DE102014201850A1 - Nozzle assembly for a fuel injector and fuel injector - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Düsenbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Düsenkörper (1) und eine Düsennadel (2), die zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung (3) in einer Hochdruckbohrung (4) des Düsenkörpers (1) hubbeweglich aufgenommen und in Richtung eines Dichtsitzes (5) von der Federkraft einer Düsenfeder (6) beaufschlagt ist, die einerseits unmittelbar oder mittelbar an der Düsennadel (2) und andererseits an einer die Düsennadel (2) umgebenden Hülse (7) abgestützt ist. Erfindungsgemäß bildet die Hülse (7) eine Anschlagfläche (A) zur Hubbegrenzung der Düsennadel (2) aus. Ferner erfindungsgemäß ist an der Hülse (7) eine weitere Feder (8) abgestützt, deren Federkraft größer als die der Düsenfeder (6) ist, so dass die Hülse (7) über die Federkraft der weiteren Feder (8) in Richtung eines Absatzes (9) des Düsenkörpers (1) axial vorgespannt ist. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor mit einer solchen Düsenbaugruppe.The invention relates to a nozzle assembly for a fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising a nozzle body (1) and a nozzle needle (2) for releasing and closing at least one injection opening (3) in a high-pressure bore (4) of the nozzle body (1) received in a liftable manner and in the direction of a sealing seat (5) by the spring force of a nozzle spring (6) is acted on the one hand directly or indirectly on the nozzle needle (2) and on the other hand on a nozzle needle (2) surrounding sleeve (7) is. According to the invention, the sleeve (7) forms a stop surface (A) for limiting the stroke of the nozzle needle (2). Further according to the invention, a further spring (8) is supported on the sleeve (7) whose spring force is greater than that of the nozzle spring (6), so that the sleeve (7) via the spring force of the further spring (8) in the direction of a paragraph ( 9) of the nozzle body (1) is axially biased. Furthermore, the invention relates to a fuel injector with such a nozzle assembly.
Description
Die Erfindung betrifft eine Düsenbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor mit einer solchen Düsenbaugruppe.The invention relates to a nozzle assembly for a fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine with the features of the preamble of
Stand der TechnikState of the art
Aus der Offenlegungsschrift
Bei Kraftstoffinjektoren der vorstehend genannten Art ist der Hub der Düsennadel in der Regel voreingestellt und wird einerseits durch den Düsennadelsitz, andererseits durch einen Hubanschlag begrenzt. Der voreingestellte Hub kann jedoch einer Veränderung unterliegen. Dies gilt insbesondere, wenn zur Verbindung der Körperbauteile eines Injektors eine Düsenspannmutter verwendet wird. Denn im Bereich der Verschraubung der Düsenspannmutter mit einem Körperbauteil werden Kräfte in den Körper eingeleitet, die Einfluss auf den Hub der Düsennadel haben. Der Einfluss steigt mit zunehmendem Abstand des Hubanschlags zum Sitz der Düsennadel.In fuel injectors of the aforementioned type, the stroke of the nozzle needle is usually preset and is limited on the one hand by the nozzle needle seat, on the other hand by a stroke stop. However, the default hub may be subject to change. This applies in particular if a nozzle retaining nut is used to connect the body components of an injector. Because in the area of screwing the nozzle retaining nut with a body component forces are introduced into the body, which have an influence on the stroke of the nozzle needle. The influence increases with increasing distance of the stroke stop to the seat of the nozzle needle.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Düsenbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor mit einer hubbeweglichen Düsennadel anzugeben, deren Hub durch einen „sitznahen“ Hubanschlag begrenzt wird. Dadurch soll die Gefahr verringert werden, dass sich ein in der Fertigung voreingestellter Düsennadelhub verändert.The present invention is therefore an object of the invention to provide a nozzle assembly for a fuel injector with a hubbeweglichen nozzle needle whose stroke is limited by a "seat close" stroke stop. This is intended to reduce the risk of changing a nozzle needle stroke preset in production.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Düsenbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Zur Lösung der Aufgabe wird ferner der Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 9 vorgeschlagen.The object is achieved by the nozzle assembly having the features of
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die für einen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine vorgeschlagene Düsenbaugruppe umfasst einen Düsenkörper und eine Düsennadel, die zum Freigeben und Verschließen wenigstens einer Einspritzöffnung in einer Hochdruckbohrung des Düsenkörpers hubbeweglich aufgenommen und in Richtung eines Dichtsitzes von der Federkraft einer Düsenfeder beaufschlagt ist, die einerseits unmittelbar oder mittelbar an der Düsennadel und andererseits an einer die Düsennadel umgebenden Hülse abgestützt ist. Erfindungsgemäß bildet die Hülse eine Anschlagfläche zur Hubbegrenzung der Düsennadel aus. Ferner erfindungsgemäß ist an der Hülse eine weitere Feder abgestützt, deren Federkraft größer als die der Düsenfeder ist, so dass die Hülse über die Federkraft der weiteren Feder in Richtung eines Absatzes des Düsenkörpers axial vorgespannt ist.The nozzle assembly proposed for a fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine comprises a nozzle body and a nozzle needle which is liftably received in a high-pressure bore of the nozzle body for releasing and closing at least one injection opening and acted upon in the direction of a sealing seat by the spring force of a nozzle spring, which is supported on the one hand directly or indirectly on the nozzle needle and on the other hand on a sleeve surrounding the nozzle needle. According to the invention, the sleeve forms a stop surface for limiting the stroke of the nozzle needle. Further according to the invention, a further spring is supported on the sleeve whose spring force is greater than that of the nozzle spring, so that the sleeve is axially biased by the spring force of the other spring in the direction of a shoulder of the nozzle body.
Die erfindungsgemäße Düsenbaugruppe weist demnach wenigstens zwei Federn auf. Dies ermöglicht eine Funktionstrennung der Funktionen einer herkömmlichen Düsenfeder, die darin bestehen, a) die Düsennadel in ihren Sitz zu stellen und b) ein Abheben der Hülse zu verhindern. Bei herkömmlichen Injektoren ist die Hülse in der Regel am sitzabgewandten Ende der Düsennadel angeordnet und gehäuseseitig abgestützt. In dieser Anordnung vermag die Hülse zugleich die Funktion einer Dichthülse zur radialen Begrenzung eines Steuerraums zu übernehmen. Demgegenüber ist bei der erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe die Hülse – entgegen der Federkraft der Düsenfeder – in Richtung eines Absatzes des Düsenkörpers axial vorgespannt. Die Vorspannkraft wird durch die Federkraft der weiteren Feder bewirkt. Durch die Anordnung der weiteren Feder im Düsenkörper verschiebt sich die Lage der Hülse in Richtung des Dichtsitzes. Da die Hülse zugleich den Hubanschlag ausbildet, wandert auch dieser in Richtung des Dichtsitzes. Auf diese Weise wird eine Düsenbaugruppe mit einem sitznahen Hubanschlag geschaffen, so dass die Verschraubung einer Spannmutter mit einem Körperbauteil des Injektors einen deutlich geringeren Einfluss auf den voreingestellten Hub der Düsennadel hat.The nozzle assembly according to the invention therefore has at least two springs. This allows a function separation of the functions of a conventional nozzle spring, which consist in a) to put the nozzle needle in their seat and b) to prevent lifting of the sleeve. In conventional injectors, the sleeve is usually arranged on the seat facing away from the end of the nozzle needle and supported on the housing side. In this arrangement, the sleeve can at the same time take over the function of a sealing sleeve for the radial limitation of a control chamber. In contrast, in the nozzle assembly according to the invention, the sleeve - against the spring force of the nozzle spring - axially biased in the direction of a shoulder of the nozzle body. The biasing force is effected by the spring force of the other spring. The arrangement of the other spring in the nozzle body shifts the position of the sleeve in the direction of the sealing seat. Since the sleeve also forms the stroke stop, this also moves in the direction of the sealing seat. In this way, a nozzle assembly is provided with a seat-mounted stroke stop, so that the screwing of a clamping nut with a body component of the injector has a much smaller influence on the preset stroke of the nozzle needle.
Bevorzugt ist der Absatz des Düsenkörpers, in dessen Richtung die Hülse axial über die weitere Feder vorgespannt ist, im Bereich der Hochdruckbohrung ausgebildet. Weiterhin bevorzugt ist die Hochdruckbohrung des Düsenkörpers zur Ausbildung des Absatzes als Stufenbohrung ausbildet. Der Absatz besitzt vorzugsweise eine radial verlaufende Fläche, an welcher die Hülse unmittelbar abgestützt ist. Die axiale Lage des Absatzes bestimmt in diesem Fall die axiale Lage der Hülse bzw. die axiale Lage der an der Hülse ausgebildeten Anschlagfläche zur Begrenzung des Düsennadelhubes.Preferably, the shoulder of the nozzle body, in the direction of which the sleeve is prestressed axially via the further spring, is formed in the region of the high-pressure bore. Further preferably, the high-pressure bore of the nozzle body to form the shoulder is formed as a stepped bore. The shoulder preferably has a radially extending surface on which the sleeve is directly supported. The axial position of the paragraph determines in this case the axial position of the sleeve or the axial position of the stop surface formed on the sleeve for limiting the nozzle needle stroke.
Weiterhin bevorzugt ist zur Ausbildung der Anschlagfläche und/oder wenigstens eines Absatzes, an welcher die Düsenfeder und/oder die weitere Feder abgestützt ist, die Hülse gestuft ausgeführt. Vorteilhafterweise besitzt die Hülse sowohl eine gestufte Außenkontur, als auch eine gestufte Innenkontur, so dass umlaufende Absätze zur Abstützung beider Federn ausgebildet werden. Die Anschlagfläche zur Hubbegrenzung der Düsennadel ist vorzugsweise an einem Absatz einer gestuft ausgeführten Innenkontur ausgebildet. Diese ist weiterhin vorzugsweise derart gestaltet, dass sich mit zunehmendem Abstand zum Dichtsitz der Innendurchmesser der Hülse verringert.Further preferred is to form the stop surface and / or at least one shoulder, on which the nozzle spring and / or the other spring is supported, the sleeve designed stepped. Advantageously, the sleeve has both a stepped outer contour, as well as a stepped inner contour, so that circumferential paragraphs are formed for supporting both springs. The stop surface for limiting the stroke of the nozzle needle is preferably formed on a shoulder of a stepped inner contour. This is further preferably designed such that decreases with increasing distance to the sealing seat of the inner diameter of the sleeve.
Vorteilhafterweise ist die Düsenfeder koaxial in Bezug auf die weitere Feder angeordnet. Alternativ oder ergänzend wird vorgeschlagen, dass die Düsenfeder radial innen in Bezug auf die weitere Feder angeordnet ist. Das heißt, dass die Düsenfeder einen kleineren Durchmesser als die weitere Feder besitzt, so dass sie zumindest abschnittsweise innerhalb der weiteren Feder angeordnet sein kann. Dies ermöglicht eine kompakte Anordnung der beiden Federn. In diesem Fall ist ferner bevorzugt die Düsenfeder an einem Absatz einer gestuft ausgeführten Innenkontur der Hülse und die weitere Feder an einem Absatz einer gestuft ausgeführten Außenkontur der Hülse abgestützt.Advantageously, the nozzle spring is arranged coaxially with respect to the further spring. Alternatively or additionally, it is proposed that the nozzle spring is arranged radially inward with respect to the further spring. This means that the nozzle spring has a smaller diameter than the other spring, so that it can be arranged at least in sections within the other spring. This allows a compact arrangement of the two springs. In this case, the nozzle spring is also preferably supported on a shoulder of a stepped inner contour of the sleeve and the further spring is supported on a shoulder of a stepped outer contour of the sleeve.
Im Bereich der Düsennadel ist die Düsenfeder vorzugsweise an einem Ringbund oder an einem mit der Düsennadel verbundenen Federteller abgestützt. Der Ringbund bzw. der Federteller kann dabei einen größeren Außendurchmesser als die Düsenfeder besitzen, so dass er mit der Anschlagfläche der Hülse einen Hubanschlag ausbildend zusammenwirkt. Als weiterbildende Maßnahme wird vorgeschlagen, dass zwischen der Düsenfeder und dem Ringbund bzw. dem Federteller eine Hubeinstellscheibe angeordnet ist. Die Hubeinstellscheibe erlaubt eine genaue Voreinstellung des Düsennadelhubes. In diesem Fall ist der Außendurchmesser der Hubeinstellscheibe derart zu bemessen, dass sie mit der Anschlagfläche der Hülse anschlagbildend zusammenwirkt.In the region of the nozzle needle, the nozzle spring is preferably supported on an annular collar or on a spring plate connected to the nozzle needle. The annular collar or the spring plate can have a larger outer diameter than the nozzle spring, so that it cooperates with the stop surface of the sleeve forming a stroke stop. As a further development measure, it is proposed that a stroke adjustment disk be arranged between the nozzle spring and the annular collar or the spring plate. The Hubeinstellscheibe allows accurate pre-adjustment of the nozzle needle. In this case, the outer diameter of the Hubeinstellscheibe is to be dimensioned such that it cooperates with the stop surface of the sleeve stop forming.
Die weitere Feder ist vorzugsweise an ihrem der Hülse abgewandten Ende an einer Dichthülse abgestützt, in welcher ein sitzfernes Ende der Düsennadel hubbeweglich geführt ist. Die Führung der Düsennadel über die Dichthülse besitzt den Vorteil, dass ein etwaiger Achsversatz zum Dichtsitz ausgleichbar ist.The further spring is preferably supported at its end facing away from the sleeve on a sealing sleeve, in which a seat distal end of the nozzle needle is guided in a liftable manner. The leadership of the nozzle needle on the sealing sleeve has the advantage that any axial offset is compensated for sealing seat.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Federkraft der weiteren Feder die Dichthülse in Richtung eines plattenförmigen Körperbauteils, vorzugsweise einer Drosselplatte, axial vorspannt. Über die axiale Vorspannkraft wird eine Dichtkraft bewirkt, welche die Dichtfunktion der Dichthülse gewährleistet. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung die Düsennadel, die Dichthülse und die Drosselplatte einen Steuer- oder Kopplerraum des Injektors begrenzen.It is also proposed that the spring force of the other spring axially biases the sealing sleeve in the direction of a plate-shaped body component, preferably a throttle plate. About the axial biasing force a sealing force is effected, which ensures the sealing function of the sealing sleeve. This is particularly advantageous if, according to a preferred embodiment of the invention, the nozzle needle, the sealing sleeve and the throttle plate define a control or coupler space of the injector.
Darüber hinaus wird ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe und einer Aktorbaugruppe zur direkten oder indirekten Betätigung der Düsennadel vorgeschlagen, wobei die Aktorbaugruppe einen Piezoaktor oder einen Magnetaktor umfasst. Die Aktorbaugruppe ist vorzugsweise in einem Körperbauteil des Injektors aufgenommen, das über eine Spannmutter mit dem Düsenkörper axial verspannt ist. Zwischen dem Düsenkörper und dem die Aktorbaugruppe aufnehmendem Körperbauteil können dabei weitere Körperbauteile, insbesondere plattenförmige Körperbauteile, wie beispielsweise eine Drosselplatte, angeordnet sein. Hier kommen die Vorteile einer erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe besonders gut zum Tragen, da der „sitznahe“ Hubanschlag zur Begrenzung des Hubes der Düsennadel den Einfluss der Spannmutter bzw. der über die Verschraubung der Spannmutter eingeleiteten Kräfte auf den voreingestellten Hub der Düsennadel verringert. Hieraus ergeben sich eine erhöhte Funktionssicherheit sowie ein Auslegungsvorteil.In addition, a fuel injector for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine having a nozzle assembly according to the invention and an actuator assembly for direct or indirect actuation of the nozzle needle is proposed, wherein the actuator assembly comprises a piezoelectric actuator or a magnetic actuator. The actuator assembly is preferably received in a body member of the injector, which is axially clamped by a clamping nut with the nozzle body. In this case, further body components, in particular plate-shaped body components, such as a throttle plate, may be arranged between the nozzle body and the body component receiving the actuator assembly. Here, the advantages of a nozzle assembly according to the invention come particularly well, since the "seat close" stroke stop for limiting the stroke of the nozzle needle reduces the influence of the clamping nut or the introduced via the screw of the clamping nut forces on the preset stroke of the nozzle needle. This results in increased reliability and a design advantage.
Vorteilhafterweise ist die Aktorbaugruppe über einen hydraulischen oder mechanischen Koppler mit der Düsennadel gekoppelt oder koppelbar. Der hydraulische bzw. mechanische Koppler kann zur Kraft- und/oder Hubverstärkung verwendet werden, so dass ein kleinerer Aktor eingesetzt werden kann.Advantageously, the Aktorbaugruppe is coupled via a hydraulic or mechanical coupler with the nozzle needle or coupled. The hydraulic or mechanical coupler can be used for force and / or stroke amplification, so that a smaller actuator can be used.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt einen schematischen Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor mit einer erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe.A preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings. This shows a schematic longitudinal section through a fuel injector with a nozzle assembly according to the invention.
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing
Der im Längsschnitt dargestellte Kraftstoffinjektor umfasst mehrere Körperbauteile, nämlich einen Düsenkörper
Bei dem dargestellten Kraftstoffinjektor nimmt die Hochdruckbohrung
Zur Ausbildung der Absätze
Die Funktionsweise des dargestellten Injektors ist wie folgt:
Zum Freigeben der Einspritzöffnung
To release the
Zum Verschließen der Einspritzöffnung
Die Aktorbaugruppe ist vorliegend von Niederdruck umgeben. Dies kann zu einer Leckage im Bereich der Führung des Druckstifts
Es wird angemerkt, dass die einzige Figur lediglich eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung darstellt. Abwandlungen sind möglich. Insbesondere kann anstelle eines Piezoaktors ein Magnetaktor zur Steuerung der Hubbewegung der Düsennadel vorgesehen sein. Ferner kann der Koppler ein mechanischer Koppler sein. Darüber hinaus kann auf die Anordnung eines Kopplers auch in Gänze verzichtet werden. Die vorliegend gewählte Ausführungsform dient lediglich der Darstellung eines Kraftstoffinjektors mit einer erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe.It is noted that the sole figure represents only a preferred embodiment of the invention. Modifications are possible. In particular, may be provided instead of a piezoelectric actuator, a magnetic actuator for controlling the lifting movement of the nozzle needle. Furthermore, the coupler may be a mechanical coupler. In addition, the arrangement of a coupler can be dispensed with in its entirety. The presently selected embodiment is merely illustrative of a fuel injector having a nozzle assembly according to the present invention.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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EP2905458B1 (en) | 2016-09-07 |
EP2905458A1 (en) | 2015-08-12 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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R005 | Application deemed withdrawn due to failure to request examination |