DE102015211780A1

DE102015211780A1 - Fuel injector and method for assembling a fuel injector

Info

Publication number: DE102015211780A1
Application number: DE102015211780.4A
Authority: DE
Inventors: Andreas Köninger; Christian Maus
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-06-25
Filing date: 2015-06-25
Publication date: 2016-12-29
Also published as: WO2016206835A1; EP3314112A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor (10), mit einem Düsenkörper (12; 12a bis 12c), der mittels einer Düsenspannmutter (25) axial gegen eine Drosselplatte (20) verspannt ist, wobei der Düsenkörper (12; 12a bis 12c) zumindest einen ersten konisch ausgebildeten Schaftbereich (31; 31a bis 31c) aufweist. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass die Konizität C des ersten Schaftbereichs (31; 31a bis 31c) zwischen 0,01 und 0,4 beträgt.The invention relates to a fuel injector (10) having a nozzle body (12; 12a to 12c) clamped axially against a throttle plate (20) by means of a nozzle retaining nut (25), the nozzle body (12; 12a to 12c) at least a first has conically formed shank region (31, 31a to 31c). According to the invention, it is provided that the conicity C of the first shank region (31, 31a to 31c) is between 0.01 and 0.4.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Montage eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors. The invention relates to a fuel injector according to the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to a method for mounting a fuel injector according to the invention.

Ein Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der Praxis bereits bekannt. Dieser dient insbesondere als Bestandteil eines sogenannten Common-Rail-Einspritzsystems zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine. Moderne Einspritzsysteme weisen dabei üblicherweise einen Systemdruck von mehr als 2000 bar auf. Der aus der Praxis bekannte Kraftstoffinjektor bzw. dessen Injektorgehäuse weist mehrere miteinander zusammenwirkenden Bauteile auf, die unter anderem auf der einer Einspritzöffnung des Kraftstoffinjektors zugewandten Seite einen Düsenkörper, in dem wenigstens eine Einspritzöffnung ausgebildet ist, und in axialer Richtung daran anschließend eine Drosselplatte umfassen. In der Drosselplatte sind insbesondere Durchgangsbohrungen ausgebildet, die unter anderem dazu dienen, einen in dem Düsenkörper ausgebildeten Hochdruckraum mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff zu versorgen. Zur Abdichtung des Düsenkörpers gegen die dem Düsenkörper zugewandte Stirnfläche der Drosselplatte ist es aufgrund der oben beschriebenen hohen Systemdrücke erforderlich, eine relativ hohe axiale Spannkraft zwischen dem Düsenkörper und der Drosselplatte aufzubringen. Dies erfolgt in der Praxis mittels einer Düsenspannmutter, die über ein entsprechendes Anzugsmoment die benötigten Axialkräfte über den Düsenkörper auf die Drosselplatte aufbringt. Dabei ist in der Düsenspannmutter ein Innengewinde vorgesehen, das mit einem an dem Injektorgehäuse ausgebildeten Außengewinde zusammenwirkt. Die in der Drosselplatte ausgebildeten Durchgangsöffnungen müssen in einer bestimmten Drehwinkelposition zum Düsenkörper bzw. zu auf der dem Düsenkörper abgewandten Seite der Drosselplatte angeordneten Bauteile ausgerichtet werden. Dies erfolgt üblicherweise mittels Passstiften, die in Axialrichtung die angesprochenen Bauteile durchdringen und diese miteinander verbinden. Insbesondere verhindern die Passstifte während des Verspannens der Überwurfmutter auch eine Veränderung der Drehwinkellage der Drosselplatte trotz relativ hoher, auf die Drosselplatte von dem Düsenkörper wirkender Drehmomente. A fuel injector according to the preamble of claim 1 is already known from practice. This serves in particular as part of a so-called common-rail injection system for injecting fuel into the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine. Modern injection systems usually have a system pressure of more than 2000 bar. The known from practice fuel injector or its Injektorgehäuse has a plurality of cooperating components which include, inter alia, on the injection opening of the fuel injector side facing a nozzle body in which at least one injection port is formed, and then in the axial direction of a throttle plate. In particular, through holes are formed in the throttle plate, which serve, inter alia, to supply a high-pressure space formed in the nozzle body with high-pressure fuel. For sealing the nozzle body against the nozzle body facing end face of the throttle plate, it is necessary due to the high system pressures described above, to apply a relatively high axial clamping force between the nozzle body and the throttle plate. This is done in practice by means of a nozzle retaining nut, which applies the required axial forces via the nozzle body to the throttle plate via a corresponding tightening torque. In this case, an internal thread is provided in the nozzle retaining nut, which cooperates with an external thread formed on the injector housing. The through holes formed in the throttle plate must be aligned in a certain rotational angle position to the nozzle body or on the side facing away from the nozzle body side of the throttle plate components. This is usually done by means of dowel pins which penetrate the addressed components in the axial direction and connect them together. In particular, the dowel pins during the tightening of the union nut also prevent a change in the angular position of the throttle plate despite relatively high, acting on the throttle plate from the nozzle body torques.

Die Tendenz bei modernen Einspritzsystemen geht aus Gründen der Kraftstoffersparnis sowie der Erzielung möglichst guter Abgaswerte zu immer höher steigenden Systemdrücken. Derartige hohe Systemdrücke erfordern bei gegebenen Außenmaßen des Kraftstoffinjektors spezielle Maßnahmen, um die benötigten Festigkeitswerte bzw. Festigkeitsreserven an den Bauteilen des Kraftstoffinjektors sicherzustellen. Wünschenswert ist es daher, zur Vergrößerung des für Festigkeitsgründe zur Verfügung stehenden Querschnitts auf die angesprochenen Passstifte zu verzichten. Dadurch werden modifizierte Montageprozesse erforderlich, da die Ausrichtung zwischen den in Axialrichtung aneinander anschließenden Bauteilen des Kraftstoffinjektors nicht mehr durch die Passstifte erfolgen kann. Darüber hinaus sind zur Erzielung der benötigten Dichtheitseigenschaften, insbesondere bei den zur Diskussion stehenden besonders hohen Systemdrücken, auch nochmals erhöhte axiale Spannkräfte von der Überwurfmutter über den Düsenkörper auf die Drosselplatte zu übertragen. Derartige axiale Spannkräfte, die mit steigenden Anzugsmomenten der Überwurfmutter einhergehen, führen jedoch zu einer Erzeugung von erhöhten Reibwerten zwischen dem Düsenkörper und der Drosselplatte mit der Tendenz, dass sich die Drehwinkellage zwischen dem Düsenkörper und der Drosselplatte bzw. weiteren, auf der dem Düsenkörper abgewandten Seite der Drosselplatte sich anschließenden Bauteile verändert. The tendency of modern injection systems is for reasons of fuel economy and the achievement of the best possible exhaust emissions to ever higher system pressures. Such high system pressures require given measures of external dimensions of the fuel injector special measures to ensure the required strength values or strength reserves on the components of the fuel injector. It is therefore desirable to dispense with the enlargement of the available for reasons of strength cross-section on the addressed dowel pins. As a result, modified assembly processes are required because the alignment between the axially adjoining components of the fuel injector can no longer be done by the dowel pins. In addition, in order to achieve the required tightness properties, especially at the particularly high system pressures under discussion, even increased axial clamping forces from the union nut on the nozzle body to be transferred to the throttle plate. However, such axial clamping forces, which are accompanied by increasing torques of the union nut, lead to a generation of increased coefficients of friction between the nozzle body and the throttle plate with the tendency that the rotational angular position between the nozzle body and the throttle plate or further, on the side facing away from the nozzle body the throttle plate adjoining components changed.

Der aus der Praxis bereits bekannte Kraftstoffinjektor weist im Bereich seines Düsenkörpers einen Schaftbereich auf, der konisch ausgebildet ist. Die Konizität des Schaftbereichs ist jedoch relativ gering, insbesondere deshalb, da diese durch eine Bearbeitung der äußeren Mantelfläche des Düsenkörpers erfolgt und somit der Düsenkörper (bei einer zylindrischen Bohrung zur Ausbildung eines Hochdruckraums im Innenraum des Düsenkörpers) im Bereich des kleinsten Durchmessers eine reduzierte Wandstärke aufweist, die aus den oben genannten Festigkeitsgründen nicht erwünscht ist. Darüber hinaus dient die Konizität an dem bekannten Düsenkörper insbesondere dazu, das Einführen des Düsenkörpers in eine entsprechende Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine zu erleichtern.The already known from practice fuel injector has in the region of its nozzle body on a shaft portion which is conical. However, the conicity of the shank region is relatively small, in particular because this is done by machining the outer surface of the nozzle body and thus the nozzle body (in a cylindrical bore for forming a high-pressure chamber in the interior of the nozzle body) in the region of the smallest diameter has a reduced wall thickness , which is not desirable for the strength reasons mentioned above. In addition, the conicity of the known nozzle body is used in particular to facilitate the insertion of the nozzle body into a corresponding receiving bore of a cylinder head of the internal combustion engine.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass dieser dazu geeignet ist, bei genügend hohen Festigkeitsreserven sowie bei Sicherstellung der Dichtheit des Kraftstoffinjektors mit relativ hohen Systemdrücke betrieben werden zu können. Weiterhin soll eine relativ einfach Herstellung mit relativ geringen Kosten erzielbar sein.Based on the illustrated prior art, the present invention seeks to further develop a fuel injector according to the preamble of claim 1 such that it is suitable to be operated at relatively high strength reserves and to ensure the tightness of the fuel injector with relatively high system pressures , Furthermore, a relatively simple production with relatively low cost should be achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kraftstoffinjektor mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Konizität des Schaftbereichs gegenüber dem Stand der Technik erhöht ist und zwischen 0,01 und 0,4 beträgt. Hierbei wird unter einer Konizität der Durchmesserunterschied des Schaftbereichs zwischen dem Bereich des größten Durchmessers und des kleinsten Durchmessers, dividiert durch die Länge des Schaftbereichs verstanden. This object is achieved in a fuel injector with the characterizing features of claim 1, characterized in that the taper of the shaft portion is increased compared to the prior art and is between 0.01 and 0.4. This is under a Conicity, the difference in diameter of the shaft portion between the region of the largest diameter and the smallest diameter divided by the length of the shaft portion understood.

Eine derartige, gegenüber dem Stand der Technik erhöhte bzw. vergrößerte Konizität ermöglicht es insbesondere, den Schaftbereich des Düsenkörpers während der Montage bzw. der Herstellung des Kraftstoffinjektors dazu zu nutzen, den Düsenkörper zu den anderen Bauteilen des Kraftstoffinjektors (insbesondere der Drosselplatte) in der Drehwinkellage zu positionieren, indem beispielsweise über den konisch ausgebildeten Schaftbereich ein Drehmoment einleitbar ist, das die Winkellage des Düsenkörpers zur Drosselplatte verändert. Insbesondere wird durch die erfindungsgemäß vorgesehene bzw. beanspruchte Konizität allein infolge der Gewichtskraft des Düsenkörpers bei den üblicherweise vorgesehenen Materialpaarungen sichergestellt, dass über einen entsprechend ausgebildeten Werkzeugträger, der eine Aufnahme mit einer der Konizität des Schaftbereichs entsprechenden Konizität aufweist, das benötigte Drehmoment auf den Düsenkörper aufgebracht werden kann. Darüber hinaus ermöglicht es der konisch ausgebildete Schaftbereich, diesen nicht nur zur Einstellung der richtigen Drehwinkellage zwischen dem Düsenkörper und der Drosselplatte bzw. anderen Bauteilen zu nutzen, sondern zusätzlich auch den Düsenkörper durch Aufbringen einer entsprechenden Axialkraft am Verdrehen zu hindern, wenn die Überwurfmutter mit dem dafür erforderlichen Anzugsmoment an dem Kraftstoffinjektor montiert wird.Such conicity, which is increased or increased compared to the prior art, makes it possible in particular to use the shaft region of the nozzle body during assembly or production of the fuel injector to move the nozzle body to the other components of the fuel injector (in particular the throttle plate) in the rotational angle position to position, for example, by a torque can be introduced via the conical shaft portion, which changes the angular position of the nozzle body to the throttle plate. In particular, it is ensured by the inventively provided or claimed conicity solely due to the weight of the nozzle body in the usually provided material pairings that applied via a suitably trained tool carrier having a receptacle with a conicity of the shaft portion corresponding conicity, the required torque on the nozzle body can be. In addition, it allows the conical shaft portion to use this not only to set the correct rotational angle position between the nozzle body and the throttle plate or other components, but also to prevent the nozzle body by applying a corresponding axial force to rotate when the nut with the required torque is mounted on the fuel injector.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen angegeben. Advantageous developments of the fuel injector according to the invention are specified in the subclaims.

Der technisch sinnvolle (Größen-)Bereich der Konizität ist einerseits dadurch begrenzt, dass zur Übertragung von Drehmomenten auf den Düsenkörper eine bestimmte Mindestkonizität erforderlich ist, und andererseits die Größe der Konizität zur Sicherstellung der Selbsthemmung auch nach oben hin begrenzt ist. Aus diesen Gründen wird in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung des Kraftstoffinjektors vorgeschlagen, dass die Konizität weniger als 0,2 beträgt.The technically meaningful (size) range of conicity is limited on the one hand by the fact that for the transmission of torque to the nozzle body, a certain minimum conicity is required, and on the other hand, the size of the taper to ensure self-locking is also limited upwards. For these reasons, it is proposed in a particularly preferred embodiment of the fuel injector that the conicity is less than 0.2.

Wie oben bereits erläutert, sind beim Stand der Technik üblicherweise in Axialrichtung verlaufende bzw. angeordnete Passstifte zur Winkelpositionierung der Bauteile im Kraftstoffinjektor vorgesehen. Zur Maximierung des zur Erzielung hoher Festigkeitswerte vorgesehenen Querschnitts ist es daher in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Verbindungsbereich zwischen der Drosselplatte und dem Düsenkörper verdrehsicherungselementfrei ausgebildet ist. Eine derartige Ausbildung vergrößert nicht nur den zur Verfügung stehenden Querschnitt an den betreffenden Bauteilen, sondern vereinfacht darüber hinaus auch die Montage insofern, als dass weder entsprechende Herstellungsschritte zur Erzeugung von Öffnungen für die Passstifte erforderlich sind, noch Schritte zur Montage der Passstifte.As already explained above, in the prior art usually extending or arranged dowel pins are provided for angular positioning of the components in the fuel injector in the axial direction. In order to maximize the cross section provided for achieving high strength values, it is therefore provided in a further embodiment of the invention that the connection region between the throttle plate and the nozzle body is formed free of rotation locking elements. Such a design not only increases the available cross-section of the relevant components, but also simplifies the assembly insofar as that neither corresponding manufacturing steps for generating openings for the dowel pins are required, nor steps for mounting the dowel pins.

In einer bevorzugten konstruktiven Ausgestaltung ist es vorgesehen, dass sich an den konischen Schaftbereich in axialer Richtung auf der wenigstens einer Einspritzöffnung zugewandten Seite ein zylindrischer Bereich anschließt. Dadurch werden insbesondere bei einfacher Herstellbarkeit relativ hohe Festigkeitswerte erzielt, da die Wandstärke in dem zylindrischen Bereich, in dem auch ein Hochdruckraum ausgebildet ist, konstant ausgebildet werden kann.In a preferred structural embodiment, provision is made for a cylindrical region to adjoin the conical shaft region in the axial direction on the side facing at least one injection opening. As a result, relatively high strength values are achieved, in particular with simple manufacturability, since the wall thickness in the cylindrical region, in which a high-pressure space is also formed, can be made constant.

In Weiterbildung dieses Vorschlags ist es vorgesehen, dass der konische Schaftbereich einen größeren Durchmesser aufweist als der zylindrische Bereich. Dadurch lässt sich, insbesondere wenn der konische Bereich radial innerhalb des Bereichs einer Düsenspannmutter befindet, der zylindrische Bereich relativ einfach in eine Aufnahmeöffnung eines Brennraums der Brennkraftmaschine einführen. In a further development of this proposal, it is provided that the conical shaft region has a larger diameter than the cylindrical region. As a result, in particular when the conical region is located radially within the region of a nozzle retaining nut, the cylindrical region can be inserted relatively easily into a receiving opening of a combustion chamber of the internal combustion engine.

In weiterer konstruktiv bevorzugter Ausgestaltung kann es vorgesehen sein, dass sich an den konischen Schaftbereich in axialer Richtung auf der der wenigstens einen Einspritzöffnung abgewandten Seite ein zweiter Schaftbereich mit gegenüber dem konischen Schaftbereich vergrößertem Durchmesser anschließt. Dadurch wird insbesondere eine besonders einfache Positionierung bzw. ein besonders einfaches Einführen der Überwurfmutter über den Bereich des Düsenkörpers bei der Montage der Überwurfmutter an dem Kraftstoffinjektor ermöglicht.In a further structurally preferred embodiment, provision may be made for a second shank region adjoining the conical shank region in the axial direction on the side facing away from the at least one injection opening to have an enlarged diameter relative to the conical shank region. As a result, in particular a particularly simple positioning or a particularly simple insertion of the union nut over the area of the nozzle body during assembly of the union nut on the fuel injector is made possible.

In einer Weiterbildung des zuletzt genannten Vorschlags ist es vorgesehen, dass der zweite Schaftbereich konusförmig ausgebildet ist. Dadurch wird es ermöglicht, dass zusätzlich zum Schaftbereich auch der zweite Schaftbereich entweder zur drehwinkelrichtigen Positionierung des Düsenkörpers zur Drosselplatte oder aber zur Aufbringung der benötigten axialen Haltekraft in Richtung der Drosselplatte während der Montage der Überwurfmutter verwendet werden kann.In a development of the last-mentioned proposal, it is provided that the second shaft region is cone-shaped. This makes it possible that, in addition to the shaft region, the second shaft region can also be used either for positioning the nozzle body in the correct rotational position relative to the throttle plate or for applying the required axial holding force in the direction of the throttle plate during assembly of the union nut.

In wiederum bevorzugter Ausgestaltung des zuletzt genannten Vorschlags ist es vorgesehen, dass die Konizität der beiden Schaftbereiche identisch ist. Dadurch wird eine besonders einfache Fertigung der beiden Schaftbereiche erzielt, die beispielsweise mit einem entsprechenden Werkzeug gleichzeitig geschliffen werden können. In again preferred embodiment of the last-mentioned proposal, it is provided that the conicity of the two shaft regions is identical. As a result, a particularly simple production of the two shank areas is achieved, which can be ground simultaneously, for example, with a corresponding tool.

Alternativ zu einer konusförmigen Ausbildung des zweiten Schaftbereichs ist es auch denkbar, den zweiten Schaftbereich zylindrisch auszubilden. Dadurch kann ggf. gegenüber einer konischen Ausbildung des zweiten Schaftbereichs eine vereinfachte Herstellung erzielt werden. As an alternative to a conical design of the second shaft region, it is also conceivable to form the second shaft region in a cylindrical manner. As a result, if necessary, a simplified production can be achieved with respect to a conical design of the second shank region.

Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Schaftbereichs bei Kraftstoffinjektoren, die bei einem Betriebsdruck bzw. bei einem Systemdruck von mehr als 2000 bar betrieben werden. Particularly preferred is the inventive design of the shaft portion in fuel injectors, which are operated at an operating pressure or at a system pressure of more than 2000 bar.

Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zur Montage eines soweit beschriebenen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors, bei dem der Düsenkörper in einer definierten Drehwinkelposition zu der Drosselplatte positioniert und mittels der Düsenspannmutter axial gegen die Drosselplatte verspannt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass zumindest zur Positionierung des Düsenkörpers zur Drosselplatte der Düsenkörper in Wirkverbindung mit einem eine konische Ausnehmung aufweisenden Werkzeugträger gebracht wird.The invention also includes a method for assembling a fuel injector according to the invention so far described in which the nozzle body is positioned in a defined rotational angular position to the throttle plate and clamped axially against the throttle plate by means of the nozzle lock nut. The inventive method provides that, at least for positioning the nozzle body to the throttle plate, the nozzle body is brought into operative connection with a tool carrier having a conical recess.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es vorgesehen, dass die Axialkraftbeaufschlagung des Düsenkörpers zur Sicherstellung der Drehwinkelposition beim Anziehen der Überwurfmutter an einer Stirnfläche des Düsenkörpers auf der der Überwurfmutter abgewandten Seite mittels einer von dem Werkzeugträger unterschiedlichen Einrichtung erfolgt. Ein derartiges Verfahren hat insbesondere den Vorteil, dass über die angesprochene Stirnfläche besonders hohe Axialkräfte auf den Düsenkörper übertragen werden können. In a further development of the method according to the invention, it is provided that the Axialkraftbeaufschlagung of the nozzle body to ensure the rotational angular position when tightening the nut on an end face of the nozzle body on the side facing away from the union nut by means of a device different from the tool carrier. Such a method has the particular advantage that particularly high axial forces can be transmitted to the nozzle body via the addressed end face.

Es kann jedoch zumindest auch zeitweise vorgesehen sein, dass die Axialkraftbeaufschlagung des Düsenkörpers auch mittels des Werkzeugträgers und somit über den konisch ausgebildeten Bereich des Düsenkörpers erfolgt. However, it can also be provided at least temporarily that the Axialkraftbeaufschlagung of the nozzle body also takes place by means of the tool carrier and thus on the conical region of the nozzle body.

Darüber hinaus sieht ein besonders bevorzugtes Verfahren vor, dass nach dem Positionieren des Düsenkörpers zu der Drosselplatte in einem ersten Montageschritt mittels des Werkzeugträgers eine erste Axialkraft auf den Düsenkörper aufgebracht wird, dass anschließend ein teilweises Anziehen der Überwurfmutter an einem Injektorgehäuse erfolgt, und dass anschließend durch eine von dem Werkzeugträger unterschiedliche Einrichtung eine gegenüber der ersten Axialkraft erhöhte Axialkraft auf den Düsenkörper über die Stirnfläche des Düsenkörpers aufgebracht wird, wobei die Überwurfmutter mit dem erforderlichen Anziehmoment an dem Injektorgehäuse festgezogen wird.In addition, a particularly preferred method provides that after positioning of the nozzle body to the throttle plate in a first assembly step by means of the tool carrier, a first axial force is applied to the nozzle body, then followed by a partial tightening the nut on an injector, and then by a device different from the tool carrier, an axial force increased with respect to the first axial force is applied to the nozzle body via the end face of the nozzle body, wherein the union nut is tightened with the required tightening torque on the injector housing.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing.

Diese zeigt in:This shows in:

1 einen Teillängsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor im montierten Zustand unter Verwendung einer Überwurfmutter und 1 a partial longitudinal section through a fuel injector according to the invention in the assembled state using a union nut and

2 bis 5 jeweils in Seitenansicht unterschiedlich ausgestaltete Düsenkörper als Bestandteil eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors. 2 to 5 respectively in side view differently configured nozzle body as part of a fuel injector according to the invention.

Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.The same elements or elements with the same function are provided in the figures with the same reference numerals.

Der in der 1 ausschnittsweise dargestellte erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor 10 dient insbesondere als Bestandteil eines sogenannten Common-Rail-Einspritzsystems zum Einspritzen von Kraftstoff in den nicht gezeigten Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine. Dabei beträgt der Systemdruck vorzugsweise mehr als 2000 bar.The Indian 1 fragmentary illustrated fuel injector according to the invention 10 serves in particular as part of a so-called common-rail injection system for injecting fuel into the combustion chamber, not shown, of a self-igniting internal combustion engine. The system pressure is preferably more than 2000 bar.

Der Kraftstoffinjektor 10 umfasst ein insgesamt mit der Bezugsziffer 11 bezeichnetes Injektorgehäuse. Auf der dem Brennraum zugewandten Seite weist der Kraftstoffinjektor 10 einen Düsenkörper 12 auf. Der insbesondere im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Längsachse 13 ausgebildete Düsenkörper 12 besteht aus Stahl und weist auf der dem Brennraum zugewandten Seite eine Kuppe 14 mit wenigstens einer Einspritzöffnung 15 zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine auf. Das Freigeben bzw. Verschließen der wenigstens einen Einspritzöffnung 15 in dem Düsenkörper 12 erfolgt in an sich bekannter, und daher nicht dargestellter Art und Weise durch eine Hubbewegung einer im Innenraum des Injektorgehäuses 11 angeordneten Düsennadel, die beispielsweise mittels eines Magnetaktuators oder aber mittels eines Piezoaktuators betätigt wird. Der Düsenkörper 12 bildet in seinem Innenraum einen lediglich bereichsweise gezeigten Hochdruckraum 17 aus, in dem der Systemdruck herrscht, und im dem die angesprochene Düsennadel angeordnet ist. The fuel injector 10 includes a total with the reference number 11 designated injector housing. On the combustion chamber side facing the fuel injector 10 a nozzle body 12 on. The particular in particular substantially rotationally symmetrical to a longitudinal axis 13 trained nozzle body 12 consists of steel and has a dome on the side facing the combustion chamber 14 with at least one injection opening 15 for injecting the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine. The releasing or closing of the at least one injection opening 15 in the nozzle body 12 takes place in a known manner, and therefore not shown manner by a lifting movement in the interior of the injector 11 arranged nozzle needle, which is actuated for example by means of a Magnetaktuators or by means of a piezoelectric actuator. The nozzle body 12 forms in its interior a high-pressure space shown only partially 17 in which the system pressure prevails, and in which the addressed nozzle needle is arranged.

In axialer Richtung schließt sich an den Düsenkörper 12 auf der der wenigstens einen Einspritzöffnung 15 abgewandten Seite eine Drosselplatte 20 an, die wenigstens eine Durchgangsöffnung bzw. Durchgangsbohrung 21 aufweist, über die der Hochdruckraum 17 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgbar ist. Hierzu ist die Durchgangsbohrung 21 beispielhaft in Ausrichtung mit einer Versorgungsbohrung 22 ausgerichtet, die durch weitere Bauteile des Injektorgehäuses 11 hindurchgeführt bzw. in diesen ausgebildet ist, und die mit einem nicht gezeigten Kraftstoffanschlussstutzen verbunden ist. In the axial direction closes to the nozzle body 12 on the at least one injection port 15 opposite side a throttle plate 20 on, the at least one through hole or through hole 21 over which the high pressure space 17 can be supplied with fuel under high pressure. For this purpose, the through hole 21 exemplary in alignment with a supply bore 22 aligned by other components of the injector 11 passed or is formed in these, and which is connected to a fuel port, not shown.

Um den Düsenkörper 12 axial gegen eine Stirnfläche 23 der Drosselplatte 20 zu verspannen und insbesondere auch den Austritt von Kraftstoff aus dem Verbindungsbereich zwischen dem Düsenkörper 12 und der Drosselplatte 20 zu verhindern, ist eine aus dem Stand der Technik an sich bekannte Düsenspannmutter in Form einer Überwurfmutter 25 vorgesehen. Die Überwurfmutter 25 weist an einer Innenseite beispielhaft ein nicht dargestelltes Gewinde auf, das mit einem an einem Bauteil des Injektorgehäuses 11 ausgebildeten Gegengewinde zusammenwirkt, um bei der Montage der Überwurfmutter 25 den Düsenkörper 12 axial gegen die Drosselplatte 20 zu verspannen. Hierzu weist der Düsenkörper 12 einen senkrecht zur Längsachse 13 verlaufenden Anlagebereich 26 auf. Der Anlagebereich 26 wirkt mit einer Stirnfläche 27 an der Überwurfmutter 25 zusammen, die an einem im Durchmesser verkleinerten Bereich der Überwurfmutter 25 an einer Innenseite der Überwurfmutter 25 ausgebildet ist. Ein soweit beschriebener Düsenkörper 12 ist an sich aus dem Stand der Technik bereits bekannt.To the nozzle body 12 axially against an end face 23 the throttle plate 20 to brace and in particular also the escape of fuel from the connection area between the nozzle body 12 and the throttle plate 20 To prevent is a known from the prior art nozzle retaining nut in the form of a union nut 25 intended. The union nut 25 has on an inner side by way of example on a thread, not shown, which with a on a component of the injector 11 trained mating thread cooperates to during assembly of the union nut 25 the nozzle body 12 axially against the throttle plate 20 to tense. For this purpose, the nozzle body 12 one perpendicular to the longitudinal axis 13 extending investment area 26 on. The investment area 26 acts with an end face 27 at the union nut 25 together, at a reduced in diameter area of the union nut 25 on an inside of the union nut 25 is trained. A nozzle body described so far 12 is already known from the prior art.

Bei dem in den 1 und 2 erkennbaren Ausführungsbeispiel des Düsenkörpers 12 weist dieser, ausgehend von der Kuppe 14, einen Übergangsabschnitt 16 auf, der in einen ersten zylindrischen Bereich 28 übergeht. In the in the 1 and 2 recognizable embodiment of the nozzle body 12 points this, starting from the top 14 , a transitional section 16 on, in a first cylindrical area 28 passes.

Ergänzend wird erwähnt, dass der erste Bereich 28 auch leicht konisch, d.h. nichtzylindrisch ausgebildet sein kann, wobei die Konizität in diesem Fall weniger als 0,01 beträgt, und wobei die Konizität sich aus dem Durchmesserunterschied des ersten Bereichs 28, bezogen bzw. dividiert durch seine axiale Länge berechnet.In addition it is mentioned that the first area 28 may also be slightly conical, ie non-cylindrical, the conicity being less than 0.01 in this case, and the conicity being the diameter difference of the first region 28 , divided or divided by its axial length calculated.

An den ersten zylindrischen Bereich 28 schließt sich ein erster konischer Schaftbereich 31 an. Der erste konische Schaftbereich 31 geht über einen mit einem Radius r versehenen Zwischenabschnitt 36 wiederum in einen gegenüber dem ersten zylindrischen Bereich 28 im Durchmesser vergrößerten zweiten zylindrischen Bereich 33 des Düsenkörpers 12 über. Der Durchmesser des ersten konischen Schaftbereichs 31 ist größer als der Durchmesser des ersten zylindrischen Bereichs 28 und kleiner als der Durchmesser des zweiten zylindrischen Bereichs 33. Weiterhin befindet sich der erste konische Schaftbereich 31 bei montiertem Kraftstoffinjektor 10 radial innerhalb der Düsenspannmutter 25.At the first cylindrical area 28 closes a first conical shaft area 31 at. The first conical shaft area 31 goes over an intermediate section provided with a radius r 36 again in a relation to the first cylindrical area 28 enlarged in diameter second cylindrical portion 33 of the nozzle body 12 above. The diameter of the first conical shaft area 31 is larger than the diameter of the first cylindrical portion 28 and smaller than the diameter of the second cylindrical portion 33 , Furthermore, there is the first conical shaft area 31 with mounted fuel injector 10 radially inside the nozzle retaining nut 25 ,

Der erste Schaftbereich 31 weist in Richtung der Längsachse 13 betrachtet eine axiale Länge L auf. Auf der dem zweiten zylindrischen Bereich 33 zugewandten Seite weist der erste Schaftbereich 31 einen (Außen-)Durchmesser D₁ und auf der der Kuppe 14 zugewandten Seite einen Durchmesser D₂ auf, wobei der Durchmesser D₁ größer ist als der Durchmesser D₂.The first shaft area 31 points in the direction of the longitudinal axis 13 considers an axial length L on. On the second cylindrical area 33 facing side, the first shaft portion 31 an (outer) diameter D ₁ and on the dome 14 side facing a diameter D ₂ , wherein the diameter D _{1 is} greater than the diameter D _2nd

Die Konizität C des ersten Schaftbereichs 31 ist über die gesamte Länge L des ersten Schaftbereichs 31 gleichmäßig ausgebildet und beträgt erfindungsgemäß zwischen 0,01 und 0,4, bevorzugt weniger als 0,2, wobei die Konizität C als Quotient gebildet wird aus der Differenz der Durchmesser D₁–D₂, geteilt durch die Länge L des ersten Schaftbereichs 31.The taper C of the first shaft portion 31 is over the entire length L of the first shank area 31 uniformly and according to the invention is between 0.01 and 0.4, preferably less than 0.2, wherein the conicity C is formed as a quotient of the difference of the diameter D ₁ -D ₂ , divided by the length L of the first shaft portion 31 ,

Bei dem Düsenkörper 12a entsprechend der 3 reicht der erste Schaftbereich 31a zumindest nahezu, d.h. ohne einen Zwischenabschnitt 36, bis an den zweiten zylindrischen Bereich 33 heran. Insbesondere ist die Länge L des ersten Schaftbereichs 31a im Vergleich zur Länge L des ersten Schaftbereichs 31 vergrößert ausgebildet. Auch können die Durchmesser D₁ und D₂ unterschiedlich von denen des ersten Schaftbereichs 31 sein. Auch hier kann der Bereich 28 entweder zylindrisch oder leicht konisch (entsprechend den Ausführungen zur 2) ausgebildet sein. At the nozzle body 12a according to the 3 extends the first shaft area 31a at least almost, ie without an intermediate section 36 , to the second cylindrical area 33 approach. In particular, the length L of the first shaft portion 31a compared to the length L of the first shaft portion 31 formed enlarged. Also, the diameters D ₁ and D _{2 may be} different from those of the first shaft portion 31 be. Again, the area can 28 either cylindrical or slightly conical (according to the comments on 2 ) be formed.

Der Düsenkörper 12b gemäß der 4 weist, ausgehend von der Kuppe 14, einen ersten Schaftbereich 31b auf, an den sich ein im Durchmesser vergrößerter zweiter Schaftbereich 32 anschließt. Der zweite Schaftbereich 32 kann entweder zylindrisch ausgebildet sein, oder aber konisch. Im letztgenannten Fall ist die Konizität des zweiten Schaftbereichs 32 vorzugsweise genauso groß wie die Konizität des ersten Schaftbereichs 31b. Der zweite Schaftbereich 32 ist über ein mit einem Radius r versehenen Zwischenabschnitt 36 mit dem zylindrischen Bereich 33 verbunden. The nozzle body 12b according to the 4 points, starting from the dome 14 , a first shaft area 31b on, to which an enlarged diameter second shaft portion 32 followed. The second shaft area 32 can be either cylindrical, or conical. In the latter case, the conicity of the second shaft portion 32 preferably the same size as the taper of the first shaft area 31b , The second shaft area 32 is over an intermediate section provided with a radius r 36 with the cylindrical area 33 connected.

Zuletzt ist in der 5 ein Düsenkörper 12c mit einem erster konischen Schaftbereich 31c gezeigt, der vom Bereich der Kuppe 14 bis an den zylindrischen Bereich 33 reicht. Last is in the 5 a nozzle body 12c with a first conical shaft area 31c shown from the area of the dome 14 to the cylindrical area 33 enough.

Hinsichtlich der Größe der Konizität C der ersten Schaftbereiche 31a, 31b und 31c gelten die Ausführungen, die im Rahmen auf den ersten Schaftbereich 31 getroffen wurden.Regarding the size of the taper C of the first shaft portions 31a . 31b and 31c apply the designs that are in the scope of the first shaft area 31 were taken.

Zur Montage der soweit beschriebenen Düsenkörper 12, 12a bis 12c dient ein in der 1 ausschnittsweise für den Fall des Düsenkörpers 12 dargestellter Werkzeugträger 100, der eine konisch ausgebildete Aufnahmeöffnung 101 zur Aufnahme des ersten Schaftbereichs 31, 31a bis 31c aufweist. Insbesondere entspricht die Konizität der Aufnahmeöffnung 101 der Konizität C des ersten Schaftbereichs 31, 31b bis 31c. Mittels des Werkzeugträgers 100 lässt sich zumindest die Drehwinkelposition des Düsenkörpers 12, 12a bis 12c zu der Drosselplatte 20 während der Montage des Kraftstoffinjektors 10 einstellen, wobei der Düsenkörper 12, 12a bis 12c allein durch seine Gewichtskraft in Verbindung mit der Konizität C des ersten konischen Schaftbereichs 31, 31a bis 31c und der Konizität der Aufnahmeöffnung 101 eine reibschlüssige Verbindung ausbildet, die zur Übertragung des zum Drehen des Düsenkörpers 12, 12a bis 12c benötigten Drehmoments ausreichend ist. For mounting the nozzle body described so far 12 . 12a to 12c serves one in the 1 partial for the case of the nozzle body 12 illustrated tool carrier 100 , which has a conically shaped receiving opening 101 for receiving the first shaft area 31 . 31a to 31c having. In particular, the taper corresponds to the receiving opening 101 the taper C of the first shaft portion 31 . 31b to 31c , By means of the tool carrier 100 At least the angular position of the nozzle body can be 12 . 12a to 12c to the throttle plate 20 during assembly of the fuel injector 10 adjust, with the nozzle body 12 . 12a to 12c solely by its weight in conjunction with the conicity C of the first conical shaft portion 31 . 31a to 31c and the taper of the receiving opening 101 forms a frictional connection, which is used to transfer the for rotating the nozzle body 12 . 12a to 12c required torque is sufficient.

Darüber hinaus ist es ggf. möglich, über den Werkzeugträger 100 eine in Richtung auf die Drosselplatte 20 wirkende Axialkraft A auf den Düsenkörper 12, 12a bis 12c zu übertragen. In der 1 ist darüber hinaus eine von dem Werkzeugträger 100 separate Einrichtung 102 gezeigt, die ebenfalls zur Aufbringung der Axialkraft A dient, wobei die Einrichtung 102 auf die Stirnseite des Kraftstoffinjektors 10 im Bereich der Übergangsabschnitts 16 wirkt.In addition, it may be possible over the tool carrier 100 one in the direction of the throttle plate 20 acting axial force A on the nozzle body 12 . 12a to 12c transferred to. In the 1 is also one of the tool carrier 100 separate facility 102 shown, which also serves to apply the axial force A, wherein the device 102 on the front of the fuel injector 10 in the area of the transitional section 16 acts.

Der soweit beschriebene Kraftstoffinjektor 10 kann in vielfältiger Art und Weise abgewandelt bzw. modifiziert werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzuweichen. Insbesondere ist es möglich, die in den 2 bis 5 gezeigten Geometrien der Düsenkörper 12, 12a bis 12c miteinander zu kombinieren bzw. abzuwandeln. Wesentlich ist lediglich, dass wenigstens ein konischer Schaftbereich 31, 31a bis 31c vorgesehen ist. The fuel injector described so far 10 can be modified or modified in many ways without departing from the spirit of the invention. In particular, it is possible in the 2 to 5 shown geometries of the nozzle body 12 . 12a to 12c to combine or to modify each other. It is only essential that at least one conical shaft area 31 . 31a to 31c is provided.

Claims

Fuel injector ( 10 ), with a nozzle body ( 12 ; 12a to 12c ), which by means of a nozzle retaining nut ( 25 ) axially against a throttle plate ( 20 ), wherein the nozzle body ( 12 ; 12a to 12c ) at least a first conical shaft region ( 31 ; 31a to 31c ), characterized in that the conicity C of the first shaft region ( 31 ; 31a to 31c ) is between 0.01 and 0.4, the conicity being represented by the formula

C = (D ₁ -D ₂ ) / L

and where D _{1 is} the diameter of the first shaft region ( 31 ; 31a to 31c ) in the region of the largest diameter, D ₂ the diameter of the first shaft region ( 31 ; 31a to 31c ) in the region of the smallest diameter and L the length of the first shaft region ( 31 ; 31a to 31c ) corresponds.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the conicity C of the first conical shaft region ( 31 ; 31a to 31c ) is less than 0.2.

Fuel injector according to claim 1 or 2, characterized in that the connection area between the throttle plate ( 20 ) and the nozzle body ( 12 ; 12a to 12c ) Is formed without rotation element.

Fuel injector according to one of claims 1 to 3, characterized in that on the first conical shaft region ( 31 ; 31a to 31c ) in the direction of a longitudinal axis ( 13 ) on at least one injection opening ( 15 ) facing away from the first conical shaft region (at least indirectly) 31 ; 31a to 31c ) enlarged, in particular cylindrically formed area ( 33 ), which on the first conical shaft region ( 31 ; 31a to 31c ) facing an investment area ( 26 ) for axial contact the union nut ( 25 ) trains.

Fuel injector according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first shaft region ( 31 ; 31a to 31c ) in the axial direction on the at least one injection opening ( 15 ) side facing a cylindrical area ( 28 ) or conical region with a taper of less than 0.01 followed.

Fuel injector according to claim 5, characterized in that the first shaft region ( 31 ; 31a to 31c ) has a larger diameter than the area ( 28 ).

Fuel injector according to one of claims 1 to 4, characterized in that the nozzle body ( 12b ) two shank areas ( 31b . 32 ), and that on an injection port ( 15 ) of the first conical shaft region ( 31b ) facing away from the second shaft region ( 32 ) has a larger diameter than the first shaft region ( 31b ).

Fuel injector according to claim 7, characterized in that the second shaft region ( 32 ) is conical.

Fuel injector according to claim 8, characterized in that the conicity of the two shaft regions ( 31b . 32 ) is the same size.

Fuel injector according to claim 7, characterized in that the second shaft region ( 32 ) is cylindrical.

Fuel injector according to one of claims 1 to 10, characterized in that it is designed to be operated at an operating pressure of more than 2000 bar.

Method for assembling a fuel injector ( 10 ), which is designed according to one of claims 1 to 11, in which the nozzle body ( 12 ; 12a to 12c ) in a defined rotational angle position to the throttle plate ( 20 ) and by means of a nozzle retaining nut ( 25 ) axially against the throttle plate ( 20 ) is clamped, characterized in that at least for positioning of the nozzle body ( 12 ; 12a to 12c ) to the throttle plate ( 20 ) the nozzle body ( 12 ; 12a to 12c ) in operative connection with a conical receiving opening ( 101 ) having tool carrier ( 100 ), wherein the conicity of the receiving opening ( 101 ) of the conicity C of the first shaft region ( 31 ; 31a to 31c ) is adjusted.

A method according to claim 12, characterized in that the loading of the nozzle body ( 12 ; 12a to 12c ) with an axial force (A) on an end face of the nozzle body ( 12 ; 12a to 12c ) on the union nut ( 25 ) facing away by means of one of the tool carrier ( 100 ) different facility ( 102 ) he follows.

A method according to claim 12 or 13, characterized in that the loading of the nozzle body ( 12 ; 12a to 12c ) with the axial force (A) by means of the tool carrier ( 100 ) he follows.

A method according to claim 13 or 14, characterized in that after the positioning of the nozzle body ( 12 ; 12a to 12c ) to the throttle plate ( 20 ) in a first assembly step by means of the tool carrier ( 100 ) a first axial force (A) on the nozzle body ( 12 ; 12a to 12c ) is applied, that then a partial tightening the nut ( 25 ) on an injector housing ( 11 ), that after that by the tool carrier ( 100 ) different device ( 102 ) a relative to the first axial force (A) increased axial force (A) on the nozzle body ( 12 ; 12a to 12c ) over the end face of the nozzle body ( 12 ; 12a to 12c ) is applied, and finally the union nut ( 25 ) with the required tightening torque on the injector housing ( 11 ) is tightened.