DE10055639A1 - Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum - Google Patents

Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum

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Abstract

Ein Injektorgehäuse (1) des Injektors weist eine Vertiefung (2) auf, in der ein Teil eines Aktorgehäuses (4) des Injektors angeordnet ist. Ein Boden der Vertiefung (2) wird durch eine umlaufende Aufsatzfläche (3) für das Aktorgehäuse (4) gebildet. Eine Unterseite des Aktorgehäuses (4) ist der Aufsatzfläche (3) zugewandt und weist eine umlaufende Ausnehmung (11) auf. Diese Ausnehmung (11) ist dergestalt, dass die Unterseite des Aktorgehäuses (4) mindestens einen umlaufenden Vorsprung (12) aufweist, der zur Aufsatzfläche (3) hin gerichtet ist und an die Aufsatzfläche (3) angrenzt. Eine Dichtung (13) zur Verhinderung von Leckage entlang der Grenzflächen zwischen dem Injektorgehäuse (1) und dem Aktorgehäuse (4) ist in der Ausnehmung (11) angeordnet und grenzt an die Aufsatzfläche (3) an.

Description

Die Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum.
Ein solcher Injektor weist in der Regel einen Aktor auf, der ein Einspritzventil steuert. Wird das Einspritzventil durch den Aktor geöffnet, so wird Kraftstoff in einen Brennraum eingespritzt. Beispielsweise betätigt der Aktor ein Servoven­ til, das wiederum hydraulisch das Einspritzventil öffnet und schließt. Der Aktor kann elektrisch angesteuert werden. Bei­ spielsweise besteht der Aktor aus piezoelektrischen Elementen und dehnt sich bei Anlegen einer elektrischen Spannung.
Anhand der Fig. 1, die einen Querschnitt durch einen Teil eines Injektors mit einem Aktor einem Aktorgehäuse, einer Dichtung, einem Vorsprung, einer Ausnehmung, einer Vertie­ fung, einer Aufsatzfläche, einer weite ren Vertiefung, einem Ventilkolben, einem Ventilpilz, einer Steuerkammer und einem Injektorgehäuse zeigt, wird der Aufbau eines typischen Injek­ tors beschrieben. Der Aktor 10' ist in der Regel in einem Ak­ torgehäuse 4' angeordnet, während das Einspritzventil (nicht dargestellt) und/oder das Servoventil, das beispielsweise ei­ nen Ventilkolben 6' und einen Ventilpilz 7' umfasst, in einem Injektorgehäuse 1' angeordnet sind. Der Ventilpilz 7' trennt eine Steuerkammer 8' von einer Rücklaufleitung 15'. Das In­ jektorgehäuse 1' weist eine Vertiefung 2' auf, in die ein Teil des Aktorgehäuses 4' eingeschoben wird. Die Vertiefung 2' des Injektorgehäuses 1' weist einen ersten Boden auf, der als umlaufende Aufsatzfläche 3' für das Aktorgehäuse 4' aus­ gebildet ist. In der Mitte dieser Vertiefung 2' ist eine wei­ tere Vertiefung 5' angeordnet, in der das Servoventil und/oder das Einspritzventil angeordnet sind. Nach dem Ein­ schieben des Aktorgehäuses 4' in das Injektorgehäuse 1' kann der Aktor 10' die in der weiteren Vertiefung 5' angeordnete Ventileinrichtung, die das Servoventil und das Einspritzven­ til umfasst, betätigen. Eine Längsdehnung des Aktors 10' ver­ schiebt den Ventilkolben 6' Richtung Ventilpilz 7' und hebt diesen entgegen der Kraft einer Feder 9' von seinem Ventil­ sitz ab. Der Druckabfall in der Steuerkammer 8' bewirkt hyd­ raulisch das Öffnen des Einspritzventils.
Zur genauen Einstellung des Leerhubs zwischen dem Aktor 10' und der Ventileinrichtung ist eine geeignete Einstellscheibe E' auf der Aufsatzfläche 3' des Injektorgehäuses 1' angeord­ net.
Damit Kraftstoff, der sich in der Ventileinrichtung befindet, nicht entlang der Grenzflächen zwischen dem Injektorgehäuse 1' und dem Aktorgehäuse 4' abfließen kann, ist eine Dichtung 13' zwischen dem Injektorgehäuse 1' und dem Aktorgehäuse 4' vorgesehen. Dazu weist das Aktorgehäuse 4' an seiner seitli­ chen Fläche eine umlaufende Ausnehmung 11' aus, in der die Dichtung 13', beispielsweise eine O-Ring-Dichtung, angeordnet ist. Aufgrund der Ausnehmung 11' weist das Aktorgehäuse 4' einen Vorsprung 12' auf, der seitlich gerichtet ist.
Die Dichtung wird um das Aktorgehäuse gespannt. Anschließend wird das Aktorgehäuse in das Injektorgehäuse eingeschoben. Dabei reibt die Dichtung an den Seitenwänden der Vertiefung des Injektorgehäuses. Dies stellt insbesondere dann einen Nachteil dar, wenn die Vertiefung mit einer Korrosionsschutz­ schicht ausgekleidet werden soll. Es hat sich herausgestellt, dass die Reibung zwischen der Dichtung und der Korrosions­ schutzschicht so groß ist, dass entweder das Aktorgehäuse nicht in das Injektorgehäuse eingeschoben werden kann, oder aber die Dichtung beim Einschieben des Aktorgehäuses in das Injektorgehäuse zerstört wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum anzugeben, bei dem die Anbringung einer Korrosionsschutzschicht in der Vertiefung des Injektorgehäuses möglich ist und zugleich eine Leckage entlang Grenzflächen zwischen dem Injektorgehäuse und dem Aktorgehäuse verhindert wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum mit folgenden Merkmalen. Der Injektor weist ein Aktorgehäuse und ein Injektorgehäuse auf. Das Injektorgehäuse weist eine Vertiefung auf, in der ein Teil des Aktorgehäuses angeordnet ist. Ein Boden der Ver­ tiefung des Injektorgehäuses wird durch eine umlaufende Auf­ satzfläche für das Aktorgehäuse gebildet. Zwischen dem Injek­ torgehäuse und dem Aktorgehäuse ist eine Dichtung angeordnet zur Verhinderung von Leckage entlang Grenzflächen zwischen dem Injektorgehäuse und dem Aktorgehäuse. Eine Unterseite des Aktorgehäuses, die der Aufsatzfläche des Injektorgehäuses zu­ gewandt ist, weist eine umlaufende Ausnehmung auf. Die Aus­ nehmung der Unterseite des Aktorgehäuses ist dergestalt, dass die Unterseite des Aktorgehäuses mindestens einen umlaufenden Vorsprung aufweist, der zur Aufsatzfläche des Injektorgehäu­ ses hin gerichtet ist und an die Aufsatzfläche des Injektor­ gehäuses angrenzt. Die Dichtung ist in der Ausnehmung der Un­ terseite des Aktorgehäuses angeordnet und um den Vorsprung der Unterseite des Aktorgehäuses gespannt. Die Dichtung grenzt an die Aufsatzfläche des Injektorgehäuses an.
Da die Dichtung an der Unterseite des Aktorgehäuses und nicht an seitlichen Flächen des Aktorgehäuses angeordnet ist, be­ steht kein Kontakt zwischen der Dichtung und den Seitenflä­ chen der Vertiefung, so dass das Aktorgehäuse in die Vertie­ fung eingeführt werden kann ohne Reibung zwischen der Dich­ tung und der Vertiefung. Folglich kann die Vertiefung mit ei­ ner Korrosionsschutzschicht ausgekleidet sein, während auf­ grund der vorhandenen Dichtung zugleich eine Leckage entlang Grenzflächen zwischen dem Injektorgehäuse und dem Aktorgehäu­ se verhindert wird.
Die Dichtung kann auch wesentlich leichter in die Ausnehmung eingebracht werden als bisher, da die Dichtung nicht zunächst über einen seitlich herausragenden Absatz gestreift werden muss, der eine verstärkte Dehnung der Dichtung erfordert.
Das Aktorgehäuse liegt mit seinem Vorsprung direkt auf der Aufsatzfläche des Injektorgehäuses auf. Auf sonst übliche Einstellscheiben zwischen dem Aktorgehäuse und dem Injektor­ gehäuse auf der Aufsatzfläche wird verzichtet, da sonst die Dichtung nur zwischen dem Aktorgehäuse und der Einstellschei­ be wirkt, so dass eine Leckage zwischen der Einstellscheibe und dem Injektorgehäuse erfolgen kann.
Der Leerhub des Injektors, der durch den Abstand zwischen dem Aktor im nicht angesteuerten Zustand und der Ventileinrich­ tung bestimmt wird, kann auch ohne Einstellscheibe genau ein­ gestellt werden. Beispielsweise weist der Injektor ein Servo­ ventil auf, der aus einem Ventilkolben und einem Ventilpilz besteht. Der Ventilpilz trennt eine Steuerkammer von einer Rücklaufleitung. Der Ventilpilz wird beispielsweise durch ei­ ne in der Steuerkammer angeordnete Feder gegen seinen Sitz gepresst. Außerhalb der Steuerkammer ist der Ventilkolben an­ geordnet, der in Berührung mit den Ventilpilz steht. Der Ven­ tilkolben ist derart in einer von der Mitte der Vertiefung ausgehenden weiteren Vertiefung des Injektorgehäuses angeord­ net, dass eine Längenausdehnung des Aktors zu einer Verschie­ bung des Ventilkolbens führt. Die Verschiebung des Ventilkol­ bens führt dazu, dass der Ventilpilz entgegen der Kraft der Feder von seinem Sitz angehoben wird. Zur Einstellung des Leerhubs des Injektors wird beispielsweise der Abstand zwi­ schen der Aufsatzfläche des Injektorgehäuses und der der Steuerkammer abgewandten Fläche des Ventilpilzes gemessen. Abhängig von diesem Abstand wird die für einen vorgegebenen Leerhub erforderliche Länge des Ventilkolbens bestimmt. Der Ventilkolben wird so gewählt, dass er die erforderliche Länge aufweist, und anschließend in das Injektorgehäuse eingesetzt.
Danach wird das Aktorgehäuse in die Vertiefung des Injektor­ gehäuses eingeschoben.
Die Ausnehmung der Unterseite des Aktorgehäuses kann so aus­ gestaltet sein, dass die Unterseite des Aktorgehäuses zwei Vorsprünge aufweist: Einen inneren Vorsprung und einen äuße­ ren, den inneren umgebenden Vorsprung. Die Dichtung ist in diesem Fall zwischen dem inneren Vorsprung und dem äußeren Vorsprung angeordnet.
Vorzugsweise ist jedoch die Ausnehmung der Unterseite des Ak­ torgehäuses dergestalt, dass die Unterseite des Aktorgehäuses nur einen einzigen umlaufenden Vorsprung aufweist, um den die Dichtung gespannt ist. In diesem Fall gibt es keinen äußeren Vorsprung.
Bei einem solchen Injektor kann die Dichtung leichter in die Ausnehmung eingesetzt werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Vertiefung des Injektorgehäuses mit geringe­ rem Aufwand hergestellt werden kann, was im Folgenden erläu­ tert wird. Bei der Erzeugung der Vertiefung ist die Nutkante des Injektorgehäuses zwischen den Seitenwänden der Vertiefung und der Aufsatzfläche des Injektorgehäuses zunächst abgerun­ det. Ein Aktorgehäuse mit nicht abgerundeten Kanten kann in eine solche Vertiefung nicht bis zur Aufsatzfläche des Injek­ torgehäuses eingeführt werden. Zuvor muss die Vertiefung wei­ ter bearbeitet werden, indem die Nutkanten aufgeweitet wer­ den, so dass die Kanten des Aktorgehäuses in die aufgeweite­ ten Nutkanten hineinpassen. Auf diese zusätzliche Maßnahme kann verzichtet werden, wenn die Ausnehmung der Unterseite des Aktorgehäuses dergestalt ist, dass die Unterseite nur ei­ nen einzigen umlaufenden Vorsprung aufweist. In diesem Fall ist nämlich die äußere störende Kante des Aktorgehäuses gar nicht vorhanden. Es handelt sich sozusagen um eine starke Ab­ rundung der Kante. Die Vertiefung des Injektorgehäuses kann folglich mit weniger Aufwand hergestellt werden. Im Übrigen ist eine Aufweitung der Nutkante des Injektorgehäuses auch für die Festigkeit des Injektors gegenüber Hochdruck nachtei­ lig, da erhöhte Kerbspannungen auftreten.
Vorzugsweise ist die Vertiefung des Injektorgehäuses mit ei­ ner Korrosionsschutzschicht ausgekleidet. Die Korrosions­ schutzschicht besteht beispielsweise im Wesentlichen aus Zinkphosphat.
Die Dichtung kann im Wesentlichen aus einem Elastomer, wie z. B. Fluorkautschuk, bestehen.
Damit die Dichtung vor dem Einsetzen des Aktorgehäuses in das Injektorgehäuse nicht aus der Ausnehmung der Unterseite des Aktorgehäuses herausrutscht, ist es vorteilhaft, wenn der Vorsprung derart ausgebildet ist, dass seine der Seitenfläche der Vertiefung des Injektorgehäuses zugewandte Fläche geneigt ist. Die Neigung ist dabei derart, dass der Vorsprung im Be­ reich der Aufsatzfläche des Injektorgehäuses sich näher zu den Seitenflächen der Vertiefung befindet als im Bereich sei­ nes Ansatzes.
Im Folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an­ hand der Fig. 2 näher erläutert.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch einen Teil eines Injek­ tors mit einem Aktor, einem Aktorgehäuse, einer Dich­ tung, einem Vorsprung, einer Ausnehmung, einer Ver­ tiefung, einer Aufsatzfläche, einer weiteren Vertie­ fung, einem Ventilkolben, einem Ventilpilz, einer Steuerkammer und einem Injektorgehäuse.
Der Injektor weist ein Injektorgehäuse 1 mit einer Vertiefung 2 auf. Die Vertiefung 2 des Injektorgehäuses 1 ist mit einer ca. 2-3 µm dicken Korrosionsschutzschicht 14 ausgekleidet. Die Korrosionsschutzschicht 14 besteht aus Zinkphosphat.
Ein Boden der Vertiefung 2 des Injektorgehäuses 1 wird durch eine umlaufende Aufsatzfläche 3 für ein Aktorgehäuse 4 gebil­ det. In der Mitte der Vertiefung 2 weist das Injektorgehäuse 1 eine weitere Vertiefung 5 auf. In der weiteren Vertiefung 5 sind ein Ventilkolben 6 und ein Ventilpilz 7 angeordnet, die miteinander in Berührung stehen. Der Ventilpilz 7 trennt eine Steuerkammer 8 von einer Rücklaufleitung 15. Der Ventilpilz 7 wird durch eine in der Steuerkammer 8 angeordnete Feder 9 in seinen Ventilsitz gepresst. In der Vertiefung 2 des Injektor­ gehäuses 1 ist ein Teil des Aktorgehäuses 4 angeordnet.
In dem Aktorgehäuse 4 ist ein piezoelektrischer Aktor 10 an­ geordnet. Der Aktor 10 ist derart relativ zum Ventilkolben 6 angeordnet, dass bei einer Längsdehnung des Aktors 10 durch Anlegen einer Spannung eine Kraft auf den Ventilkolben 6 aus­ geübt wird, so dass der Ventilkolben 6 sich nach unten Rich­ tung Ventilpilz 7 verschiebt und den Ventilpilz 7 von seinem Sitz anhebt. Das Aktorgehäuse 4 weist an seiner Unterseite, die der Ausatzfläche 3 des Injektorgehäuses 1 zugewandt ist, eine umlaufende Ausnehmung 11 auf. Diese Ausnehmung 11 ist dergestalt, dass die Unterseite des Aktorgehäuses 4 genau ei­ nen umlaufenden Vorsprung 12 aufweist, der zur Aufsatzfläche 3 des Injektorgehäuses 1 gerichtet ist und an die Aufsatzflä­ che 3 des Injektorgehäuses 1 angrenzt. Der Vorsprung 12 der Unterseite des Aktorgehäuses 4 weist eine der Seitenfläche der Vertiefung 2 des Injektorgehäuses 1 zugewandte seitliche Fläche auf, die schräg ausgebildet ist. Dadurch verbreitert sich der Vorsprung 12 der Unterseite des Aktorgehäuses 4 in Richtung der Aufsatzfläche 3 des Injektorgehäuses 1.
Eine Dichtung 13 in Form eines Rings ist in der Ausnehmung 11 der Unterseite des Aktorgehäuses 4 angeordnet und um den Vor­ sprung 12 gespannt. Die Dichtung 13 ist zwischen dem Aktorge­ häuse 4 und dem Injektorgehäuse 1 derart angeordnet, dass sie an die Aufsatzfläche 3 des Injektorgehäuses 1 angrenzt. Die Dichtung 13 besteht aus Fluorkautschuk.
Wird der Ventilpilz 7 durch Ansteuerung der Aktors 10 von seinem Sitz angehoben, so sinkt der Druck des Kraftstoffs in der Steuerkammer 8. Auf hydraulische Weise wird dadurch ein nicht dargestelltes Einspritzventil von seinem Sitz angeho­ ben, so dass Kraftstoff in einen Brennraum eingespritzt wird.

Claims (6)

1. Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum
mit einem Aktorgehäuse (4) und einem Injektorgehäuse (1),
wobei das Injektorgehäuse (1) eine Vertiefung (2) aufweist, in der ein Teil des Aktorgehäuses (4) angeordnet ist,
wobei ein Boden der Vertiefung (2) des Injektorgehäuses (1) durch eine umlaufende Aufsatzfläche (3) für das Aktorgehäu­ se (4) gebildet wird,
wobei zwischen dem Injektorgehäuse (1) und dem Aktorgehäuse (4) eine Dichtung (13) angeordnet ist zur Verhinderung von Leckage entlang Grenzflächen zwischen dem Injektorgehäuse (1) und dem Aktorgehäuse (4),
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Unterseite des Aktorgehäuses (4), die der Aufsatzflä­ che (3) des Injektorgehäuses (1) zugewandt ist, eine umlau­ fende Ausnehmung (11) aufweist,
die Ausnehmung (11) der Unterseite des Aktorgehäuses (4) dergestalt ist, dass die Unterseite des Aktorgehäuses (4) mindestens einen umlaufenden Vorsprung (12) aufweist, der zur Aufsatzfläche (3) des Injektorgehäuses (1) hin gerich­ tet ist und an die Aufsatzfläche (3) des Injektorgehäuses (1) angrenzt,
die Dichtung (13) in der Ausnehmung (11) der Unterseite des Aktorgehäuses (4) angeordnet und um den Vorsprung (12) der Unterseite des Aktorgehäuses (4) gespannt ist und an die Aufsatzfläche (3) des Injektorgehäuses (1) angrenzt.
2. Injektor nach Anspruch 1, bei dem die Ausnehmung (11) der Unterseite des Aktorgehäu­ ses (4) dergestalt ist, dass die Unterseite des Aktorgehäu­ ses (4) einen einzigen umlaufenden Vorsprung (12) aufweist, um den die Dichtung (13) gespannt ist.
3. Injektor nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Vertiefung (2) des Injektorgehäuses (1) mit ei­ ner Korrosionsschutzschicht (14) ausgekleidet ist.
4. Injektor nach Anspruch 3, bei dem die Korrosionsschutzschicht (14) im wesentlichen aus Zinkphosphat besteht.
5. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Dichtung (13) im wesentlichen aus einem Elasto­ mer besteht.
6. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem eine der Seitenfläche der Vertiefung (2) des Injek­ torgehäuses (1) zugewandte seitliche Fläche des Vorsprungs (12) der Unterseite des Aktorgehäuses (4) derart schräg ausgebildet ist, dass der Ansatz des Vorsprungs (12) weiter weg von der Seitenfläche der Vertiefung (2) angeordnet ist als ein an die Aufsatzfläche (3) des Injektorgehäuses (1) angrenzender Teil des Vorsprungs (12).
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