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Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft einen Injektor, insbesondere Common-Rail-Injektor, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein derartiger Injektor ist aus der Praxis bereits bekannt und weist einen Kraftstoffanschlussbereich auf, der einen ersten Bohrungsabschnitt mit relativ großem Durchmesser hat. Dieser relativ große Durchmesser, in der Praxis ca. 3,5 mm, ist erforderlich, damit ein als Stabfilter ausgebildeter Kraftstofffilter in den Injektor eingesetzt bzw. integriert werden kann. Hierzu wird der stabförmige Kraftstofffilter in den ersten Bohrungsabschnitt eingedrückt bzw. eingepresst. Der Kraftstofffilter weist an seiner Außenfläche in Längsrichtung verlaufende Zu- und Abläufe für den Kraftstoff auf, die an der Außenfläche nicht miteinander verbunden sind. Hierdurch wird der Kraftstoff gezwungen, das Filtergewebe des Kraftstofffilters zu durchströmen, wodurch er gereinigt bzw. Fremdkörper herausgefiltert werden. Der erste Bohrungsabschnitt geht aus funktionellen Gründen sowie aus Gründen der Raumökonomie in einen zweiten Bohrungsabschnitt geringeren Durchmessers, in der Praxis ca. 1,9 mm, über. Bei dem bekannten Injektor dienen hierzu zwei konisch ausgebildete Bohrungsbereiche, die unterschiedliche Konuswinkel aufweisen. Hierbei weist der erste, dem ersten Bohrungsabschnitt zugewandte Bohrungsbereich einen Konuswinkel von ca. 10° auf. Dies hat zur Folge, dass ein in den ersten Bohrungsabschnitt eingebrachter Kraftstofffilter während des Betriebs, insbesondere bei hohen Drücken oder aufgrund sonstiger Umstände, in Richtung des ersten, konischen Bohrungsbereichs wandern kann, wobei aufgrund des relativ geringen Konuswinkels des ersten Bohrungsbereichs es zu einer Deformation des Kraftstofffilters an dessen Außenmantel kommen kann, die eine Störung der Abströmung des gereinigten Kraftstoffes in Richtung des zweiten Bohrungsabschnitts zur Folge hat. Darüber hinaus ist die beim Stand der Technik vorhandene Übergangsgeometrie bezüglich der Druckfestigkeit des Injektors versagenskritisch.
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Offenbarung der Erfindung
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Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Injektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass die Funktionalität des Kraftstofffilters, auch bei einem Wandern des Kraftstofffilters in Richtung des zweiten Bohrungsabschnitts stets erhalten bleibt. Darüber hinaus soll eine erhöhte Druckfestigkeit des Injektors erzielt werden. Diese Aufgabe wird bei einem Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Der Erfindung liegt dabei die Idee zugrunde, durch einen relativ großen Konuswinkel im Übergangsbereich die Bewegung des Kraftstofffilters, sollte diese in den Übergangsbereich kommen, zu begrenzen. Dadurch wird insbesondere die angesprochene Deformation des Kraftstofffilters verhindert. Darüber hinaus ermöglicht die modifizierte Geometrie eine besonders hohe Druckfestigkeit des Injektors.
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Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Injektors, insbesondere Common-Rail-Injektors, sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in den Ansprüchen, der Beschreibung und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.
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Eine besonders vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich an den ersten Bohrungsbereich ein zweiter, zylindrischer Bohrungsbereich anschließt, der über wenigstens einen dritten, konischen Bohrungsbereich in den zweiten Bohrungsabschnitt übergeht. Dadurch kann die Anordnung bzw. Geometrie des ersten und des zweiten Bohrungsabschnitts gegenüber dem Stand der Technik unverändert übernommen werden, wobei der Übergangsbereich sich besonders wirtschaftlich herstellen lässt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der dritte Bohrungsbereich aus zwei konischen Bohrungsbereichsabschnitten mit unterschiedlichen Konuswinkeln besteht. Dadurch werden die Strömungseigenschaften beim Eintritt des Kraftstoffs in den zweiten Bohrungsbereich mit relativ geringem Durchmesser verbessert.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.
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Diese zeigen in:
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1 einen Längsschnitt durch den oberen Bereich eines erfindungsgemäßen Injektors,
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2 eine perspektivische Ansicht eines beim dem Injektor gemäß 1 verwendeten, stabförmigen Kraftstofffilters und
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3 den Übergangsbereich von dem ersten Bohrungsabschnitt in den zweiten Bohrungsabschnitt des Injektors gemäß 1 im Längsschnitt in vergrößertem Maßstab zur Darstellung der Verschneidungsgeometrie.
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In der 1 ist der obere Bereich eines erfindungsgemäßen Injektors 10 dargestellt. Der Injektor 10 ist hierbei insbesondere als sogenannter Common-Rail-Injektor ausgebildet und dient zum Einspritzen von Kraftstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine. Der Aufbau sowie die Funktionsweise eines derartigen Common-Rail-Injektors sind bereits allgemein bekannt und werden daher im Nachfolgenden, da nicht erfindungswesentlich, nicht näher erläutert.
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Der Injektor 10 weist ein Injektorgehäuse 11 auf, das im Wesentlichen länglich bzw. hülsenförmig ausgebildet ist. Auf der dem Brennraum der Brennkraftmaschine abgewandten Seite weist das Injektorgehäuse 11 einen Anschlussbereich 12 zur Verbindung mit einer nicht dargestellten Kraftstoffleitung auf. Hierbei ist die Kraftstoffleitung insbesondere mit einem sogenannten Rail verbunden, in dem unter Systemdruck stehender Kraftstoff dem Injektor 10 zugeführt wird. In der Längsachse 13 des Injektorgehäuses 11 mündet eine insgesamt mit der Bezugsziffer 15 versehene Kraftstoffversorgungsbohrung. Die Kraftstoffversorgungsbohrung 15 weist einen trichterförmigen Einlaufbereich 17 auf, an dem sich ein erster Bohrungsabschnitt 18 konstanten Durchmessers D anschließt. Der erste Bohrungsabschnitt 18 weist dabei beispielsweise einen Durchmesser D von ca. 3,5 mm auf. Wie insbesondere anhand der 3 erkennbar ist, schließt sich an den ersten Bohrungsabschnitt 18 ein Übergangsbereich 20 an. Der Übergangsbereich 20 verbindet wiederum den ersten Bohrungsabschnitt 18 mit einem zweiten Bohrungsabschnitt 22 mit ebenfalls konstantem Durchmesser d, z. B. etwa 1,9 mm.
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Wichtig ist auch, dass der erste Bohrungsabschnitt 18, bezogen auf die Längsachse 13 des Injektorgehäuses 11, um einen Winkel α von z. B. 10° geneigt angeordnet ist. Demgegenüber verläuft der zweite Bohrungsabschnitt 22 parallel zur Längsachse 13 des Injektorgehäuses 11.
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Wie insbesondere anhand einer Zusammenschau der 1 und 2 erkennbar ist, ist innerhalb des ersten Bohrungsabschnitts 18 ein stabförmiges Filterelement 25 eingesetzt. Das Filterelement 25 weist mehrere, beispielsweise drei, radial in jeweils gleichen Winkelabständen zueinander angeordnete Zulaufkanäle 26 und Ablaufkanäle 27 in jeweils abwechselnder Reihenfolge auf. Hierbei sind die Zulaufkanäle 26 und die Ablaufkanäle 27 jeweils am Außenumfang 28 bzw. an der Mantelfläche des Filterelements 25 als beispielsweise im Querschnitt halbkreisförmige Längskanäle ausgebildet. Die Zulaufkanäle 26 und Ablaufkanäle 27 erstrecken sich jeweils über den größten Teil der Länge des Filterelements 25. Jedoch erstrecken sich die Zulaufkanäle 26 von der Zulaufseite 29 an der Stirnseite des Filterelements 25 nur über eine bestimmte Länge und laufen rampenartig am Außenumfang 28 des Filterelements 25 aus. Ebenso erstrecken sich die Ablaufkanäle 27 von der an der Stirnseite des Filterelements 25 ausgehenden Ablaufseite 31 lediglich über einen Teilbereich der Länge des Filterelements 25 und laufen ebenfalls rampenartig an dem Außenumfang 28 bzw. der Mantelfläche des Filterelements 25 aus. In den Anschlussbereich 12 einströmender Kraftstoff gelangt über die Zulaufkanäle 26 des Filterelements 25 durch nicht dargestelltes Filtergewebe und von dort in die Ablaufkanäle 27. Ein derartiges, an sich bekanntes Filterelement 25 ist in dem ersten Bohrungsabschnitt 18 insbesondere durch eine Presspassung aufgenommen, d. h., dass ihr Außenumfang 28 klemmend in dem ersten Bohrungsabschnitt 18 angeordnet ist. In der in der 1 dargestellten Einbaulage des Filterelements 25 ist dessen Ablaufseite 31 zum Übergangsbereich 20 beabstandet angeordnet.
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Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass man in der 3 noch einen Niederdruckbereich 32 mit einer Längsbohrung 33 erkennt, die in eine Querbohrung 34 mündet. Die Querbohrung 34 ist wiederum mit einem Kraftstoffrücklauf verbunden, so dass vom Injektor 10 nicht benötigter Kraftstoff über den Niederdruckbereich 32 wieder dem Kraftstoffversorgungssystem zugeführt werden kann.
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Erfindungswesentlich ist die Ausbildung des Übergangsbereichs 20 im Injektorgehäuse 11. Wie man insbesondere anhand der 3 erkennt, weist der Übergangsbereich 20 auf der dem ersten Bohrungsabschnitt 18 zugewandten Seite einen konisch ausgebildeten, ersten Bohrungsbereich 36 auf. Der erste Bohrungsbereich 36 weist dabei eine Höhe h1 von beispielsweise 0,6 mm–0,8 mm, insbesondere 0,7 mm auf. Der in Bezug zur Längsachse 37 des Übergangsbereichs 20 angeordnete Konuswinkel β1 des ersten Bohrungsbereichs 36 ist größer als 10°, vorzugsweise zwischen 15° und 25°, besonders bevorzugt 20°.
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An den ersten Bohrungsbereich 36 schließt sich ein zweiter, zylindrisch ausgebildeter Bohrungsbereich 38 an. Der zweite Bohrungsbereich 38 weist hierbei einen Durchmesser von ca. 2,8 mm bis 3,2 mm, insbesondere 3,0 mm auf. Die Höhe h2 des zweiten Bohrungsbereichs 38 beträgt etwa 2,5 mm.
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An den zweiten Bohrungsbereich 38 schließt sich ein dritter Bohrungsbereich 40 an. Der dritte Bohrungsbereich 40 weist hierbei einen ersten Bohrungsbereichsabschnitt 41 und einen zweiten Bohrungsbereichsabschnitt 42 auf. Der erste Bohrungsbereichsabschnitt 41 ist konisch ausgebildet mit einem Konuswinkel β2 von etwa 10°. Der sich an den ersten Bohrungsbereichsabschnitt 41 anschließende zweite Bohrungsbereichsabschnitt 42 ist ebenfalls konisch ausgebildet und weist einen Konuswinkel β3 von etwa 20°, bezogen auf die Längsachse 37 des Übergangsbereichs 20, auf. Während die Höhe h3 des ersten Bohrungsbereichsabschnitts 41 ca. 1 mm beträgt, beträgt die mittlere Höhe h4 des zweiten Bohrungsbereichsabschnitts 42 etwa 0,85 mm.
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Der soweit beschriebene Injektor 10 bzw. die soweit beschriebene Geometrie insbesondere des Übergangsbereichs 20 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden. Wesentlich ist lediglich, dass durch die erfindungsgemäße Geometrie des Übergangsbereichs 20 eine relativ hohe Druckfestigkeit des Injektors 10 erzielt wird. Ferner wird bei einem Wandern des Filterelements 25 in Richtung des Übergangsbereichs 20 die Funktionsfähigkeit des Filterelements 25 nicht beeinträchtigt.
