DE19859997A1

DE19859997A1 - Throttle for diesel injectors

Info

Publication number: DE19859997A1
Application number: DE1998159997
Authority: DE
Inventors: Andreas Voigt; Wilhelm Frank; Guenter Lewentz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-12-23
Filing date: 1998-12-23
Publication date: 2000-06-29
Also published as: WO2000039447A1

Abstract

Disclosed is a choke for diesel injection devices comprising a choke body (1) in which a large and a small bore (4, 5; 12, 13) have been made and an insert (6, 14) made of sheet metal, in which an orifice (7, 17) with a slightly smaller cross-sectional area in relation to the small bore (5, 13) has been punched on the end face, said insert being disposed in and matching the large bore (4, 12).

Description

Die Erfindung betrifft eine Drossel für Dieseleinspritzvor richtungen.The invention relates to a throttle for diesel injection directions.

Insbesondere Common-Rail-Injektoren für Dieselmotoren benöti gen, um einwandfrei zu funktionieren, eine oder mehrere Dros seln, die das Öffnungsverhalten und/oder das Schließverhalten der Injektoren wesentlich beeinflussen. Je genauer diese Drosseln im Bezug auf den hydraulischen Durchfluß abgestimmt werden können, um so reproduzierbarer ist die Funktion der Injektoren untereinander. Drossel-Bohrungen können dabei ent weder durch Erodieren oder mechanisches Bohren hergestellt und anschließend über Runden der Einlaufkanten auf den ge wünschten Durchmesser und damit den gewünschten Durchfluß ge bracht werden. Da die Fertigungstoleranzen beim Bohren oder Erodieren stark streuen können, ergeben sich für einen eng tolerierten Enddurchfluß sehr unterschiedliche Rundungsgrade der Einlaufkanten, was wiederum die Durchströmung durch die Drossel stark beeinflußt. So ist beispielsweise das Auftreten von Kavitation bzw. von kavitierender Strömung unter anderem eine Funktion der Einlaufverhältnisse und damit des Rundungs grades. Dabei spielen auch die Toleranzen hinsichtlich der Konizität, die Rundheit, die Oberflächen-Rauhheit, etc. eine wesentliche Rolle.In particular, common rail injectors are required for diesel engines enough to work properly, one or more Dros seln, the opening behavior and / or the closing behavior of the injectors significantly. The more precise this Throttles matched to the hydraulic flow can be the more reproducible is the function of the Injectors among themselves. Throttle bores can ent neither made by eroding or mechanical drilling and then rounding the leading edges on the ge desired diameter and thus the desired flow ge be brought. Because the manufacturing tolerances when drilling or Scattering erosion results in tight end flow tolerated very different degrees of rounding the inlet edges, which in turn the flow through the Throttle strongly affected. For example, the appearance of cavitation or of cavitating flow among other things a function of the running-in conditions and thus the rounding degrees. The tolerances regarding the Taper, roundness, surface roughness, etc. essential role.

Alternativ hierzu wird in der EP 0 304 749 B1 eine Vorrich tung beschrieben, bei der in Bohrungen mit jeweils konstantem Durchmesser Einsätze eingebracht sind, welche aus festem Ma terial hergestellt und mit einer Bohrung versehen sind. Je doch tritt auch hier das Problem der Bohrungstoleranzen auf. Desweiteren sind aus der Firmenschrift Kern-Liebers, "Spritz lochscheiben und Potentiometer-Komponenten zur Kraftstoff- Einsparung", Spritzlochscheiben zur Benzin-Einspritzung be kannt. Diese bestehen aus einem tiefgezogenen, becherförmigem Blech, das an der Stirnseite mindestens eine durch Stanzen hergestellte Öffnung aufweist. Eine Verwendung dieser ver gleichsweise unaufwendigen und sehr genauen Technologie bei Einsätzen für Dieseleinspritzsysteme ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, da stanzfähiges Blech den in Dieselein spritzsystemen auftretenden Drücken nicht standhält, d. h., daß die Öffnung sich im Betrieb unter den herrschenden Drüc ken aufweitet und damit die geforderten Toleranzen nicht mehr einhält.As an alternative to this, a device is described in EP 0 304 749 B1 tion described in the holes with constant Diameter inserts are introduced, which are made of fixed dimensions are manufactured and provided with a hole. Each however, the problem of hole tolerances also arises here. Furthermore, Kern-Liebers, "Spritz perforated disks and potentiometer components for fuel Saving ", spray washers for gasoline injection be knows. These consist of a deep-drawn, cup-shaped Sheet metal, which is stamped on the front side at least one manufactured opening. Use of this ver equally inexpensive and very precise technology However, use for diesel injection systems is not without further possible, since punchable sheet metal is in diesel injection systems does not withstand the pressures that occur, d. H., that the opening is in operation under the prevailing pressure ken expands and thus no longer the required tolerances complies with.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drossel für Dieselein spritzvorrichtungen anzugeben, die eine hohe Genauigkeit der Drosselöffnung bei geringem Herstellungsaufwand bietet.The object of the invention is a throttle for diesel to specify spraying devices that have a high accuracy of Throttle opening offers low manufacturing costs.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Drossel gemäß Patentan spruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungs gedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.The problem is solved by a choke according to Patentan Proverb 1. Refinements and developments of the invention thoughts are the subject of subclaims.

Die Erfindung löst das Problem zum einen dadurch, daß der Drossel-Querschnitt durch einen hochpräzisen Stanzprozeß er zeugt wird. Dadurch ist es möglich, Durchmesser mit sehr en gen Toleranzen und damit sehr kleinen Durchfluß-Toleranzen kostengünstig und prozeßsicher herzustellen. Da der Einsatz gemäß der Erfindung in eine große Bohrung eingesetzt wird, die stufig in eine kleine Bohrung übergeht, und der Durchmes ser der Einsatzöffnung geringfügig kleiner ist als der Durch messer der kleinen Bohrung, wird zum anderen die Umgebung der Einsatzöffnung durch den Drosselkörper weitgehend abgestützt, so daß praktisch eine Aufweitung der Einsatzöffnung auch bei sehr hohen Drücken nicht erfolgt.The invention solves the problem on the one hand in that the Throttle cross section through a high-precision stamping process is fathered. This makes it possible to use very large diameters tolerances and thus very small flow tolerances inexpensive and reliable to manufacture. Because the use is inserted into a large bore according to the invention, which gradually changes into a small hole, and the diameter water of the insert opening is slightly smaller than the through knife of the small hole, on the other hand, the environment of the Insert opening largely supported by the throttle body, so that practically an expansion of the insert opening also very high pressures does not occur.

Die Drosseleinsätze können sowohl als ebene, gelochte Schei be, als auch als becherförmig tiefgezogene, gelochte "Töpfe" ausgebildet werden, die so in eine Stufen-Bohrung eingesetzt werden, daß sie in Strömungsrichtung gegen den von der klei nen Bohrung gebildeten Absatz gepreßt werden. Damit eine aus reichende Festigkeit der Drossel gewährleistet wird, darf der Durchmesser der kleinen Bohrung nur minimal größer sein, als der geforderte Drossel-Durchmesser selbst. Bei den becherför migen Einsätzen wird der Rand so aufgeweitet, daß die Drossel sich selbst abdichtet. Alternativ oder zusätzlich können die Drossel auch eingeschweißt gebördelt oder auf vergleichbare Weise behandelt werden. Wird ein bestimmtes Verhältnis von Drossellänge zu Drosselquerschnitt gefordert, so kann dies durch Stapeln mehrerer Scheiben bzw. "Töpfe" erzielt werden.The throttle inserts can be used as flat, perforated sheaves be, as well as cup-shaped, perforated "pots" are trained, which are used in a stepped bore be that they in the direction of flow against that of the small NEN hole formed paragraph are pressed. So one out sufficient strength of the throttle is guaranteed, the The diameter of the small hole may only be slightly larger than the required throttle diameter itself The insert is widened so that the throttle seals itself. Alternatively or additionally, the Throttle also welded flanged or on comparable Be treated wisely. Will a certain ratio of Throttle length to throttle cross section required, this can can be achieved by stacking several disks or "pots".

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:The invention is based on the in the figures of the Drawing illustrated embodiments explained in more detail. It shows:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drossel, Fig. 1 a first embodiment of a choke according to the invention,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä ßen Drossel, Fig. 2 shows a second embodiment of an inventive SEN throttle,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä ßen Drossel und Fig. 3 shows a third embodiment of an inventive throttle and

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä ßen Drossel. Fig. 4 shows a fourth embodiment of an inventive choke.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind in einem Dros selkörper 1, der beispielsweise durch die Grundplatte eines Dieselinjektors gebildet wird, von zwei einander gegenüber liegenden Seiten zwei Bohrungen 2, 3 eingebracht, wobei die eine Bohrung 2 einen kleineren Durchmesser aufweist als die andere Bohrung 3. Die größere Bohrung 3 verjüngt sich dabei kegelförmig, um dann stufig in eine weitere Bohrung 4 überzu gehen. Die Bohrung 4 hat dabei beispielsweise den gleichen Durchmesser wie die Bohrung 2. Die Bohrung 2 und die Bohrung 4 sind über eine drosselnde Bohrung 5 miteinander verbunden, deren Durchmesser wesentlich kleiner ist als der der Bohrun gen 2 und 4. Die Bohrung 5 ist dabei so bemessen, daß sie in nerhalb ihrer Toleranzen immer größer ist als ein geforderter Drosselquerschnitt. Günstigerweise liegt der untere Tole ranzwert der Bohrung 5 knapp über dem geforderten Drossel durchmesser. In die Bohrung 4 ist ein Einsatz 6 eingebracht, der aus einem becherförmig tiefgezogenen Blech besteht und der an der Stirnseite eine hochpräzise, gestanzte Öffnung 7 aufweist. Die Öffnung 7 entspricht sehr genau dem gewünschten Drosseldurchmesser und kommt innerhalb der Querschnittsfläche der Bohrung 5 zum Liegen. Der Durchmesser der Öffnung 7 ist insgesamt nur geringfügig kleiner als der Durchmesser der Bohrung 5. Um den Einsatz 6 der Bohrung 4 abzudichten, sind zum einen eine zu der Öffnung 7 konzentrisch verlaufende, kreisförmige Schweißnaht 8 zwischen Einsatz 6 und Drossel klappe I vorgesehen und zum anderen eine Aufweitunq des Ran des 9 beim Einsatz 6 vorgesehen. Der Druck in den Bohrungen 3, 4, 5 und 2 rührt von einer Druckströmung 10 her, die von der Bohrung 3 über die Bohrung 4 und 5 zur Bohrung 2 fließt. Die Druckströmung 10 kann dabei durch eine unter Druck ste hende Flüssigkeit oder ein entsprechend komprimiertes Gas ge geben sein.In the embodiment according to FIG. 1, two bores 2 , 3 are made in a throttle body 1 , which is formed, for example, by the base plate of a diesel injector, from two mutually opposite sides, one bore 2 having a smaller diameter than the other bore 3rd The larger bore 3 tapers conically in order to then gradually pass into another bore 4 . The bore 4 has, for example, the same diameter as the bore 2 . The bore 2 and the bore 4 are connected to each other via a throttling bore 5 , the diameter of which is significantly smaller than that of the bore conditions 2 and 4 . The bore 5 is dimensioned so that it is always larger than a required throttle cross section within its tolerances. Conveniently, the lower tolerance value of the bore 5 is just above the required throttle diameter. An insert 6 is made in the bore 4 , which consists of a cup-shaped sheet and which has a high-precision, punched opening 7 on the end face. The opening 7 corresponds very precisely to the desired throttle diameter and comes to rest within the cross-sectional area of the bore 5 . Overall, the diameter of the opening 7 is only slightly smaller than the diameter of the bore 5 . In order to seal the insert 6 of the bore 4 , on the one hand a circular weld 8 running concentrically with the opening 7 between the insert 6 and the throttle valve I is provided and on the other hand an expansion of the rim of the insert 9 is provided for the insert 6 . The pressure in the bores 3 , 4 , 5 and 2 stems from a pressure flow 10 which flows from the bore 3 via the bore 4 and 5 to the bore 2 . The pressure flow 10 can be given by a liquid standing under pressure or a correspondingly compressed gas.

Durch den Drosselkörper 1 ist ein Kanal 11 geführt, von dem eine Bohrung 12 abzweigt, die schließlich stufig in eine zu der Bohrung 3 führenden Bohrung 13 stufig einmündet. In die Bohrung 12 ist ein Einsatz 14 eingebracht, der im wesentli chen dem Einsatz 6 entspricht und der ebenfalls durch eine kreisförmige Schweißnaht 15 sowie durch Aufweitung der Ränder 16 gegenüber dem Drosselkörper 1 abgedichtet ist. Der Einsatz 14 hat darüber hinaus eine Öffnung 17, deren Durchmesser ge ringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung 13 und die innerhalb der Querschnittsfläche der Bohrung 13 angeord net ist. Die Öffnung 17 ist durch hochpräzises Stanzen herge stellt und entspricht mit nur geringen Toleranzen den ge wünschten Drosseldurchmesser. Eine Druckströmung fließt dabei ausgehend vom Kanal 11 zur Bohrung 3.Through the throttle body 1 , a channel 11 is guided, from which a bore 12 branches off, which eventually opens in stages into a bore 13 leading to the bore 3 . In the bore 12 , an insert 14 is introduced, which corresponds to the insert 6 in wesentli Chen and which is also sealed by a circular weld 15 and by widening the edges 16 with respect to the throttle body 1 . The insert 14 also has an opening 17 , the diameter of which is slightly smaller than the diameter of the bore 13 and which is arranged within the cross-sectional area of the bore 13 . The opening 17 is Herge provides by high-precision punching and corresponds to the desired throttle diameter with only small tolerances. A pressure flow flows from channel 11 to bore 3 .

Die Stabilität des Einsatzes 14 bzw. 6 wird also jeweils da durch gewährleistet, daß die Öffnung 17 bzw. 7 des Einsatzes 14 bzw. 6 geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung 13 bzw. 5, wodurch der Einsatz 14 bzw. 6 weitgehend von dem Drosselkörper 1 unterstützt wird.The stability of the insert 14 or 6 is thus ensured by the fact that the opening 17 or 7 of the insert 14 or 6 is slightly smaller than the diameter of the bore 13 or 5 , whereby the insert 14 or 6 largely of the throttle body 1 is supported.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird anstelle eines becherförmigen Einsatzes ein scheibenförmiger Einsatz vorge sehen. Als derartiger Einsatz wird eine aus Blech gefertigte, kreisrunde Scheibe 18 verwendet, die eine zentrale, durch präzises Stanzen eingebrachte Öffnung 19 aufweist und die die Stärke 1 hat. Die Scheibe ist dabei über einer Bohrung 20, die einen größeren Durchmesser aufweist als die Öffnung 19, angeordnet. Befestigt und abgedichtet wird die Scheibe bei spielsweise durch eine konzentrisch zur Öffnung 19 und zur Bohrung 20 verlaufenden kreisrunden Schweißnaht 21. Die Öff nung 19 der Scheibe 18 ist durch hochpräzises Stanzen herge stellt und der Stanzgrad ist beispielsweise durch Laserver rundung entgratet.In the embodiment of FIG. 2, a disk-shaped insert is seen instead of a cup-shaped insert. As such an insert, a circular disk 18 made of sheet metal is used, which has a central opening 19 made by precise punching and which has a thickness of 1 . The disk is arranged over a bore 20 which has a larger diameter than the opening 19 . The disk is fastened and sealed in, for example, by a circular weld seam 21 concentric with the opening 19 and the bore 20 . The opening 19 of the disk 18 is provided by high-precision stamping and the degree of stamping is deburred, for example, by laser rounding.

Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist das Aus führungsbeispiel aus Fig. 3 dahingehend abgeändert, daß an stelle einer Öffnung 19 in Fig. 2 nunmehr vier Öffnungen 22 in einer Scheibe 23 vorgesehen sind. Die Bohrungen 22 sind dabei so angeordnet, daß sie innerhalb einer Bohrung 24 in dem Spulenkörper 1 zu liegen kommen. Durch eine derartige An ordnung mehrerer Löcher kann erreicht werden, daß größere Un terschiede zwischen der Querschnittsfläche der Bohrung 24 ei nerseits und der Summe der Querschnittsflächen der Bohrungen 22 andererseits erzielt werden.Compared to the embodiment of FIG. 2, the exemplary embodiment from FIG. 3 is modified so that instead of an opening 19 in FIG. 2, four openings 22 are now provided in a disk 23 . The bores 22 are arranged so that they come to rest within a bore 24 in the coil body 1 . By such an arrangement of several holes can be achieved that larger differences between the cross-sectional area of the bore 24 egg one hand and the sum of the cross-sectional areas of the holes 22 on the other hand can be achieved.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Fig. 2 darin, daß mehrere Scheiben 25 bis 28 übereinander gestapelt sind, welche jeweils eine Öffnung 29 aufweisen und in gestapelter Lage einen Kanal mit konstantem Durchmesser ergeben. Im Gegensatz zu den bisheri gen Ausführungsbeispielen ist das Verhältnis der Länge 1 der jeweiligen Öffnung groß gegenüber dem Durchmesser d der je weiligen gestanzten Öffnung. Ein größeres Verhältnis ist bei spielsweise dann erforderlich, wenn bestimmte Strömungscha rakteristika erzielt werden sollen.The embodiment according to FIG. 4 differs from the embodiment according to FIG. 2 in that a plurality of disks 25 to 28 are stacked one above the other, each of which has an opening 29 and, when stacked, results in a channel with a constant diameter. In contrast to the previous exemplary embodiments, the ratio of the length 1 of the respective opening is large compared to the diameter d of the respective punched opening. A larger ratio is required for example when certain flow characteristics are to be achieved.

Claims

1. Throttle for diesel injection devices with a throttle body ( 1 ), in which a large and a small bore ( 4 , 5 ; 12 , 13 ) are introduced in such a way that small and large bore ( 4 , 5 ; 12 , 13 ) step into one another hend, and
an insert ( 6 , 14 ) made of sheet metal, into which an opening ( 7 , 17 ) with a slightly smaller cross-sectional area than the small bore ( 5 , 13 ) is introduced at the front by punching and which is inserted in the large bore ( 4 , arranged 12) suitably is such that the front side to be able to dress NEN bore (5, 13) is oriented toward and the opening (7, 17) of the insert within the cross-sectional area of the small hole (5, 13) comes to lie.

2. Choke according to claim 1, wherein the insert ( 18 , 23 , 25 to 28 ) is disc-shaped.

3. Throttle according to claim 1, wherein the insert ( 6 , 14 ) is deep-drawn in a cup shape.

4. Throttle according to one of claims 1 to 3, wherein the insert ( 6 , 14 , 21 ) with the throttle body ( 1 ) is welded.

5. Choke according to claim 4, in which the insert ( 6 , 14 , 21 ) is welded on the end face to the throttle body by ( 1 ).

6. Throttle according to claim 3, wherein the cup-shaped insert ( 6 , 14 ) is widened at the edges.

7. Throttle according to one of claims 1 to 6, wherein the insert ( 23 ) has a plurality of punched openings ( 22 ), the cross-sectional areas of which are slightly smaller than the cross-sectional area of the small bore ( 24 ) and the openings of the insert ( 23 ) within the cross-sectional area of the small bore ( 24 ) come to rest.

8. Throttle according to one of claims 1 to 7, in which a plurality of inserts ( 25 to 28 ) are arranged stacked.