DE102010030396A1

DE102010030396A1 - Fuel injector for injecting fuel into combustion chamber of internal combustion engine, has support body, where diameter in region of support body is larger than diameter of hole in region of valve plate

Info

Publication number: DE102010030396A1
Application number: DE201010030396
Authority: DE
Inventors: Dietmar Uhlmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-06-23
Filing date: 2010-06-23
Publication date: 2011-12-29

Abstract

The injector has a support body (1), a valve plate (2), a throttle plate (3) and a die body, which are arranged in an axial direction. Fuel arrives into the die body via high pressure hole (5) that is guided by the support body, the valve and the throttle plates. The hole possesses specific diameter (D1) in a region of the support body, where the diameter in the region of the support body is larger than diameter (D2) of the hole in a region of the valve plate. Reduction in diameter is formed as a drip-tray type countersunk (6) at a valve plate upper side resting at the support body.

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injector for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine having the features of the preamble of claim 1.

Ein derartiger Kraftstoffinjektor umfasst einen Haltekörper, eine Ventilplatte, eine Drosselplatte und einen Düsenkörper, die in axialer Richtung aufeinander folgend angeordnet und miteinander verbunden sind. Der einzuspritzende Kraftstoff wird dem Düsenkörper über eine Hochdruckbohrung zugeführt, welche sich durch den Haltekörper, die Ventilplatte und die Drosselplatte erstreckt.Such a fuel injector comprises a holding body, a valve plate, a throttle plate and a nozzle body, which are arranged successively in the axial direction and connected to each other. The fuel to be injected is supplied to the nozzle body via a high-pressure bore which extends through the holding body, the valve plate and the throttle plate.

Stand der TechnikState of the art

Ein gattungsgemäßer Kraftstoffinjektor ist beispielhaft in der 1 dargestellt. Er weist unter anderem einen Haltekörper und eine hieran anschließende Ventilplatte auf, durch welche eine Hochdruckbohrung für die Zuleitung des Kraftstoffs geführt ist. Im Bereich des Haltekörpers besitzt die Hochdruckbohrung einen Durchmesser D₁ der weitgehend dem D₂ der Hochdruckbohrung im Bereich der Ventilplatte entspricht. Lediglich im Bereich des Anschlusses an den Haltekörper weist die Ventilplatte eine Vergrößerung ihres Durchmessers D₂ in Form einer konisch verlaufenden Erweiterung auf, wodurch ein radial verlaufender Absatz am Haltekörper ausgebildet wird, die im Betrieb des Injektors gleich einer Druckstufe druckbeaufschlagt ist. Dadurch besteht die Gefahr einer Druckunterwanderung im Anschlussbereich.A generic fuel injector is exemplary in the 1 shown. It has inter alia a holding body and a subsequent valve plate, through which a high-pressure bore for the supply line of the fuel is guided. In the region of the holding body, the high-pressure bore has a diameter D ₁ which largely corresponds to the D _{2 of} the high-pressure bore in the region of the valve plate. Only in the region of the connection to the holding body, the valve plate has an increase in its diameter D ₂ in the form of a conically extending extension, whereby a radially extending paragraph is formed on the holding body, which is pressurized during operation of the injector equal to a pressure stage. This creates the risk of pressure infiltration in the connection area.

Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor mit einer hinsichtlich ihrer Form optimierten Hochdruckbohrung anzugeben.Based on the above-mentioned prior art, the present invention has the object to provide a fuel injector with a shape optimized high pressure bore.

Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a fuel injector with the features of claim 1. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor umfasst einen Haltekörper, eine Ventilplatte, eine Drosselplatte und einen Düsenkörper, die in axialer Richtung aufeinander folgend angeordnet und miteinander verbunden sind. Über eine durch den Haltekörper, die Ventilplatte und die Drosselplatte geführte Hochdruckbohrung gelangt der Kraftstoff in den Düsenkörper. Erfindungsgemäß besitzt die Hochdruckbohrung im Bereich des Haltekörpers einen Durchmesser D₁, der größer als ein Durchmesser D₂ der Hochdruckbohrung im Bereich der Ventilplatte ist, wobei die Durchmesserverringerung als Ansenkung an der am Haltekörper anliegenden Oberseite der Ventilplatte ausgebildet ist. Die Ansenkung vermittelt zwischen den Durchmessern D₁ und D₂, so dass die Durchmesserverringerung nicht abrupt unter Ausbildung von Kanten erfolgt. Die Vermeidung von Kanten wiederum wirkt sich günstig auf den Strömungsverlauf aus.The proposed fuel injector comprises a holding body, a valve plate, a throttle plate and a nozzle body, which are arranged successively in the axial direction and connected to each other. About a guided through the holding body, the valve plate and the throttle plate high pressure bore of the fuel enters the nozzle body. According to the invention, the high-pressure bore in the region of the holding body has a diameter D ₁ which is greater than a diameter D _{2 of} the high-pressure bore in the region of the valve plate, wherein the reduction in diameter is formed as a countersink on the upper side of the valve plate lying against the holding body. The countersink mediates between the diameters D ₁ and D ₂ , so that the diameter reduction does not occur abruptly with the formation of edges. The avoidance of edges in turn has a favorable effect on the flow.

Vorzugsweise besitzt die Ansenkung an der Oberseite der Ventilplatte einen dem Durchmesser D₁ entsprechenden Durchmesser. Auf diese Weise wird die Ausbildung eines Absatzes und damit einer im Betrieb des Injektors druckbeaufschlagten Fläche am Haltekörper verhindert. Zudem wird die Dichtlänge zwischen Haltekörper und Ventilplatte verlängert, was sich vorteilhaft auf den Dichtverband Haltekörper/Ventilplatte auswirkt.Preferably, the countersink at the top of the valve plate has a diameter corresponding to the diameter D ₁ . In this way, the formation of a paragraph and thus a pressurized in the operation of the injector surface on the holding body is prevented. In addition, the sealing length between the holding body and valve plate is extended, which has an advantageous effect on the sealing body holding body / valve plate.

Weiterhin vorzugsweise ist die Ansenkung im Übergang von einem dem Durchmesser D₁ entsprechenden Durchmesser auf den Durchmesser D₂ gerundet, so dass eine wannenartige Ansenkung ausgebildet wird. Das heißt, dass die Ausbildung von Innenecken, welche sich ungünstig auf den Strömungsverlauf auswirken würden, vermieden wird. Vorteilhafterweise ist die Ansenkung derart ausgebildet, dass sich an einen zylinderförmigen ersten Abschnitt an der Oberseite der Ventilplatte ein Wannen- oder trogförmiger zweiter Abschnitt anschließt. Der Bereich im Übergang auf den Durchmesser D₂ ist vorzugsweise ebenfalls gerundet ausgeführt, so dass weder Innen- noch Außenecken ausgebildet werden.Further preferably, the countersink in the transition from the diameter D ₁ corresponding diameters rounded to the diameter D _2, so that a trough-like countersink is formed. This means that the formation of internal corners, which would have an adverse effect on the flow, is avoided. Advantageously, the countersink is formed such that adjoining a cylindrical first section on the upper side of the valve plate is a trough-shaped or trough-shaped second section. The area in the transition to the diameter D ₂ is preferably also rounded, so that neither inner nor outer corners are formed.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Ansenkung mittels elektrochemischer Metallbearbeitung (ECM-Bearbeitung) eingebracht worden. Eine derartige Bearbeitung der Ventilplatte erleichtert die Ausbildung von Verrundungen.According to a preferred embodiment of the invention, the countersink has been introduced by means of electrochemical metal machining (ECM machining). Such machining of the valve plate facilitates the formation of fillets.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Hochdruckbohrung im Bereich der Drosselplatte einen Durchmesser D₃ besitzt, der kleiner als der Durchmesser D₂ der Hochdruckbohrung im Bereich der Ventilplatte ist, so dass sich der Durchmesser der Hochdruckbohrung in Strömungsrichtung mehrfach verringert. Durch diese Maßnahme kann der Strömungsverlauf weiter optimiert werden.According to one embodiment of the invention, it is proposed that the high-pressure bore has a diameter D ₃ in the region of the throttle plate which is smaller than the diameter D _{2 of} the high-pressure bore in the region of the valve plate, so that the diameter of the high-pressure bore is reduced several times in the flow direction. By this measure, the flow can be further optimized.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dies zeigen:A preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. This shows:

1 einen Längsschnitt durch einen bekannten Kraftstoffinjektor im Bereich der Hochdruckbohrung, 1 a longitudinal section through a known fuel injector in the region of the high-pressure bore,

2 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor und 2 a longitudinal section through a fuel injector according to the invention and

3 den Ausschnitt A aus 2. 3 the section A from 2 ,

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings

Der Darstellung der 1 ist der bereits eingangs erwähnte, aus dem Stand der Technik bekannte Kraftstoffinjektor zu entnehmen. Dieser umfasst einen Haltekörper 1, eine Ventilplatte 2, eine Drosselplatte 3 und einen Düsenkörper 4, welche über eine Spannmutter 8 hochdruckfest miteinander verspannt sind. Im Haltekörper 1 ist ein Aktorraum 14 zur Aufnahme eines Aktors, vorzugsweise eines Piezoaktors (nicht dargestellt), zur Betätigung eines Steuerventils sowie eine seitlich geführte Hochdruckbohrung 5 für die Zuleitung des Kraftstoffs ausgebildet. Die Hochdruckbohrung 5 setzt sich in der an den Haltekörper 1 axial angesetzten Ventilplatte 2 fort, in welcher ferner in einem Ventilraum 10 ein von der Druckkraft einer Ventilfeder 12 beaufschlagter Ventilbolzen 12 zur Ausbildung des Steuerventils hubbeweglich aufgenommen ist. Die Ventilfeder 12 ist einerseits am Ventilbolzen 11, andererseits an einer Dichthülse 13 abgestützt, welche den Ventilbolzen 11 umgibt und den Ventilraum 10 gegenüber einer Niederdruckbohrung 15 abdichtet.The representation of the 1 is to be taken from the already mentioned at the beginning, known from the prior art fuel injector. This comprises a holding body 1 , a valve plate 2 , a throttle plate 3 and a nozzle body 4 , which have a clamping nut 8th high pressure resistant are clamped together. In the holding body 1 is an actor room 14 for receiving an actuator, preferably a piezoelectric actuator (not shown), for actuating a control valve and a laterally guided high-pressure bore 5 formed for the supply of the fuel. The high pressure bore 5 sits in the on the holding body 1 axially mounted valve plate 2 in which further in a valve chamber 10 one of the pressure force of a valve spring 12 acted upon valve pin 12 is added to lift the training of the control valve. The valve spring 12 is on the one hand on the valve pin 11 on the other hand on a sealing sleeve 13 supported, which the valve pin 11 surrounds and the valve room 10 opposite a low pressure bore 15 seals.

Wie aus 1 ersichtlich, weist die Hochdruckbohrung im Bereich des Haltekörpers 1 einen Durchmesser D₁ auf, der dem Durchmesser D₂ im Bereich der Ventilplatte 2 entspricht. Lediglich im Bereich des Übergangs vom Haltekörper 1 auf die Ventilplatte 2 weist die Bohrung 5 eine konusförmige Durchmessererweiterung auf, welche zur Ausbildung eines radial verlaufenden Absatzes 9 führt. Im Betrieb des Injektors wird die ringförmige Fläche des Absatzes 9 von Raildruck beaufschlagt. Da der Haltekörper 1 der dargestellten bekannten Ausführungsform an der Stirnfläche zudem konkav geschliffen ist, fördert der Absatz 9 eine Druckunterwanderung in diesem Bereich.How out 1 can be seen, the high-pressure bore in the region of the holding body 1 a diameter D ₁ , the diameter D ₂ in the region of the valve plate 2 equivalent. Only in the area of the transition from the holding body 1 on the valve plate 2 has the hole 5 a cone-shaped diameter extension, which leads to the formation of a radially extending paragraph 9 leads. In operation of the injector, the annular surface of the paragraph 9 charged by rail pressure. As the holding body 1 the illustrated known embodiment is also ground concave on the end face promotes the paragraph 9 a pressure infiltration in this area.

Die in den 2 und 3 dargestellte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors weist demgegenüber eine Formoptimierung der Hochdruckbohrung 5 auf. Dadurch wird die Ausbildung eines Absatzes 9 bzw. einer einem Lastangriff ausgesetzten projizierten Fläche und demzufolge eine lokale Druckunterwanderung vermieden. Die Hochdruckbohrung 5 weist gemäß der 3 im Bereich des Haltekörpers 1 den Durchmesser D₁ auf, der 1,9 mm beträgt und damit größer gewählt ist als der Durchmesser D₂ der Hochdruckbohrung 5 im Bereich der Ventilplatte 2, welcher 1,4 mm beträgt. Der Übergang ist als Ansenkung 6 an der dem Haltekörper 1 zugewandten Oberseite 7 der Ventilplatte 2 ausgebildet. Wie des Weiteren aus 3 ersichtlich besitzt die Ansenkung 6 einen zylinderförmigen ersten Abschnitt mit einer Tiefe von etwa 0,1 mm, an welchen sich ein Wannen- bzw. trogförmiger zweiter Abschnitt mit einer Tiefe von etwa 0,3 mm anschließt. Die Wannen- bzw. Trogform wird durch eine Verrundung der Innenecke bewirkt. Der Verrundungsradius R beträgt vorliegend 0,2 mm. Ferner ist der Übergang der Ansenkung 6 auf den Durchmesser D₂ verrundet, so dass keine den Strömungsverlauf ungünstig beeinflussende Kanten ausgebildet werden. Bei einer entsprechenden Reduzierung des Durchmessers der Hochdruckbohrung erfolgt zudem keine relevante Drosselung des Kraftstoffdurchflusses. Ferner kann durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Durchmesserverringerung die Dichtlänge 16 im Kontaktbereich des Haltekörpers 1 mit der Ventilplatte 2 vergrößert werden, was den Dichtverband begünstigt. Bei dem in 1 dargestellten bekannten Kraftstoffinjektor entspricht die Dichtlänge 16 der Strecke C-D, während bei einem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor entsprechend der 2 und 3 die Dichtlänge 16 der Strecke B-D entspricht. Vorliegend kann damit die Dichtlänge 16 um etwa 20% erhöht werden.The in the 2 and 3 illustrated embodiment of a fuel injector according to the invention, in contrast, has a shape optimization of the high-pressure bore 5 on. This will be the training of a paragraph 9 or exposed to a load attack projected area and consequently a local pressure infiltration avoided. The high pressure bore 5 according to the 3 in the region of the holding body 1 the diameter D ₁ , which is 1.9 mm and is thus chosen larger than the diameter D _{2 of} the high-pressure bore 5 in the area of the valve plate 2 , which is 1.4 mm. The transition is as a countersink 6 at the holding body 1 facing top 7 the valve plate 2 educated. As further out 3 it has the countersink 6 a cylindrical first portion having a depth of about 0.1 mm, followed by a trough-shaped second portion having a depth of about 0.3 mm. The trough or trough shape is effected by a rounding of the inner corner. The rounding radius R is presently 0.2 mm. Further, the transition of the countersink 6 rounded to the diameter D ₂ , so that no unfavorable influence on the flow of the edges are formed. With a corresponding reduction in the diameter of the high-pressure bore, there is also no relevant throttling of the fuel flow. Furthermore, by the invention proposed reduction in diameter, the sealing length 16 in the contact region of the holding body 1 with the valve plate 2 be enlarged, which favors the sealing association. At the in 1 shown known fuel injector corresponds to the sealing length 16 the distance CD, while in a fuel injector according to the invention according to the 2 and 3 the sealing length 16 the distance BD corresponds. In the present case can thus the sealing length 16 increased by about 20%.

Darüber hinaus kann die Hochdruckbohrung 5 in ihrem weiteren Verlauf eine weitere Durchmesserverringerung erfahren. Wie aus der 2 ersichtlich kann die Hochdruckbohrung 5 im Bereich der Drosselplatte 3 einen Durchmesser D₃ besitzen, der nochmals kleiner als der Durchmesser D₂ im Bereich der Ventilplatte 2 gewählt ist. An der Oberseite der Drosselplatte 3 ist die Hochdruckbohrung 5 vorteilhafterweise mit einer Fase 18 ausgestattet. Die Hochdruckbohrung 5 leitet dabei ferner eine Zulaufdrossel 17 Kraftstoff zu.In addition, the high pressure bore 5 experience in their further course a further reduction in diameter. Like from the 2 the high-pressure bore can be seen 5 in the area of the throttle plate 3 have a diameter D ₃ , which is again smaller than the diameter D ₂ in the valve plate 2 is selected. At the top of the throttle plate 3 is the high pressure hole 5 advantageously with a chamfer 18 fitted. The high pressure bore 5 furthermore leads an inlet throttle 17 Fuel too.

Claims

Fuel injector for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine with a holding body ( 1 ), a valve plate ( 2 ), a throttle plate ( 3 ) and a nozzle body ( 4 ) which are arranged successively in the axial direction and connected to each other, wherein the fuel in the nozzle body ( 4 ) via a through the holding body ( 1 ), the valve plate ( 2 ) and the throttle plate ( 3 ) guided high-pressure bore ( 5 ), characterized in that the high pressure bore ( 5 ) in the region of the holding body ( 1 ) has a diameter D ₁ which is greater than a diameter D _{2 of} the high-pressure bore ( 5 ) in the region of the valve plate ( 2 ), wherein the diameter reduction as countersink ( 6 ) at the on the holding body ( 1 ) adjacent top ( 7 ) of the valve plate is formed.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the countersink ( 6 ) at the top ( 7 ) of the valve plate ( 2 ) has a diameter corresponding to the diameter D ₁ .

Fuel injector according to claim 1 or 2, characterized in that the countersink ( 6 ) in the transition from a diameter corresponding to the diameter D ₁ to the diameter D ₂ is rounded so that a trough-like countersink ( 6 ) is formed.

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the countersink ( 6 ) has been introduced by means of electrochemical metal machining (ECM machining).

Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the high-pressure bore in the region of the throttle plate ( 3 ) has a diameter D ₃ , which is smaller than the diameter D _{2 of} the high-pressure bore ( 5 ) in the region of the valve plate ( 2 ), so that the diameter of the high-pressure bore ( 5 ) repeatedly reduced in the flow direction.