DE19614980C1 - Einspritzvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung für Dieselmotoren mit einem Düsenhalter, dessen Druck­ kanal einerseits mit der Einspritzpumpe, andererseits mit der Düse verbunden ist, wobei der Düsenhalter gegenüber einem die Düsennadel in Längsrichtung verschieblich aufnehmenden Düsenkörper mittels einer Zwischenscheibe dichtend abgestützt ist. Dabei stützt sich ein verformbarer metallener hohlzylindrischer Dichtkörper mit einem Ende gegen eine Dichtfläche ab und verformt sich mit zunehmendem Anziehen der den Düsenkörper mit dem Düsenhalter verbindenden Düsen­ spannmutter zunehmend gegen seinen Sitz.

Bei derartigen Einspritzvorrichtungen besteht die Notwendigkeit, den Druckkanal im Übergangsbereich zwischen Düsenhalter und Düsenkörper abzudichten, so daß ein Austreten von Kraftstoff in den Federraum und durch das Gewinde der Düsenspannmutter zuverlässig vermieden wird. Bei bekannten Ausführungsformen wird dies dadurch erreicht, daß die einander zugekehrten Stirnseiten des Düsenhalters und des Düsenkörpers sowie beide Stirnflächen einer zwischen Düsenhalter und Düsenkörper angeordneten Zwischenscheibe jeweils eine feinbearbeitete Oberfläche aufweisen, welche durch aufwendige Bearbeitungsverfahren gehärtet, plangeschliffen und geläppt ist. Der Druckkanal im Düsenhalter grenzt dabei an eine entsprechende Bohrung in der Zwischenscheibe, deren Bohrung wiederum an einen entsprechenden Druckkanal im Düsen­ körper an, welcher zur Düse weiterführt. Durch die exakt planparallel geläppten Oberflächen auf beiden Seiten der Zwischenscheibe sowie auf den angrenzenden Stirnseiten von Düsenhalter und Düsenkörper wird eine zuverlässige Abdichtung erzielt, wobei allerdings ein erheblicher Oberflächenbearbeitungsaufwand in Kauf zu nehmen ist. Eine derartige Einspritzvorrichtung ist in der JP-PS 6-66222 beschrieben.

Demgegenüber besteht die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe darin, eine Abdichtung des Druckkanals einerseits sowie des Innenraums von Düsenkörper und Düsenhalter andererseits gegen einen Austritt von Kraftstoff durch das Gewinde der Düsen­ spannmutter zu erzielen, welche sich mit geringerem Aufwand verwirklichen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Obwohl die Restfläche von der zugeordneten Oberseite der Zwischenscheibe entspre­ chend abgehoben ist, da die Restfläche mit der Ober­ seite einen Winkel von wenigen Winkelgraden einschließt, sorgt der Dichtkörper für einen dichten­ den Anschluß des Druckkanals im Düsenhalter mit der Zwischenscheibe bzw. dem Düsenkörper, wobei sich durch die konischen Dichtflächen ein Selbstzentrieren des Dichtkörpers ergibt und damit gewährleistet ist, daß dieser auch unter Hochdruckbedingungen dichtend abschließt. Auf diese Weise können Spitzendrücke bis zu 1000 bar beherrscht werden. Des weiteren erübrigen sich zusätzliche Dichtungsmaßnahmen zur Abdichtung des Nadelschließfederrahmens aufgrund der konzentri­ schen Dichtkante.

Nach einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Dichtkörper als Dichtkonus mit dem konischen Sitz im Düsenhalter entsprechender konischer Außenform ausgebildet ist und daß die Gegen-Dichtfläche, auf welcher sich der Dichtkonus abstützt, durch die Oberseite der Zwischenscheibe gebildet ist.

Durch den Dichtkonus wird die Teilaufgabe gelöst, daß der Druckkanal hochdruckseitig an die Zwischenscheibe dichtend angeschlossen ist, ohne daß es einer Feinbe­ arbeitung der zugewandten Stirnseite des Düsenhalters bedarf.

Dabei wird die Verformbarkeit des Dichtkonus dadurch gefördert, daß der Dichtkonus in axialer Richtung kürzer bemessen ist als der Sitz, in dem er aufgenom­ men ist.

Nach einer zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Dichtkörper als Dichtring mit zwei außensei­ tig entgegengesetzt konischen Abschnitten ausgebildet ist, wobei ein Abschnitt entsprechend dem konischen Sitz im Düsenhalter, der andere Abschnitt entspre­ chend einer konisch aufgeweiteten Mündung der Druck­ kanalbohrung der Zwischenscheibe ausgebildet ist und wobei die Gegen-Dichtfläche durch die Mündung der Druckkanalbohrung der Zwischenscheibe gebildet ist. Bei einem derartigen Dichtring mit zwei konischen Abschnitten ist die erzielte Dichtwirkung besonders gut und dauerhaft. Gleiches trifft auf eine dritte Ausführungsform gemäß dem Kennzeichen von Anspruch 5 zu, bei welcher die Zwischenscheibe durch ein Dichtröhrchen, welches durch eine Stützbohrung der Zwischenscheibe hindurchgesteckt ist, gewissermaßen überbrückt wird; d. h., hier erfolgt die hochdrucksei­ tige Abdichtung direkt zwischen den einander zugewandten Mündungen des Druckkanals, einerseits im Düsenhalter, andererseits im Düsenkörper.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfin­ dung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch Düsenhal­ ter/Düsenkörper vor dem vollständigen Anzie­ hen der Düsenspannmutter,

Fig. 2 einen vergrößerten Abschnitt zu Fig. 1 im Bereich der Druckkanaldichtung,

Fig. 3 einen Längsschnitt gemäß Fig. 1 nach dem vollständigen Anziehen der Düsenspannmutter und

Fig. 4 und 5 jeweils eine Variante zu Fig. 2.

Die Einspritzvorrichtung gemäß den Fig. 1 bis 3 umfaßt einen Düsenhalter 1 mit einem Druckkanal 2, in welchem der Kraftstoff in Richtung des Pfeils P1 von der nicht dargestellten Einspritzpumpe zugeführt wird, sowie einen Düsenkörper 3, welcher ebenfalls mit einem Druckkanal 4 versehen ist, welcher über eine noch näher zu beschreibende Hochdruckverbindung den Druckkanal 2 des Düsenhalters 1 fortsetzt. Im Düsenkörper 3 sitzt in einer zentrischen Bohrung die Düsennadel 5, deren inneres Nadelende 6 ballig ausge­ bildet ist. Das Nadelende 6 der Düsennadel 5 wird in Richtung Düse vorgespannt mittels einer Druckfeder 8, die in einer Mittelbohrung 7 des Düsenhalters 1 ange­ ordnet ist. Sie übt eine auf das Nadelende 6 in Schließrichtung wirkende Kraft aus, indem sie sich auf einen Druckbolzen 9 abstützt, welcher auf dem balligen Nadelende 6 der Düsennadel 5 aufsitzt.

Düsenkörper 3 und Düsenhalter 1 werden mittels einer Düsenspannmutter 10 zusammengespannt, welche mittels eines Innengewindes 11 auf ein Außengewinde 12 des Düsenhalters 1 aufgeschraubt ist.

Die Hochdruckverbindung zwischen Düsenhalter 1 und Düsenkörper 3 wird hergestellt mittels einer Zwischenscheibe 13, deren beide gegenüberliegende Stirnseiten durch Härten, Schleifen und Läppen fein­ bearbeitet sind. Durch eine zentrale Bohrung 14 der Zwischenscheibe 13 ragt das Nadelende 6 hindurch.

Gemäß Fig. 1 ist die Düsenspannmutter 10 noch nicht vollständig angezogen, so daß zwischen der Oberseite 15 der Zwischenscheibe 13 und der zugeordneten Stirn­ seite 16 des Düsenhalters 1 ein Spalt 17 gebildet ist. Dieser Spalt 17 wird überbrückt von einem Dicht­ konus 18 aus einer Stahllegierung mit begrenzt verformbaren Eigenschaften bspw. aus Automatenstahl. Der Dichtkonus 18 besitzt eine sich zur Zwischen­ scheibe 13 hin verbreitende konische Mantelfläche, mit welcher er in einen entsprechenden konischen Sitz 19 im Mündungsbereich des Druckkanals 2 des Düsenhal­ ters 1 hineinragt.

Wird die Düsenspannmutter 10 weiter angezogen, so verformt sich der Dichtkonus 18 wie in Fig. 3 gezeigt nach innen hin, wobei er einen Endwulst 20 bildet, bis er letztlich vollständig im Inneren des Sitzes 19 aufgenommen ist. In der in Fig. 3 dargestellten Dichtposition bildet der Dichtkonus einen gegen den Hochdruck im Druckkanal 2 dichten Abschluß einerseits mit dem Sitz 19, andererseits mit der Oberseite 15 der Zwischenscheibe 13.

Die Abdichtung des Hochdruckbereichs gegenüber dem Niederdruckbereich erfolgt dadurch, daß, wie in Fig. 2 vergrößert dargestellt, über die Stirnseite 16 des Düsenhalters 1 eine Dichtkante konzentrisch durch den mit der Wand des Nadelschließfederraums zusammen­ fallenden Ort D verläuft, derart, daß die Dichtkante mit der Mittelbohrung 7 des Düsenhalters 1 auf dessen Stirnseite 16 zusammenfällt. Dadurch erübrigen sich zusätzliche Dichtungsmaßnahmen zur Abdichtung des Nadelschließfederraums. Der Ort D bildet somit den Scheitelpunkt für den zwischen 0,5° und 3,0° betrage­ nden Winkel γ, welcher eine zur Stirnseite 16 des Düsenhalters 1 entsprechend schräg verlaufende Rest­ fläche 21 definiert. Die Restfläche 21 bildet somit die Dichtkante bei D. Durch die Dichtkante ergibt sich unter der Spannwirkung der Düsenspannmutter 10 eine die Dichtwirkung erhöhende zusätzliche Barriere zwischen dem durch die beiden Druckkanäle 2, 4 gebil­ deten Hochdruckteil einerseits und dem Niederdruck­ teil, der durch die zentralen Innenräume im Düsenhal­ ter 1 und im Düsenkörper 3 begrenzt ist.

Für die Dichtwirkung des Dichtkonus 18 ist sehr wesentlich, daß dieser mit zunehmendem Aufschrauben der Düsenspannmutter 10 sich im Sinne einer Zentrie­ rung selbst positionieren kann, während er sich geringfügig verformt, wie in Fig. 3 dargestellt.

Die Fig. 4 und 5 zeigen jeweils eine Variante der hochdruckseitigen Druckkanaldichtung in einer Ausschnittsvergrößerung gemäß Fig. 2. Bei Fig. 4 besteht die Abweichung gegenüber Fig. 2 darin, daß der Dichtkonus 18 ersetzt ist durch einen Dichtring 22, welcher im wesentlichen aus zwei außenseitig entgegengesetzt konischen Abschnitten 26, 27 besteht, deren Konusflächen sich zum jeweiligen Ende des Dichtrings 22 hin verjüngen. Während der obere Abschnitt 26 wie zu Fig. 2 beschrieben im unteren Ende des Druckkanals 2 aufgenommen ist, tritt der untere Abschnitt 27 in eine entsprechend konisch ausgeweitete Mündung 23 der Druckkanalbohrung 2a der Zwischenscheibe 13 auf deren Oberseite 15 ein. Durch die auf diese Weise gegenüber Fig. 3 erzielte Vergrö­ ßerung der Dichtflächen wird die Dichtwirkung noch verbessert. Gleiches gilt für die Variante gemäß Fig. 5. Dort kommt ein Dichtröhrchen 25 zum Einsatz, welches wie der Dichtring 22 (Fig. 4) zwei konische Abschnitte 26, 27 an den beiden Enden aufweist, die an einem hohlzylindrischen Mittelabschnitt 24 angesetzt sind, welcher von einer Stützbohrung 29 der Zwischenscheibe 13 eng umfaßt ist. Während der obere Abschnitt 26 wie zu Fig. 2 beschrieben im konischen Sitz 19 des Druckkanals 2 aufgenommen ist, tritt der untere Abschnitt 27 in eine entsprechend konisch aufgeweitete Mündung 28 des Druckkanals 4 des Düsenkörpers 3 ein.

Claims (6)

1. Einspritzvorrichtung für Dieselmotoren mit einem Düsenhalter (1), dessen Druckkanal (2, 4) einer­ seits mit der Einspritzpumpe, andererseits mit der Düse verbunden ist, wobei der Düsenhalter (1) gegenüber einem die Düsennadel (5) in Längsrich­ tung verschieblich aufnehmenden Düsenkörper (3) mittels einer Zwischenscheibe (13) dichtend abgestützt ist, wobei ein verformbarer metallener hohlzylindrischer Dichtkörper (18) sich mit einem Ende gegen eine Dichtfläche abstützt und mit zunehmendem Anziehen der den Düsenkörper (3) mit dem Düsenhalter (1) verbindenden Düsenspannmutter (10) zunehmend gegen seinen Sitz verformt, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper (18) mit dem anderen Ende in einen sich zur Mündung des Druckkanals (2) hin erweiternden konischen Sitz (19) im Düsenhalter (1) eingreift, und daß die Stirnseite (16) des Düsenhalters (1) kegelstumpfförmig ausgebildet ist und die Restfläche (21) mit der Oberseite (15) der Zwischenscheibe (13) einen leichten Kegelwinkel (7) bildet, wodurch eine konzentri­ sche Dichtkante (D) gebildet wird.

2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper als Dichtkonus (18) mit dem konischen Sitz (19) im Düsenhalter (1) entspre­ chender konischer Außenform ausgebildet ist und daß die Gegen-Dichtfläche, auf welcher sich der Dichtkonus (18) abstützt, durch die Oberseite (15) der Zwischenscheibe (13) gebildet ist.

3. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkonus (18) in axialer Richtung kürzer bemessen ist als der Sitz (19), in dem er aufgenommen ist.

4. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper als Dichtring (22) mit zwei außenseitig entgegengesetzt konischen Abschnitten (26, 27) ausgebildet ist, wobei ein Abschnitt (26) entsprechend dem konischen Sitz (19) im Düsenhalter (1), der andere Abschnitt (27) entsprechend einer konisch aufgeweiteten Mündung (23) der Druckkanalbohrung (2a) der Zwischen­ scheibe (13) ausgebildet ist und wobei die Gegen- Dichtfläche durch die Mündung (23) der Druck­ kanalbohrung (2a) der Zwischenscheibe (13) gebildet ist.

5. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtkörper als Dichtröhrchen (25) mit zwei außenseitig entgegengesetzt konischen Abschnitten (26, 27) an den gegenüberliegenden Enden eines hohlzylindrischen Mittelabschnitts (24) ausgebildet ist, wobei ein Abschnitt (26) entsprechend dem konischen Sitz (19) im Düsenhal­ ter (1), der andere Abschnitt (27) entsprechend einer konisch aufgeweiteten Mündung (28) des Druckkanals (4) des Düsenkörpers (3) ausgebildet ist und wobei das Dichtröhrchen (25) mit seinem Mittelabschnitt (24) von einer entsprechenden Stützbohrung (29) der Zwischenscheibe (13) eng umfaßt ist und die Gegen-Dichtfläche durch die Mündung (28) des Druckkanals (4) des Düsenkörpers (3) gebildet ist.

6. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des durch die Dichtkante beschriebenen Kreises gleich dem der die Druckfe­ der (8) aufnehmenden Mittelbohrung (7) des Düsenhal­ ters (1) ist.