EP1255039B1 - Kraftstoffinjektor - Google Patents
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-
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- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/16—Sealing of fuel injection apparatus not otherwise provided for
Definitions
- the invention relates to a fuel injector.
- a fuel injector that has a first injector module and an adjacent second injector module.
- the injector modules are arranged in a nozzle retaining nut.
- Through the Injektormodule a high-pressure bore is performed.
- the injector modules are pressed together by the nozzle lock nut with a high axial biasing force.
- the surface pressure is particularly high, since at least one of the contact surfaces has an increased partial area in the outer region, so that the entire biasing force acts only on this partial surface.
- the increased partial area prevents leakage of the fuel into the gap, which is formed by contact surfaces between the nozzle retaining nut and the Injektormodulen.
- a lowered part surface In the inner region of the contact surface is a lowered part surface, which is connected to the discharge of emerging from the high-pressure bore fuel with a return bore.
- the US-A-3351288 shows a fuel injector, which is formed from at least one nozzle lock nut, a first injector module and an adjacent second injector module, with a fuel inlet bore, which is guided by the first and second injector module and a, designed as a central bore to a separate channel return bore.
- the contact surfaces between the first and the second injector module form a first column adjacent to the fuel inlet bore, the contact surfaces between the nozzle retaining nut and the first and the second module form a second column which is connected to the first column.
- the return line adjoins the second column, which is sealed to the environment of the fuel injector, by means of an O-ring.
- the invention has for its object to provide a fuel injector, which has a higher high-pressure tightness compared to the prior art with smaller biasing forces.
- the object is achieved by a fuel injector with the following features:
- the fuel injector has a housing, which is formed from at least one nozzle retaining nut, a first injector module and a second injector module.
- the first injector module and the second injector module adjoin one another and are disposed in the nozzle retaining nut.
- the fuel injector has at least one high-pressure bore for fuel, which is guided through the first injector module and the second injector module.
- the fuel injector has at least one return bore for fuel, which is arranged in the housing.
- Contact surfaces between the injector modules form a first column adjacent to the high pressure bore.
- Contact surfaces between the nozzle retaining nut and the injector modules form a second column connected to the first column.
- the return line is adjacent to the second column by means of a relief groove.
- the fuel injector is such that the second column is sealed to the vicinity of the fuel injector.
- the high-pressure tightness is achieved without increasing the installation space.
- the second column can for example be sealed by means of an O-ring seal.
- the O-ring seal is arranged, for example, between the nozzle retaining nut and the first injector module.
- Teflon coated screw connection can be used. A particularly good seal can be achieved by the screw is coated with a microencapsulated adhesive or sealant. When screwing, the capsules break open and release the adhesive or sealant.
- a surface pressure can also contribute to the sealing of the second column.
- the return bore could consist of at least one main bore and an adjacent relief bore, the main bore being substantially perpendicular to the contact surfaces between the injector modules and the relief bore emerging laterally from the second injector module into the second gap.
- the return bore consists of at least one main bore and an adjacent relief groove, wherein the main bore is substantially perpendicular to the contact surfaces between the Injektormodulen and wherein the relief groove on at least one of the contact surfaces between the Injektormodulen is introduced such that the relief groove adjacent to the second column.
- injector modules through which the high-pressure bore is guided and which are arranged in the nozzle retaining nut.
- leakage due to gaps formed at the contact surfaces between the injector modules is not critical since the gaps, like the first column, open into the second column, which is sealed off from the surroundings of the fuel injector and connected to the return line ,
- a first fuel injector is provided with a housing in which a nozzle needle D, a piston K, a high-pressure bore H, a return bore R and a spring F are arranged.
- the high-pressure bore H is connected to the nozzle needle D in such a manner that when the piston K is pulled up, the nozzle needle D is pushed upwards due to the pressure of the fuel in the high-pressure bore.
- the piston K is actuated by an actuator-controlled servo valve (not shown).
- the return line R is connected to a chamber in which the piston K and a return spring F are arranged.
- the housing consists inter alia of a first injector module I1, a second injector module I2, a third injector module I3 and a nozzle retaining nut DS.
- the injector modules I1, I2, I3 are arranged one above the other and in the nozzle retaining nut DS (see FIG. 1 ). Through the nozzle retaining nut DS injector modules I1, I2, I3 are pressed against each other with a biasing force.
- the high-pressure bore H is passed through all three injector modules I1, I2, I3.
- the return bore R is guided through the first injector module I1 and extends into the second injector module I2.
- the nozzle retaining nut DS is connected by a screw V with the first injector module I1.
- the screw V is coated with Teflon.
- the nozzle retaining nut DS has in the region of the nozzle needle D an inwardly projecting projection, against which the third injector module I3 is pressed axially.
- first column S1 Contact surfaces between the first injector module I1 and the second injector module I2 form a first column S1. The corresponding applies to contact surfaces between the second injector module I2 and the third injector module I3.
- the first column S1 is connected to a second column S2, which is formed by contact surfaces between the nozzle retaining nut DS and the injector modules I1, I2, I3.
- the second column S2 is sealed to the environment of the fuel injector.
- the return bore R consists of a main bore HB and an adjacent relief bore EB.
- the main bore HB extends substantially perpendicular to the contact surfaces between the first injector module I1 and the second injector module I2.
- the relief bore EB exits laterally from the second injector module I2 and opens into the second column S2.
- a second fuel injector which, like the first fuel injector, has a high-pressure bore H ', a piston K' Screw connection V ', an O-ring seal O', a return bore R ', a spring F', a nozzle retaining nut DS ', a first injector module I1', a second injector module I2 ', a third injector module I3', a first column S1 ', a second column S2' and a nozzle needle D 'has.
- the return bore R 'instead of a relief bore EB a relief groove EN' on.
- the relief groove EN ' is introduced into the contact surface of the second injector module 12', which faces the first injector module I1 '.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor.
- Mit einem Kraftstoffinjektor werden dosierte Mengen an Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt. Bei künftigen Common-Rail-Einspritzsystemen soll der Kraftstoff mit einem Druck von deutlich über 1000 bar eingespritzt werden, weshalb angestrebt wird, Kraftstoffinjektoren besonders hochdruckdicht zu gestalten.
- Aus
WO 00/60233 - Die Flächenpressung ist besonders hoch, da mindestens eine der Kontaktflächen eine erhöhte Teilfläche im äußeren Bereich aufweist, so dass die gesamte Vorspannkraft nur auf diese Teilfläche wirkt. Die erhöhte Teilfläche verhindert ein Austreten des Kraftstoffs in den Spalt, der durch Kontaktflächen zwischen der Düsenspannmutter und den Injektormodulen gebildet wird. Im inneren Bereich der Kontaktfläche befindet sich eine abgesenkte Teilfläche, die zur Abfuhr von aus der Hochdruckbohrung austretendem Kraftstoff mit einer Rücklaufbohrung verbunden ist.
- Um den Kraftstoffinjektor durch die beschriebenen Maßnahmen abzudichten, sind sehr hohe Vorspannkräfte erforderlich. Die Höhe der zulässigen Vorspannkräfte wird jedoch begrenzt durch die Werkstofffestigkeit der Düsenspannmutter und der Injektormodulen. Zu hohe Vorspannkräfte können zu Materialschäden oder Funktionsstörungen des Kraftstoffinjektors führen. So könnten im Kraftfluß liegende Bauteile mit engen Führungsspielen, wie z. B. Düsennadel und Steuerkolben, klemmen.
- Die
US-A-3351288 zeigt einen Kraftstoffinjektor, der aus mindestens einer Düsenspannmutter, einem ersten Injektormodul und einem angrenzendem zweiten Injektormodul gebildet wird, mit einer Brennstoffeinlassbohrung, die durch das erste und zweite Injektormodul geführt ist und eine, als zu einer zentralen Bohrung separater Kanal ausgebildeten Rücklaufbohrung. Die Kontaktflächen zwischen dem ersten und dem zweiten Injektormodul bilden eine erste Spalte, die an die Brennstoffeinlassbohrung angrenzt, die Kontaktflächen zwischen der Düsenspannmutter und dem ersten, respektive dem zweiten Modul bilden eine zweite Spalte, die mit der ersten Spalte verbunden ist. Die Rücklaufleitung grenzt an die zweite Spalte an, welche zur Umgebung des Kraftstoffinjektors hin abgedichtet ist, mittels eines O-Rings. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor anzugeben, der gegenüber dem Stand der Technik bei kleineren Vorspannkräften eine höhere Hochdruckdichtheit aufweist.
- Die Aufgabe wird gelöst durch einen Kraftstoffinjektor mit den folgenden Merkmalen: Der Kraftstoffinjektor weist ein Gehäuse auf, das aus mindestens einer Düsenspannmutter, einem ersten Injektormodul und einem zweiten Injektormodul gebildet wird. Das erste Injektormodul und das zweite Injektormodul grenzen aneinander an und sind in der Düsenspannmutter angeordnet. Der Kraftstoffinjektor weist mindestens eine Hochdruckbohrung für Kraftstoff auf, die durch das erste Injektormodul und das zweite Injektormodul geführt ist. Ferner weist der Kraftstoffinjektor mindestens eine Rücklaufbohrung für Kraftstoff auf, die im Gehäuse angeordnet ist. Kontaktflächen zwischen den Injektormodulen bilden eine erste Spalte, die an die Hochdruckbohrung angrenzt. Kontaktflächen zwischen der Düsenspannmutter und den Injektormodulen bilden eine zweite Spalte, die mit der ersten Spalte verbunden ist. Zur Abfuhr von aus der Hochdruckbohrung über die erste Spalte in die zweite Spalte getretenem Kraftstoff grenzt die Rücklaufleitung mittels einer Entlastungsnut an die zweite Spalte an. Der Kraftstoffinjektor ist dergestalt, dass die zweite Spalte zur Umgebung des Kraftstoffinjektors hin abgedichtet ist.
- Es wird also nicht versucht, die Leckage von Kraftstoff aus der ersten Spalte vollständig zu verhindern. Statt dessen wird eine Leckage aus der zweiten Spalte verhindert, indem die zweite Spalte zur Umgebung des Kraftstoffinjektors hin abgedichtet wird und der Aufbau von Druck in der zweiten Spalte mit Hilfe der Rücklaufbohrung verhindert wird.
- Da die Hochdruckdichtheit nicht allein durch Aufeinanderpressen der Injektormodule erzielt wird, kann die Vorspannkraft, mit der die Injektormodule gegeneinander gepresst werden, in einem für die Werkstofffestigkeit der Injektormodule und der Düsenspannmutter ungefährlichen Bereich liegen.
- Die hohe Hochdruckdichtheit wird erzielt ohne Vergrößerung des Bauraums.
- Die zweite Spalte kann beispielsweise mit Hilfe einer O-Ring-Dichtung abgedichtet werden. Die O-Ring-Dichtung ist beispielsweise zwischen der Düsenspannmutter und dem ersten Injektormodul angeordnet.
- Zur Abdichtung der zweiten Spalte kann auch eine mit z. B. Teflon beschichtete Verschraubung verwendet werden. Eine besonders gute Abdichtung läßt sich erzielen, indem die Verschraubung mit einem mikroverkapselten Kleb- bzw. Dichtstoff beschichtet wird. Beim Verschrauben, brechen die Kapseln auf und geben den Kleb- bzw. Dichtstoff frei.
- Auch eine Flächenpressung kann zur Abdichtung der zweiten Spalte beitragen. Beispielsweise weist die Düsenspannmutter einen Vorsprung auf, gegen den ein Injektormodul mit einer axialen Vorspannkraft gepresst wird.
- Die Rücklaufbohrung könnte mindestens aus einer Hauptbohrung und einer angrenzenden Entlastungsbohrung bestehen, wobei die Hauptbohrung im Wesentlichen senkrecht zu den Kontaktflächen zwischen den Injektormodulen verläuft und wobei die Entlastungsbohrung seitlich aus dem zweiten Injektormodul in die zweite Spalte austritt.
- Da eine Nut im Vergleich zu einer Bohrung einfacher herstellbar ist, ist es gemäss der Erfindung vorgesehen, dass die Rücklaufbohrung mindestens aus einer Hauptbohrung und einer angrenzenden Entlastungsnut besteht, wobei die Hauptbohrung im Wesentlichen senkrecht zu den Kontaktflächen zwischen den Injektormodulen verläuft und wobei die Entlastungsnut auf mindestens eine der Kontaktflächen zwischen den Injektormodulen derart eingebracht ist, dass die Entlastungsnut an die zweite Spalte angrenzt.
- Es liegt im Rahmen der Erfindung, weitere Injektormodule vorzusehen, durch die die Hochdruckbohrung geführt ist und die in der Düsenspannmutter angeordnet sind. Auch in diesem Fall ist eine Leckage durch Spalten, die an den Kontaktflächen zwischen den Injektormodulen gebildet wird, nicht kritisch, da die Spalte wie die erste Spalte in die zweite Spalte münden, die gegenüber der Umgebung des Kraftstoffinjektors abgedichtet ist und mit der Rücklaufleitung verbunden ist.
- Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert.
- Figur 1
- zeigt einen Querschnitt durch einen unteren Teil eines Kraftstoffinjektors, welches nicht Teil der Erfindung ist, mit einem ersten Injektormodul, einem zweiten Injektormodul, einem dritten Injektormodul, einer Hochdruckbohrung, einer Rücklaufbohrung, einer Verschraubung, einer O-Ring-Dichtung, einer Düsenspannmutter, einer Düsennadel, einem Kolben und einer Feder.
- Figur 2
- zeigt einen Querschnitt durch einen unteren Teil eines erfindungsgemässen Kraftstoffinjektors mit einem ersten Injektormodul, einem zweiten Injektormodul, einem dritten Injektormodul, einer Hochdruckbohrung, einer Rücklaufbohrung, einer Verschraubung, einer O-Ring-Dichtung, einer Düsenspannmutter, einer Düsennadel, einem Kolben und einer Feder.
- Figur 3
- zeigt einen zum Querschnitt aus
Figur 2 senkrechten Querschnitt durch den erfindungsgemässen Kraftstoffinjektor. - In einem ersten Ausführungsbeispiel, welches nicht Teil der Erfindung ist, ist ein erster Kraftstoffinjektor vorgesehen mit einem Gehäuse, in dem eine Düsennadel D, ein Kolben K, eine Hochdruckbohrung H, eine Rücklaufbohrung R und eine Feder F angeordnet sind. Die Hochdruckbohrung H ist derart mit der Düsennadel D verbunden, dass bei hochgezogenem Kolben K die Düsennadel D aufgrund des Drucks des Kraftstoffs in der Hochdruckbohrung nach oben gedrückt wird. Der Kolben K wird durch ein aktorgesteuertes Servoventil (nicht dargestellt) betätigt. Die Rücklaufleitung R ist mit einer Kammer verbunden, in der der Kolben K und eine Rückstellfeder F angeordnet sind.
- Das Gehäuse besteht u. a. aus einem ersten Injektormodul I1, einem zweiten Injektormodul I2, einem dritten Injektormodul I3 und einer Düsenspannmutter DS. Die Injektormodule I1, I2, I3 sind übereinander und in der Düsenspannmutter DS angeordnet (siehe
Figur 1 ). Durch die Düsenspannmutter DS werden die Injektormodule I1, I2, I3 mit einer Vorspannkraft gegeneinander gepresst. - Die Hochdruckbohrung H ist durch alle drei Injektormodule I1, I2, I3 geführt. Die Rücklaufbohrung R ist durch das erste Injektormodul I1 geführt und reicht bis ins zweite Injektormodul I2 hinein.
- Die Düsenspannmutter DS ist durch eine Verschraubung V mit dem ersten Injektormodul I1 verbunden. Die Verschraubung V ist mit Teflon beschichtet.
- Unterhalb der Verschraubung V ist eine O-Ring-Dichtung O vorgesehen.
- Die Düsenspannmutter DS weist im Bereich der Düsennadel D einen nach innen ragenden Vorsprung auf, gegen den das dritte Injektormodul I3 axial gepresst wird.
- Kontaktflächen zwischen dem ersten Injektormodul I1 und dem zweiten Injektormodul I2 bilden eine erste Spalte S1. Das Entsprechende gilt für Kontaktflächen zwischen dem zweiten Injektormodul I2 und dem dritten Injektormodul I3. Die erste Spalte S1 ist mit einer zweiten Spalte S2 verbunden, die durch Kontaktflächen zwischen der Düsenspannmutter DS und den Injektormodulen I1, I2, I3 gebildet wird.
- Durch die Verschraubung V, der O-Ring-Dichtung O und der Flächenpressung am Vorsprung der Düsenspannmutter DS wird die zweite Spalte S2 zur Umgebung des Kraftstoffinjektors hin abgedichtet.
- Die Rücklaufbohrung R besteht aus einer Hauptbohrung HB und einer angrenzenden Entlastungsbohrung EB. Die Hauptbohrung HB verläuft im Wesentlichen senkrecht zu den Kontaktflächen zwischen dem ersten Injektormodul I1 und dem zweiten Injektormodul I2. Die Entlastungsbohrung EB tritt seitlich aus dem zweiten Injektormodul I2 und mündet in die zweite Spalte S2.
- Über die Entlastungsbohrung EB wird Kraftstoff, der aus der Hochdruckbohrung H in die erste Spalte S1 bzw. in die Spalte zwischen dem zweiten Injektormodul und dem dritten Injektormodul und von dort in die zweite Spalte S2 tritt, abgeführt. Dadurch wird vermieden, dass sich in der zweiten Spalte S2 ein Druck aufbaut, der dazu führen könnte, daß es trotz Maßnahmen zur Abdichtung des zweiten Spalts S2 zu einer Leckage in die Umgebung des Kraftstoffinjektors kommt.
- In einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches Teil der Erfindung ist, ist ein zweiter Kraftstoffinjektor vorgesehen, der wie der erste Kraftstoffinjektor eine Hochdruckbohrung H', einen Kolben K', eine Verschraubung V`, eine O-Ring-Dichtung O`, eine Rücklaufbohrung R', eine Feder F', eine Düsenspannmutter DS', ein erstes Injektormodul I1', ein zweites Injektormodul I2', ein drittes Injektormodul I3', eine erste Spalte S1', eine zweite Spalte S2' und eine Düsennadel D' aufweist.
- Im Gegensatz zum ersten Ausführungsbeispiel weist die Rücklaufbohrung R' statt einer Entlastungsbohrung EB eine Entlastungsnut EN' auf. Die Entlastungsnut EN' ist in der Kontaktfläche des zweiten Injektormoduls 12', die dem ersten Injektormodul I1' zugewandt ist, eingebracht. Die Entlastungsnut EN' grenzt an die zweite Spalte S2' an (siehe
Figuren 2 und3 ).
Claims (1)
- Kraftstoffinjektor,- mit einem Gehäuse, das aus mindestens einer Düsenspannmutter (DS), einem ersten Injektormodul (I1) und einem zweiten Injektormodul (I2) gebildet wird,- bei dem das erste Injektormodul (I1) und das zweite Injektormodul (12) aneinander angrenzen und in der Düsenspannmutter (DS) angeordnet sind,- mit mindestens einer Hochdruckbohrung (H) für Kraftstoff, die durch das erste Injektormodul (I1) und das zweite Injektormodul (12) geführt ist,- mit mindestens einer Rücklaufleitung (R) für Kraftstoff, die im Gehäuse angeordnet ist- bei dem Kontaktflächen zwischen dem ersten Injektormodul (I1) und dem zweiten Injektormodul (12) eine erste Spalte (S1) bildet, die an die Hochdruckbohrung (H) angrenzt,- bei dem Kontaktflächen zwischen der Düsenspannmutter (DS) und dem ersten Injektormodul (I1) und Kontaktflächen zwischen der Düsenspannmutter (DS) und dem zweiten Injektormodul (12) eine zweite Spalte (S2) bildet, die mit der ersten Spalte (S1) verbunden ist,- bei dem zur Abfuhr von aus der Hochdruckbohrung (H) über die erste Spalte (S1) in die zweite Spalte (S2) getretenem Kraftstoff die Rücklaufleitung (R) an die zweite Spalte (S2) angrenzt,- bei dem der Kraffstoffinjektor dergestalt ist, dass die zweite Spalte (S2) zur Umgebung des Kraftstoffinjektors hin abgedichtet ist, wobei die zweite Spalte (S2) mit Hilfe einer O-Ring-Dichtung (O), einer mit dichtendem Material beschichteten Verschraubung und/oder durch Flächenpressung zur Umgebung des Kraftstoffinjektors abgedichtet ist, wobei eine im Gehäuse angeordnete, zentrale Bohrung für einen Kolben (K) und eine Düsennadel (D) vorgesehen ist und, wobei die Rücklaufleitung (R) als zu der zentralen Bohrung separater Kanal ausgebildet ist und durch das erste (I1) oder/und das zweite Injektormodul (12) verläuft,- dadurch gekennzeichnet, dass die Rücklaufleitung (R') mindestens aus einer Hauptbohrung (HB') und einer angrenzenden Entlastungsnut (EN') besteht,- wobei die Hauptbohrung (HB') im Wesentlichen senkrecht zu den Kontaktflächen zwischen dem ersten Injektormodul (I1') und dem zweiten Injektormodul (I2') verläuft,- wobei die Entlastungsnut (EN') auf mindestens eine der Kontaktflächen zwischen dem ersten Injektormodul (I1') und dem zweiten Injektormodul (I2') derart eingebracht ist, dass die Entlastungsnut (EN') an die zweite Spalte (S2) angrenzt.
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