DE69908243T2

DE69908243T2 - Filter für eine Brennstoffeinspritzdüse

Info

Publication number: DE69908243T2
Application number: DE69908243T
Authority: DE
Inventors: Harrie William East Grand Rapids Bonnah II
Original assignee: Delphi Technologies Inc
Current assignee: Delphi Technologies Inc
Priority date: 1998-06-24
Filing date: 1999-06-01
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2019-06-02
Also published as: EP0967387B1; DE69908243D1; EP0967387A3; EP0967387A2; US5967424A

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Erfindung betrifft einen Filter für Kraftstoffeinspritzdüsen, die zur Zufuhr von Kraftstoff zu Brennkraftmaschinen verwendet werden.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Bei Kraftstoffeinspritzdüsen für Brennkraftmaschinen ist es wichtig, Verunreinigungen, die in die Kraftstoffeinspritzdüse eingebracht werden, zu minimieren. Verunreinigungen können das Kraftstoffeinspritzventil stören, wenn sie an dem Ventilsitz haften und verhindern, dass das Ventil vollständig aufsitzt. Eine Quelle von Verunreinigungen kann der Kraftstoff sein, der oberstromig von dem Einlass der Kraftstoffeinspritzdüse mit einem externen Filter gefiltert werden kann. Verunreinigungen können auch während des Herstellungsverfahrens innerhalb der Kraftstoffeinspritzdüse entstehen, und eine solche Verunreinigung wird durch einen externen oberstromigen Filter nicht berührt.
Die US-A-5423489 offenbart eine Kraftstoffeinspritzdüse in Übereinstimmung mit dem Oberbegriff von Anspruch 1.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse mit einem internen Kraftstofffilter, zur Verwendung in einer Brennkraftmaschine. Der Filter besitzt eine kegelstumpfförmige, nicht starre Gestalt. Wenn eine Ventilführung über dem Filter eingebaut wird, drückt die Ventilführung den kegelstumpfförmigen Filter zusammen und fasst ihn zwischen dem Einspritzdüsenkörper und der Ventilführung. Das Zusammendrücken des Filters dient dazu, Dichtungen zwischen dem Düsenkörper und der Basis des kegelstumpfförmigen Filters und zwischen dem oberen Ende des Filters und der Ventilführung zu bilden. Die Dichtungen wirken als Fluidsperren, um zu verhindern, dass Kraftstoff um den Filter herum strömt und diesen umgeht. Kraftstoff passiert den Filter und Verunreinigungen werden entfernt, bevor der Kraftstoff die Schnittstelle zwischen Ventilelement und Ventilsitz erreicht. Da der Filter eng neben der Stelle, wo Kraftstoff nach dem Ventil austritt, angeordnet ist, führt er zum maximalen Nutzen der Filtration im Vergleich zu einem Filter, der oberstromig von der Ventilführung angeordnet ist.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise, geschnittene Seitenansicht einer Kraftstoffeinspritzdüse, die Merkmale der vorliegenden Erfindung ausführt;
2 ist eine vergrößerte isometrische Ansicht der vorliegenden Erfindung, bevor diese eingebaut wird;
3 ist eine vergrößerte Seitenansicht eines Abschnittes von 1, wobei die vorliegende Erfindung in die Kraftstoffeinspritzdüse eingebaut ist; und
4 ist eine vergrößerte Seitenansicht von 3, die den Kraftstofffluss darstellt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
1 illustriert eine elektromagnetische Kraftstoffeinspritzdüse, allgemein mit 10 bezeichnet, welche als Hauptbestandteile der selben einen Einspritzdüsenkörper 12, eine elektromagnetische Betätigungsanordnung 14, eine Düsenanordnung 16, und eine Ventilanordnung 18 umfasst.
Der Einspritzdüsenkörper 12 ist ein allgemein zylindrisches, hohles, röhrenförmiges Element, das eine Zentralachse 22 definiert. Der Körper 12 umfasst einen oberen Elektromagnet-Gehäuseabschnitt 24 und einen unteren Düsen-Gehäuseabschnitt 26. An dem oberen Ende des Einspritzdüsenkörpers 12 liefert ein Kraftstoffrohr 28 unter Druck stehenden Kraftstoff von einer Kraftstoffquelle (nicht dargestellt).
Die elektromagnetische Betätigungsanordnung 14 ist innerhalb des oberen Elektromagnet-Gehäuseabschnittes 24 angeordnet und umfasst einen spulenartigen, röhrenförmigen Spulenkörper 30, der eine Draht-Elektromagnetwicklung 32 trägt. Eine Erregung der Elektromagnetwicklung 32 betätigt die Ventilanordnung 18.
Die Düsenanordnung 16 ist innerhalb des unteren Düsen-Gehäuseabschnittes 26 angeordnet. Sie umfasst einen Düsenkörper 34 mit einer schalenförmigen Gestalt. Ein innerer zylindrischer Hohlraum 36 in dem Düsenkörper 34 wird durch eine zylindrische Wand 38 definiert, welche sich von einem offenen, oberen Ende 40 des Düsenkörpers 34 aus erstreckt und in einem geschlossenen, unteren Ende 42 des Düsenkörpers endet. Der zylindrische Hohlraum 36 wirkt als ein Kraftstoffvorratsdepot innerhalb der Düsenanordnung 16. Das geschlossene, untere Ende 42 des Düsenkörpers 34 besitzt eine Kraftstoffabgabeöffnung 44 durch den selben, die koaxial mit der Zentralachse 22 des Einspritzdüsenkörpers 12 ist und einen ringförmigen, kegelstumpfförmigen Ventilsitz 46 besitzt, der um diese herum angeordnet ist. Radial zwischen dem Ventilsitz 46 und der zylindrischen Wand 38 des Düsenkörpers 34 angeordnet befinden sich zwei ringförmige Ränder, ein Ventilführungsrand 48 neben der zylindrischen Wand und ein Filterrand 50, 3, neben dem und unterstromig von dem Ventilführungsrand 48.
An dem unteren Ende 42 des Düsenkörpers 34, unterstromig von der Kraftstoffabgabeöffnung 44, ist eine Kraftstoffzerstäubungs-Leitplatte 52 angeordnet. Die Leitplatte 52 umfasst Kraftstoffleitöffnungen 54, die sich durch dieselbe erstrecken. Kraftstoff, der durch die Kraftstoffabgabeöffnung 44 strömt, wird über die Leitplatte 52 zu den Kraftstoffleitöffnungen 54 verteilt. Die Kraftstoffleitöffnungen 54 sind ausgerichtet, um ein gewünschtes Zerstäubungsbild des von der Einspritzdüse 10 abgegebenen Kraftstoffes zu erzeugen.
Die Ventilanordnung 18 umfasst einen röhrenförmigen Anker 56, der sich axial innerhalb des Einspritzdüsenkörpers 12 erstreckt, und ein Ventilelement 58, das innerhalb des Düsenkörpers 34 angeordnet ist. Das Ventilelement 58 kann eine sphärische Kugel sein, welche an das untere ringförmige Ende 60 des röhrenförmigen Ankers 56 angeschweißt ist. Der Radius des Ventilelementes 58 ist für einen sitzenden Eingriff mit dem Ventilsitz 46 gewählt. Der röhrenförmige Anker 56 ist mit einem vorbestimmten äußeren Durchmesser ausgebildet, so dass er innerhalb des Einspritzdüsenkörpers 12 leicht verschiebbar ist.
Koaxial innerhalb des zylindrischen Hohlraums 36 des Düsenkörpers 34 angeordnet, auf den Ventilführungsrand 48 aufgesetzt, befindet sich eine Ventilführung 62, 3. Die Ventilführung 62 ist als eine ringförmige Scheibe mit einer zentralen, das Ventil führenden Öffnung 63 und einer Vielzahl von Kraftstoffkanälen 64 gestaltet, die sich von der oberstromigen Oberfläche 66 zu der unterstromigen Oberfläche 68 erstrecken, um dem Kraftstoff zu gestatten, von dem zylindrischen Hohlraum 36 zu dem Ventilsitz 46 zu strömen.
Ein Filter 70, 2, weist eine kegelstumpfförmige Gestalt auf, die durch eine kegelstumpfförmige Wand 72, welche sich zwischen einer Basis 74 und einem oberen Ende 76 erstreckt, definiert wird. Die Basis 74 wird durch den größten Durchmesser, und das obere Ende 76 durch den kleinsten Durchmesser der kegelstumpfförmigen Wand 72 definiert. Eine Vielzahl von Filtrationsöffnungen 78 erstreckt sich durch die kegelstumpfförmige Wand 72 von der oberstromigen Seite 80 zu der unterstromigen Seite 82, 3.
Der Filter 70 kann aus einem Material wie etwa rostfreiem Stahl der Serie 300 oder 400 aufgebaut sein. Ein Verfahren zur Konstruktion der Filtrationsöffnungen 78 besteht darin, einen Film mit den definierten Öffnungen auf die kegelstumpfförmige Wand 72 aufzulegen und den Filter photochemisch zu ätzen. Das Ätzverfahren kann durchgeführt werden, bevor oder nachdem der Filter 70 gestanzt wird, um die kegelstumpfförmige Gestalt zu bilden. Der Filter 70 kann auch aus einem geformten Kunststoff mit einem durch Ultraschallschweißung an die Basis 74 und an das obere Ende 76 aufgeschweißten Siebgewebe aufgebaut sein. In einer weiteren Ausführungsform kann der Filter 70 vollständig aus einem Siebgewebe aufgebaut sein. Im Allgemeinen sollte das gewählte Material zusammendrückbar sein, aber mit der Zeit nicht nachgeben.
3 illustriert den Einbau des Filters 70, wobei einige Merkmale zur besseren Klarheit übertrieben dargestellt wurden. Der ringförmige Filterrand 50, der um den Ventilsitz 46 herum angeordnet ist, nimmt die Basis 74 des Filters 70 auf. Die Ventilführung 62 wird dann über dem Filter 70 eingebaut und auf den Ventilführungsrand 48 aufgesetzt. Die Ventilführung 62 umgibt eng das Ventilelement 58, um das Durchsickern von Kraftstoff zwischen der Ventilführungsöffnung 63 zu minimieren, und bewirkt, dass das Ventilelement axial geführt wird, während es sich in und außer Eingriff mit dem Ventilsitz 46 hin und her bewegt.
Die unterstromige Oberfläche 68 der Ventilführung 62 steht mit dem oberen Ende 76 des kegelstumpfförmigen Filters 70 in Kontakt und drückt den kegelstumpfförmigen Filter zusammen, um ihn sicher zwischen dem Düsenkörper 34 und der Ventilführung 62 zu fassen. Der Filter 70 reagiert ähnlich wie eine konische Feder. Das Zusammendrücken des Filters 70 bewirkt, dass eine an der Basis umlaufende Flüssigkeitsdichtung 84 zwischen dem Filterrand 50 und der Basis 74 des Filters, 4, hergestellt wird. Das Zusammendrücken erzeugt auch eine am oberen Ende umlaufende Flüssigkeitsdichtung 86 zwischen der unterstromigen Oberfläche 68 der Ventilführung 62 und dem oberen Ende 76 des Filters 70. Die Fluiddichtungen 84, 86 wirken als Fluidsperren, um zu verhindern, dass Kraftstoff den Filter 70 umgeht.
Als ein Resultat des beschriebenen Einbaus des Filters 70 und der Ventilführung 62 strömt Kraftstoff, der von dem zylindrischen Hohlraum 36 durch die Ventilführungs-Kraftstoffkanäle 64 strömt, durch die Filtrationsöffnungen 78, wo Partikel entfernt werden, bevor sie den Ventilsitz 46, 4, erreichen. Da der Filter 70 sicher in Position gehalten wird, wird er sich nicht bewegen oder das Kraftstoffströmungsbild durch denselben unterbrechen. Zusätzlich stellt die eng anliegende Position, die durch die unterstromige Anordnung des Filters 70 erreicht wird, sicher, dass eine maximale Filtration stattfindet, bevor der Kraftstoff nach dem Ventilsitz 46 austritt.
Das Ventilelement 58 der Ventilanordnung 18 ist normalerweise durch ein vorspannendes Element wie etwa eine Ventilrückholfeder 88, 1, in einen geschlossenen, sitzenden Eingriff mit dem Ventilsitz 46 vorgespannt. Bei Erregung der Elektromagnetanordnung 14 werden der röhrenförmige Anker 56 und das zugehörige Ventilelement 58 von dem Ventilsitz 46 weg gegen die Vorspannung der Rückholfeder 88 axial nach oben gezogen. Unter Druck stehender Kraftstoff tritt von der Kraftstoffquelle (nicht dargestellt) in die Einspritzdüse 10 ein und passiert das Kraftstoffrohr 28, um durch über den Umfang in einem Abstand angeordnete Öffnungen 90 in dem röhrenförmigen Anker 56 in den zylindrischen Hohlraum 36 in dem Düsenkörper 34 einzutreten. Der Kraftstoff passiert die Ventilführungs-Kraftstoffkanäle 64 und die Filtrationsöffnungen 78 in der kegelstumpfförmigen Wand 72 des Filters und tritt durch die Kraftstoffabgabeöffnung 44 in dem Ventilsitz 46 aus. Kraftstoff, der die Kraftstoffabgabeöffnung 44 verlässt, wird zur Abgabe aus der Kraftstoffeinspritzdüse 10 über die Kraftstoffleitplatte 52 zu den Kraftstoffleitöffnungen 54 verteilt. Eine Entregung der Elektromagnetanordnung 14 gibt den röhrenförmigen Anker 56 frei, was das Ventilelement 58 zurück in die normalerweise geschlossene Stellung gegen den Ventilsitz 46 unter der Vorspannung der Rückholfeder 88 bringt, und stoppt die Strömung von Kraftstoff durch das selbe.
Die vorangegangene Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wurde zum Zweck der Illustration und Beschreibung vorgestellt. Sie ist nicht als erschöpfend zu verstehen, und sie zielt auch nicht darauf ab, die Erfindung auf die genaue offenbarte Form zu beschränken. Für den Fachmann wird klar sein, dass die offenbarte Ausführungsform im Lichte der oben dargelegten Lehren modifiziert werden kann. Die Ausführungsform wurde gewählt, um eine Illustration der Prinzipien der Erfindung und ihrer praktischen Anwendung zu geben, und es dem Fachmann dadurch zu ermöglichen, die Erfindung in verschiedenen Ausführungsformen und in verschiedenen Abwandlungen, wie sie für den in Betracht gezogenen Einsatz geeignet sind, einzusetzen. Daher ist die vorangegangene Beschreibung als beispielhaft, und nicht als einschränkend anzusehen, und der tatsächliche Schutzbereich der Erfindung ist jener, der in den folgenden Ansprüchen beschrieben wird.

Claims

Kraftstoffeinspritzdüse (10) zur Zufuhr von Kraftstoff, umfassend einen Einspritzdüsenkörper (12) mit einer Zentralachse (22), eine Kraftstoffabgabeöffnung (44), die koaxial mit der Zentralachse (22) ist und einen Ventilsitz (46) besitzt, der sich um diese herum erstreckt, ein Ventilelement (58), das normalerweise an dem Ventilsitz (46) aufsitzt, um die Kraftstoffabgabeöffnung (44) zu schließen, und das betätigt werden kann, um sich nach innen weg von dem Ventilsitz (46) zu bewegen und somit die Kraftstoffabgabeöffnung (44) zu öffnen, wodurch Kraftstoff gestattet wird, durch dieselbe zu strömen, eine ringförmige Ventilführung (62), die koaxial mit der Zentralachse (22) oberstromig von dem Ventilsitz (46) in einem beabstandeten Verhältnis zu diesem aufgesetzt ist und sich um das Ventilelement (58) herum erstreckt, um das Ventilelement (58) zu führen, während das Ventilelement (58) sich relativ zu dem Ventilsitz (46) bewegt, wobei die Ventilführung (62) Kraftstoffkanäle (64) besitzt, die sich durch dieselbe hindurch erstrecken, um Kraftstoff durch die Ventilführung (62) zu leiten, und einen Filter (70) mit Filtrationsöffnungen (78), um Partikel aus Kraftstoff zu filtern, welcher durch dieselben strömt, wobei die Partikel daran gehindert werden, zu dem Ventilsitz (46) zu strömen, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter ferner eine kegelstumpfförmige Gestalt aufweist, die durch eine kegelstumpfförmige Wand (72) definiert ist, wobei sich die Filtrationsöffnungen (78) durch die kegelstumpfförmige Wand (72) erstrecken, und der Filter zwischen der Ventilführung (62) und dem Ventilsitz (46) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzdüse (10) zur Zufuhr von Kraftstoff nach Anspruch 1, ferner umfassend einen ringförmigen Filterrand (50), der in dem Einspritzdüsenkörper (12) angeordnet ist und sich über den Umfang um den Ventilsitz (46) herum zwischen der Ventilführung (62) und dem Ventilsitz (46) erstreckt, wobei der Filter ferner eine Basis (74), die so ausgestaltet ist, dass sie auf dem ringförmigen Filterrand (50) aufsitzt und eine Flüssigkeitsdichtung gegen diesen bildet, sowie ein oberes Ende (76) umfasst, das so ausgestaltet ist, dass es mit der Ventilführung (62) in Kontakt steht und eine Flüssigkeitsdichtung gegen diese bildet.