EP0548066B1 - Kraftstoff-einspritzdüse für brennkraftmaschinen - Google Patents

Kraftstoff-einspritzdüse für brennkraftmaschinen Download PDF

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EP0548066B1
EP0548066B1 EP89911533A EP89911533A EP0548066B1 EP 0548066 B1 EP0548066 B1 EP 0548066B1 EP 89911533 A EP89911533 A EP 89911533A EP 89911533 A EP89911533 A EP 89911533A EP 0548066 B1 EP0548066 B1 EP 0548066B1
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EP
European Patent Office
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hole
diameter
filter
fuel channel
connecting hole
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Karl Hofmann
Horst Wellein
Helmut Fleischmann
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/008—Arrangement of fuel passages inside of injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06—Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/03—Fuel-injection apparatus having means for reducing or avoiding stress, e.g. the stress caused by mechanical force, by fluid pressure or by temperature variations

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector according to the preamble of claim 1.
  • a fuel injector of this type known, for example, from US-A 3 777 986 and DE-A-23 03 506, the relatively wide filter bore extends over a diameter that is offset Connection hole in the fuel channel. These interconnected holes have an obtuse-angled bottom. The transitions formed in this way have a sharp change in cross-section, which has an adverse effect on the flow.
  • a fuel injection nozzle in which the fuel channel connects directly to the filter bore, which has a W-shaped borehole bottom (FIGS. 1 and 2).
  • a sharp-edged edge is formed, which must be removed electrolytically in an additional operation due to its susceptibility to fatigue failure.
  • the transition area of the filter bore in the fuel channel due to the small distance of the fuel channel from the circumference of the nozzle holder, there is a point with a further reduced wall thickness, which affects the pressure threshold strength.
  • the invention is based, to find a solution to the problems of the known fuel injection nozzles the task.
  • the solution to this problem is specified in the characterizing part of claim 1.
  • the fuel injection nozzle according to the invention has the advantage that simplified manufacture of the nozzle holder in the area of the filter bore and the transition thereof into the fuel channel is achieved without additional effort.
  • the nozzle holder of the fuel injection nozzle has an improved strength in this area, so that the injection nozzle can also be designed for significantly higher fuel pressures above 800 bar.
  • FIG. 1 shows an injection nozzle of the generic type, partly in longitudinal section and partly in side view
  • FIG. 2 shows the area "Z" in FIG. 1, on an enlarged scale compared to FIG. 1
  • FIG. 3 shows a partial section through the exemplary embodiment of the invention in one of FIG. 2 appropriate scale.
  • the generic injection nozzle according to FIG. 1 has a nozzle body 10 which, together with an intermediate disk 12, is fastened to a nozzle holder 16 by means of a clamping nut 14.
  • the intermediate disc 12 serves as a stroke stop for a valve needle 18, which is pressed by a closing spring via a pressure piece against a valve seat in the nozzle body 10.
  • the closing spring 20 is in a chamber 22 arranged in the nozzle holder 16 and is supported on the bottom 24 of the chamber 22.
  • the chamber 22 is connected via a leakage oil channel 26 to a leakage oil connection on the nozzle holder 16, which is not visible in the drawing.
  • a pressure chamber which is not visible and surrounds the valve needle 18, is formed, in which the valve needle 18 has a pressure shoulder and which is connected via holes 28 and 30 in the nozzle body 10 and the intermediate disk 12 to a fuel channel 32 in the nozzle holder 16, which is located next to the chamber 22 and parallel to it through the nozzle holder 16 through to a larger diameter filter bore 34 which contains a rod-shaped filter body 36 and aligned obliquely to the nozzle axis in a connecting piece 38 for a fuel supply line.
  • the filter bore 34 is produced with the aid of a deep hole drill, the only cutting lip of which, in the full material, produces a W-shaped cutting profile, which is shown in more detail in FIG.
  • the sectional profile has two inner W-legs 40, to which two outer W-legs 42 connect.
  • the transition between the outer W-legs 42 and the bore wall 44 of the filter bore 34 can have further inclined sections 46 and 48 by means of corresponding cuts on the deep hole drill.
  • a connecting bore 52 is provided between the filter bore 34 and the fuel channel 32 and is arranged coaxially with the filter bore 34, the diameter of which is smaller than the diameter of the filter bore 34 and larger than the diameter of the fuel channel 32.
  • the connecting bore 52 is also made with a deep hole drill and consequently also has a W-shaped sectional profile with two external W-legs 56.
  • the diameter of the connecting bore 52 or the sectional profile is so matched to the diameter of the fuel channel 32 that its channel wall 58 that Sectional profile of the connecting bore 52 cuts only in the area of the outer W-legs 56.
  • the inner W-legs are omitted and the edge 60 forming at the transition between the two bores has an edge angle of over 90 ° over its entire circumference, so that a risk of fatigue fracture is significantly reduced and an additional operation for post-treatment of the edge is eliminated.
  • the diameter of the connecting bore 52 is also dimensioned such that its bore wall 62 also cuts the filter bore 34 only in the area of the outer W-leg 42 of its sectional profile, so that there is also no post-treatment of the resulting edge edge 64 there.
  • Another advantage of the arrangement according to the invention is that the smallest wall thickness s resulting in the transition region of the bores is greater than in the prior art, which also gives the injector a higher pressure threshold strength.
  • connection bore 52 could also be produced together with the filter bore 34 by a correspondingly shaped deep hole drill in one operation.

Abstract

Bei Einspritzdüsen der gattungsmäßigen Art besteht das Problem, daß sich am Übergang der Filterbohrung (34) zum Kraftstoffkanal (32) eine scharfkantige Randleiste (50) ergibt, die Dauerbruch verursachen kann und durch einen zusätzlichen Arbeitsgang elektrolytisch entfernt werden muß. Gemäß der Erfindung wird zur Vermeidung des zusätzlichen, fertigungstechnisch nur schwer beherrschbaren Arbeitsganges eine Verbindungsbohrung (52) zwischen Filterbohrung (34) und Kraftstoffkanal (32) vorgeschlagen, die ebenfalls mit einem Tieflochbohrer hergestellt und so auf den Durchmesser des Kraftstoffkanals (32) abgestimmt ist, daß dessen Kanalwand (58) das Schnittprofil der Verbindungsbohrung (52) ausschließlich im Bereich der außenliegenden W-Schenkel (56) anschneidet. Bevorzugtes Anwendungsgebiet sind Dieselmotoren.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kraftstoff-Einspritzdüse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einer beispielsweise aus der US-A 3 777 986 und der DE-A-23 03 506 bekannten Kraftstoff-Einspritzdüse dieser Art geht die verhältnismäßig weite Filterbohrung über eine im Durchmesser abgesetzte Verbindungsbohrung in den Kraftstoffkanal über. Diese miteinander verbundenen Bohrungen haben einen stumpfwinkligen Bohrlochgrund. Die so gebildeten Übergänge haben eine schroffe Querschnittsänderung, die sich nachteilig auf die Strömung auswirkt.
  • Ferner ist eine Kraftstoff-Einspritzdüse bekannt, bei der der Kraftstoffkanal direkt an die Filterbohrung anschließt, die einen W-förmigen Bohrlochgrund aufweist (Fig. 1 und 2). Am Übergang der Filterbohrung in den Kraftstoffkanal ist eine scharfkantige Randschneide gebildet, die wegen ihrer Dauerbruchempfindlichkeit in einem zusätzlichen Arbeitsgang elektrolytisch entfernt werden muß. Außerdem ist im Übergangsbereich der Filterbohrung in dem Kraftstoffkanal wegen des geringen Abstandes des Kraftstoffkanals zum Mantelumfang des Düsenhalters eine Stelle mit weiter verminderter Wandstärke vorhanden, welche die Druckschwellfestigkeit beeinträchtigt.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für die aufgezeigten Probleme der bekannten Kraftstoff-Einspritzdüsen eine Lösung zu finden. Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegeben.
  • Die erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzdüse hat den Vorteil, daß eine vereinfachte Fertigung des Düsenhalters im Bereich der Filterbohrung und des Übergangs dieser in den Kraftstoffkanal ohne Mehraufwand erzielt wird. Außerdem hat der Düsenhalter der Kraftstoffeinspritzdüse in diesem Bereich eine verbesserte Festigkeit, so daß die Einspritzdüse auch für wesentlich höhere, über 800 bar liegende Kraftstoffdrücke ausgelegt werden kann.
  • Die gleiche vorteilhafte Ausbildung ergibt sich am Übergang der Filterbohrung zur Verbindungsbohrung, wenn deren Durchmesser so bemessen ist, daß ihre Bohrungswand das Schnittprofil der Filterbohrung ausschließlich im Bereich eines außenliegenden W-Schenkels anschneidet.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Einspritzdüse der gattungsgemäßen Art teils im Längsschnit und teils in Seitenansicht, Figur 2 den Bereich "Z" in Figur 1, in gegenüber Figur 1 vergrößertem Maßstab, und Figur 3 einen Teilschnitt durch das Ausführungsbeispiel der Erfindung in einem der Figur 2 entsprechenden Maßstab.
  • Die gattungsmäßige Einspritzdüse nach Figur 1 hat einen Düsenkörper 10, der zusammen mit einer Zwischenscheibe 12 durch eine Spannmutter 14 an einem Düsenhalter 16 befestigt ist. Die Zwischenscheibe 12 dient als Hubanschlag für eine Ventilnadel 18, welche von einer Schließfeder über ein Druckstück gegen einen Ventilsitz im Düsenkörper 10 gedrückt ist. Die Schließfeder 20 ist in einer Kammer 22 im Düsenhalter 16 angeordnet und stützt sich am Boden 24 der Kammer 22 ab. Die Kammer 22 ist über einen Leckölkanal 26 mit einem in der Zeichnung nicht sichtbaren Leckölanschluß am Düsenhalter 16 verbunden.
  • Im Düsenkörper 10 ist ein nicht sichtbarer, die Ventilnadel 18 umgebender Druckraum gebildet, in welchem die Ventilnadel 18 eine Druckschulter hat und welcher über Bohrungen 28 und 30 im Düsenkörper 10 und der Zwischenscheibe 12 mit einem Kraftstoffkanal 32 im Düsenhalter 16 verbunden ist, der sich neben der Kammer 22 und parallel zu dieser durch den Düsenhalter 16 hindurch bis zu einer im Durchmesser größeren Filterbohrung 34 erstreckt, die einen stabförmigen Filterkörper 36 enthält und schräg zur Düsenachse ausgerichtet in einen Anschlußstutzen 38 für eine Kraftstoff-Zuleitung führt.
  • Die Filterbohrung 34 ist mit Hilfe eines Tieflochbohrers hergestellt, dessen einzige Schneidenlippe im vollem Material ein W-förmiges Schnittprofil erzeugt, welches in Figur 2 näher dargestellt ist. Das Schnittprofil weist zwei innere W-Schenkel 40 auf, an welche sich zwei äußere W-Schenkel 42 anschließen. Der Übergang zwischen den äußeren W-Schenkeln 42 und der Bohrungswand 44 der Filterbohrung 34 kann durch entsprechende Anschliffe am Tieflochbohrer noch weitere schräggestellte Abschnitte 46 und 48 aufweisen.
  • Durch die Schräglage der Filterbohrung 34 gegenüber dem Kraftstoffkanal 32 und die Durchmesserunterschiede beider Bohrungen läßt es sich in vielen Fällen nicht vermeiden, daß sich am Übergang der Bohrungen eine scharfkantige, sich über einen Teil des Umfangs des Kraftstoffkanales 32 erstreckende Randleiste 50 ergibt, welche Dauerbrüche verursachen kann. Diese Randleiste 50 wird in einem zusätzlichen Arbeitsgang elektrolytisch entfernt, wobei etwa die in Figur 2 mit strichlierten Linien angedeutete Bohrlochform entsteht.
  • Bei dem in Figur 3 dargestellten erfindungsgemäßen Ausfübrungsbeispiel einer Einspritzdüse ist zwischen der Filterbohrung 34 und dem Kraftstoffkanal 32 eine gleichachsig zur Filterbohrung 34 angeordnete Verbindungsbohrung 52 vorgesehen, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Filterbohrung 34 und größer als der Durchmesser des Kraftstoffkanales 32 ist. Die Verbindungsbohrung 52 ist ebenfalls mit einem Tieflochbohrer hergestellt und hat demzufolge ebenfalls ein W-förmiges Schnittprofil mit zwei außenliegenden W-Schenkeln 56. Der Durchmesser der Verbindungsbohrung 52 bzw. das Schnittprofil ist so auf den Durchmesser des Kraftstoffkanales 32 abgestimmt, daß dessen Kanalwand 58 das Schnittprofil der Verbindungsbohrung 52 ausschließlich im Bereich der außenliegenden W-Schenkel 56 anschneidet. Die innenliegenden W-Schenkel entfallen und die sich am Übergang der beiden Bohrungen bildende Randkante 60 hat über ihren ganzen Umfang hinweg einen Kantenwinkel von über 90 °, so daß eine Dauerbruchgefanr deutlich vermindert ist und ein zusätzlicher Arbeitsgang zur Nachbehandlung der Randkante entfällt.
  • Der Durchmesser der Verbindungsbohrung 52 ist ferner so bemessen, daß ihre Bohrungswand 62 die Filterbohrung 34 ebenfalls nur im Bereich der äußeren W-Schenkel 42 ihres Schnittprofils anschneidet, so daß sich auch dort eine Nachbehandlung der sich ergebenden Randkante 64 entfällt. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, daß die im Übergangsbereich der Bohrungen sich ergebende kleinste Wandstärke s größer ist als beim Stand der Technik, wodurch die Einspritzdüse auch eine höhere Druckschwellfestigkeit erhält.
  • Die Verbindungsbohrung 52 könnte auch zusammen mit der Filterbohrung 34 durch einen entsprechend geformten Tieflochbohrer in einem Arbeitsgang hergestellt sein.

Claims (2)

  1. Kraftstoff-Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenhalter (16), der eine Kammer (22) zur Aufnahme einer Schließfeder (20) enthält und an einem Stirnende mit einem Anschlußstutzen (38) für eine Kraftstoff-Zuleitung versehen ist, von welchem eine schräg zur Düsenachse angeordnete, im Tieflochbohrverfahren hergestellte und einen Filterkörper (36) aufnehmende Filterbohrung (34) zu einem den Düsenhalter seitlich neben der Kammer längs durchsetzenden Kraftstoffkanal (32) führt, der einen geringeren Durchmesser als die Filterbohrung hat, wobei zwischen der Filterbohrung (34) und dem Kraftstoffkanal (32) eine gleichachsig zur Filterbohrung (34) angeordnete und im Tieflochbohrverfahren hergestellte Verbindungsbohrung (52, Figur 3) vorgesehen ist, deren Durchmesser kleiner als der Durchmesser der Filterbohrung (34) und größer als der Durchmesser des Kraftstoffkanales (32) ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Bohrlochgrund der Filterbohrung (34) und der Bohrlochgrund der Verbindungsbohrung (52) jeweils ein W-förmiges Schnittprofil aufweisen und daß der Durchmesser bzw. das Schnittprofil der Verbindungsbohrung (52) so auf den Durchmesser des Kraftstoffkanales (32) abgestimmt ist, daß dessen Kanalwand (58) das Schnittprofil der Verbindungsbohrung (52) ausschließlich im Bereich der außenliegenden W-Schenkel (56) anschneidet.
  2. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Verbindungsbohrung (52) so bemessen ist, daß ihre Bohrungswand (62) das Schnittprofil der Filterbohrung (34) ausschließlich im Bereich der außenliegenden W-Schenkel (42) anschneidet.
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