Aufnahmeraum (16) im Bereich des Kopplungsstückes (26) liegt.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass im Aufnahmeraum (16) ein Mengenbegrenzungsventil (34) angeordnet ist.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach einem der Ansprüche 12 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mengenbegrenzungsventil (34) im unteren Teil des Aufnahmeraumes (16) angeordnet ist.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach Anspruch 14 oder 15,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Mengenbegrenzungsventil (34) einen federabgestützten, einen drosselnden Durchflussquerschnitt zur Einspritzdüse (3) begrenzenden Sperrkolben (35) aufweist.
Hochdruck-Einspritzinjektor, nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuerstange (23) im hochdruckseitig angeschlossenen Aufnahmeraum (16) über den umschließenden, unter Hochdruck stehenden Kraftstoff knickstabilisierend abgestützt ist.
Hochdruck-Einspritzinjektor nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Steuerstange (23) über den umfangseitig umschließenden, unter Hochdruck stehenden Kraftstoff knicklaststeigernd abgestützt ist.