EP0894194B1 - Einspritzvorrichtung - Google Patents

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EP0894194B1
EP0894194B1 EP97908235A EP97908235A EP0894194B1 EP 0894194 B1 EP0894194 B1 EP 0894194B1 EP 97908235 A EP97908235 A EP 97908235A EP 97908235 A EP97908235 A EP 97908235A EP 0894194 B1 EP0894194 B1 EP 0894194B1
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sealing
nozzle
nozzle holder
pressure channel
designed
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Günter Kampichler
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Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
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Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
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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
    • F02M55/004—Joints; Sealings
    • F02M55/005—Joints; Sealings for high pressure conduits, e.g. connected to pump outlet or to injector inlet
    • 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
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
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    • F02M61/168—Assembling; Disassembling; Manufacturing; Adjusting

Definitions

  • the invention relates to an injection device for Diesel engines with a nozzle holder, its pressure channel on the one hand with the injection pump, on the other hand is connected to the nozzle, the nozzle holder opposite one the nozzle needle in the longitudinal direction displaceably receiving nozzle body by means of a
  • the washer is supported sealingly. It supports a deformable metal hollow cylindrical Sealing body with one end against a sealing surface and deforms with increasing tightening of the Nozzle body with the nozzle clamping nut connecting the nozzle holder increasingly against his seat.
  • the present invention underlying task in sealing the Pressure channel on the one hand and the interior of Nozzle body and nozzle holder against one Leakage of fuel through the thread of the nozzle clamping nut to achieve which is with less Realize effort.
  • the sealing body as a sealing cone with corresponding to the conical seat in the nozzle holder is conical outer shape and that the Counter sealing surface on which the sealing cone is located supported by the top of the washer is formed.
  • the subtask is solved by the sealing cone the pressure channel on the high pressure side to the washer is sealingly connected, without it being a finish the facing end of the nozzle holder requirement.
  • the deformability of the sealing cone is thereby promoted that the sealing cone in the axial direction is shorter than the seat in which it is accommodated is.
  • the sealing body as a sealing ring with two outside formed opposite conical sections is, with a section corresponding to the conical Seat in the nozzle holder, the other section accordingly a flared mouth of the pressure channel bore the washer is formed and the counter sealing surface through the mouth of the Pressure channel bore of the washer is formed.
  • a sealing ring with two conical The sealing effect achieved is special for sections good and lasting.
  • the washer through a Sealing tube, which through a support hole of the Is inserted between the washer, so to speak is bridged; i.e. here the high pressure side takes place Sealing directly between each other facing mouths of the pressure channel, on the one hand in Nozzle holder, on the other hand in the nozzle body.
  • the injection device comprises a nozzle holder 1 with a pressure channel 2, in which is the fuel in the direction of arrow P1 of fed to the injection pump, not shown is, and a nozzle body 3, which also is provided with a pressure channel 4, which via a high-pressure connection to be described in more detail continues the pressure channel 2 of the nozzle holder 1.
  • a pressure channel 2 of the nozzle holder 1 in which is the fuel in the direction of arrow P1 of fed to the injection pump, not shown is, and a nozzle body 3, which also is provided with a pressure channel 4, which via a high-pressure connection to be described in more detail continues the pressure channel 2 of the nozzle holder 1.
  • in the Nozzle body 3 sits in a central bore Nozzle needle 5, whose inner needle end 6 is spherical is.
  • the needle end 6 of the nozzle needle 5 is in Biased towards the nozzle by means of a compression spring 8, which are arranged in a central bore 7 of the nozzle holder 1 is.
  • Nozzle body 3 and nozzle holder 1 are by means of a Nozzle clamping nut 10 clamped together, which means an internal thread 11 to an external thread 12 of the Nozzle holder 1 is screwed on.
  • the high pressure connection between nozzle holder 1 and Nozzle body 3 is produced by means of a Washer 13, the two opposite End faces finely machined by hardening, grinding and lapping are. Through a central bore 14 The intermediate disk 13 extends through the needle end 6.
  • the nozzle clamping nut 10 is not yet fully tightened so that between the top 15 of the intermediate disc 13 and the associated end face 16 of the nozzle holder 1, a gap 17 is formed is.
  • This gap 17 is bridged by a sealing cone 18 made of a steel alloy with limited deformable properties, for example from free-cutting steel.
  • the sealing cone 18 has a to the washer 13 widening conical surface, with which he fits into a corresponding conical seat 19 in the mouth area of the pressure channel 2 of the nozzle holder 1 protrudes.
  • FIG. 4 and 5 each show a variant of the high pressure side seal in one Enlarged section according to FIG. 2.
  • the sealing cone 18 is replaced by a sealing ring 22, which essentially consists of two outside opposite conical sections 26, 27, whose conical surfaces are at the respective end of the Taper the sealing rings 22.
  • the top Section 26 as described for FIG. 2 in the lower End of the pressure channel 2 is added, the lower section 27 in a correspondingly conical widened mouth 23 of the pressure channel bore 2a Intermediate disc 13 on the top 15 thereof.
  • a sealing tube 25 is used there, which like the sealing ring 22 (Fig. 4) two conical Has sections 26, 27 at both ends, the on a hollow cylindrical middle section 24 are attached, which of a support bore 29 Intermediate disc 13 is closely embraced. While the top Section 26 as described for FIG. 2 in the conical Seat 19 of the pressure channel 2 is added, the occurs lower section 27 in a correspondingly conical widened mouth 28 of the pressure channel 4 of the Nozzle body 3 a.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung für Dieselmotoren mit einem Düsenhalter, dessen Druckkanal 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 Düsenspannmutter 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 Düsenkörper 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 Düsenspannmutter 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 entsprechend abgehoben ist, da die Restfläche mit der Oberseite einen Winkel von wenigen Winkelgraden einschließt, sorgt der Dichtkörper für einen dichtenden 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 konzentrischen 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 Feinbearbeitung 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 aufgenommen ist.
Nach einer zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, daß der Dichtkörper als Dichtring mit zwei außenseitig entgegengesetzt konischen Abschnitten ausgebildet ist, wobei ein Abschnitt entsprechend dem konischen Sitz im Düsenhalter, der andere Abschnitt entsprechend einer konisch aufgeweiteten Mündung der Druckkanalbohrung 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 Ausführungsfom 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 hochdruckseitige Abdichtung direkt zwischen den einander zugewandten Mündungen des Druckkanals, einerseits im Düsenhalter, andererseits im Düsenkörper.
Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigt
Fig. 1
einen Längsschnitt durch Düsenhalter/Düsenkörper vor dem vollständigen Anziehen 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 ausgebildet ist. Das Nadelende 6 der Düsennadel 5 wird in Richtung Düse vorgespannt mittels einer Druckfeder 8, die in einer Mittelbohrung 7 des Düsenhalters 1 angeordnet 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 feinbearbeitet 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 Stirnseite 16 des Düsenhalters 1 ein Spalt 17 gebildet ist. Dieser Spalt 17 wird überbrückt von einem Dichtkonus 18 aus einer Stahllegierung mit begrenzt verformbaren Eigenschaften bspw. aus Automatenstahl. Der Dichtkonus 18 besitzt eine sich zur Zwischenscheibe 13 hin verbreitende konische Mantelfläche, mit welcher er in einen entsprechenden konischen Sitz 19 im Mündungsbereich des Druckkanals 2 des Düsenhalters 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 zusammenfallenden 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° betragenden Winkel γ, welcher eine zur Stirnseite 16 des Düsenhalters 1 entsprechend schräg verlaufende Restfläche 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 gebildeten Hochdruckteil einerseits und dem Niederdruckteil, der durch die zentralen Innenräume im Düsenhalter 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 Zentrierung 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 Vergrößerung 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) einerseits mit einer Einspritzpumpe, andererseits mit einer Düse verbunden ist, wobei der Düsenhalter (1) gegenüber einem eine Düsennadel (5) in Längsrichtung 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 dem Düsenkörper zugewandten Mündung des Druckkanals (2) hin erweiternden konischen Sitz (19) im Düsenhalter (1) eingreift,
    und daß die Stirnseite (16) des Düsenhalters (1) kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei eine zur Stirnseite (16) schräg verlaufende Restfläche (21) mit der Oberseite (15) der Zwischenscheibe (13) einen leichten Kegelwinkel (γ) bildet,
    wodurch eine konzentrische Dichtkante (D) um einen zentralen Innenraum des Düsenhalters (1) gebildet wird.
  2. Einspritzvorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Dichtkörper als Dichtkonus (18) mit dem konischen Sitz (19) im Düsenhalter (1) entsprechender 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) einer Druckkanalbohrung (2a) der Zwischenscheibe (13) ausgebildet ist und wobei eine Gegen-Dichtfläche durch die Mündung (23) der Druckkanalbohrung (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 Düsenhalter (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 eine 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 Druckfeder (8) aufnehmenden Mittelbohrung des Düsenhalters (1) ist.
EP97908235A 1996-04-16 1997-03-14 Einspritzvorrichtung Expired - Lifetime EP0894194B1 (de)

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