EP1478842A1 - Einspritzd se mit kraftstofffilter - Google Patents

Einspritzd se mit kraftstofffilter

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EP1478842A1
EP1478842A1 EP03706413A EP03706413A EP1478842A1 EP 1478842 A1 EP1478842 A1 EP 1478842A1 EP 03706413 A EP03706413 A EP 03706413A EP 03706413 A EP03706413 A EP 03706413A EP 1478842 A1 EP1478842 A1 EP 1478842A1
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EP
European Patent Office
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filter
injection nozzle
nozzle
filter body
holder
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Withdrawn
Application number
EP03706413A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Albert Hatz
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Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
Original Assignee
Motorenfabrik Hatz GmbH and Co KG
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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
    • 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
    • F02M61/165—Filtering elements specially adapted in fuel inlets to injector
    • 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

Definitions

  • Injectors which consist of high-precision fitting parts, require fuel filters to protect the sensitive components against particle contamination of the fuel in the form of chips or detached burrs. Such fuel filters thus extend the service life of the injection nozzle and ensure its trouble-free operation.
  • Known rod filters are used either in the holder body of the nozzle holder or outside the same, inside the screw connections in the fuel pressure line.
  • a partition wall which is spaced apart from the wall of the pressure channel and extends in the channel direction, they enable undesired residues to be collected in a dirt space on one side of the partition wall.
  • the fuel that flows around the partition wall in the circumferential direction passes through a clean room on the clean side of the rod filter in the pressure channel leading to the nozzle body.
  • the filter body is essentially disc-shaped, that the filter body is clamped between the holder body and the nozzle body and that the filter surface or filter gaps are formed by one or more fine cuts in the filter body.
  • the fine cuts are preferably designed as laser cuts. Their manufacture is therefore not complex because processing is simplified by the disc shape of the filter body and because m-it relatively thin discs can be worked.
  • a preferred embodiment of the filter body is that the pressure line opens and / or opens into antechambers of the filter body that communicate with the filter surface or the filter gaps.
  • These Antechambers collect the residues and there they are exposed to the action of the pulsating flow until they are crushed or shredded so that they can pass through the fine slits that form the filter gaps.
  • the crushing effect is promoted by the fact that the high-pressure stream is directed perpendicularly to disk surfaces running transversely thereto, in which the fine filter slots are incorporated.
  • a chip to be shredded is thus whirled around in the antechamber and thrown against these disc surfaces until it fits through the slot or slots.
  • the antechambers are formed by grooves which contain the fine cuts essentially in the region of their groove base.
  • the filter body is composed of several disks, it is possible to form the grooves as openings in the cover disks and to incorporate the fine slots in a separate filter disk and to mount them between two cover disks, such that the slotted filter disk is inserted between cover panes forming antechambers.
  • Fig. 3 shows a cross section according to III-III in FIG. 1
  • Fig. 6 shows a cross section according to VI-VI of FIG. 2
  • Fig. 7 shows a cross section according to VII-VII of FIG. 2
  • Fig. 8 shows a cross section according to VIII-VIII of FIG. 2
  • FIG. 10 shows an axial section through a second embodiment of the injection nozzle according to X-X in FIG. 12;
  • FIG. 11 shows a further axial section through the second
  • FIG. 12 shows a cross section according to XII-XII of FIG. 10
  • FIG. 13 shows a cross section according to XIII-XIII of the figure
  • FIGS. 1 to 8 show different sections of an injection nozzle 1, the nozzle holder 2 of which comprises a holder body 3 and a nozzle body 4.
  • a compression spring 5 is received, which is biased against a nozzle needle 7 via a pressure pin 6.
  • an intermediate plate which is in the form of a disk Filter body 8 is formed.
  • Holder body 3 and nozzle body 4 are braced against one another by means of a nozzle clamping nut 9 and centered relative to one another by means of two fixing pins 10.
  • a fuel inlet 11 is connected via a connection 12 to a pressure line 13, the upper section 14 of which is connected via the filter body 8 and a lower section 15 to an annular space 16 for actuating the nozzle needle 7.
  • a leakage connection 17 is provided at the upper end of the low pressure chamber containing the compression spring 5.
  • the sections according to FIGS. 3 and 4 show the same cross section; they differ only in the different deliveries of the cutting profiles of the associated axial cuts according to FIGS. 1 and 2.
  • the cutting profile II according to FIG. 3 relates to the illustration according to FIG. 1; the course of the cut according to II-II of FIG. 4 relates to the illustration according to FIG.
  • FIGS. 7 and 8 each show a view of the end faces of the components connected to the filter body 8, namely FIG. 7 of the nozzle body 4 and FIG. 8 of the holder body 3.
  • the two fixing pins 10 and the mouth of the pressure line 13 can be seen in both sections, namely in FIG. 7 of its lower section 15 and in FIG. 8 of its upper section 14.
  • FIG. 9 shows the first embodiment with the axial section guide according to II of Figure 3 in an enlarged view, the same reference numerals as above are entered.
  • the filter body 8 is formed in one piece.
  • the corresponding sectional views 12 and 13 show the filter body 8 in plan view. It contains a groove 38 in its upper side and a similarly shaped but much shallower groove 39 in its lower side, the two grooves being exactly opposite one another.
  • the common groove base is formed by a thin intermediate web into which two laser cuts 40 are made, which together form the filter surface.
  • FIG. 14 which represents an enlarged section of FIG. 11, the filter body 8 with the upper groove 38 and the lower groove 39 can be clearly seen. According to the selected cut according to XI-XI in FIG.
  • the laser cut 40 can be seen, which connects the two grooves 38, 39 to one another in the area of the intermediate web. Only residues coming from the upper groove 38 into the lower groove 39 through this laser cut 40 are conducted through the lower section 15 of the pressure line (cf. FIG. 10) to the nozzle needle 7, ie are supplied with the fuel for combustion.

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Abstract

Bei einer Einspritzdüse 1 mit Kraftstofffilter für Hubkolbenverbrennungsmotor, mit einem Filterkörper 8 in der Druckleitung 13 eines Halterkörper 3 und Düsenkörper 4 umfassenden Düsenhalters 2, ist der Filterkörper 8 im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet, wobei der Filterkörper 8 zwischen Halterkör­per 3 und Düsenkörper 4 eingespannt ist und die Filterfläche bzw. Filterspalten durch ein- oder mehrere feine Schnitte im Filterkörper 8 gebildet sind.

Description

Einspritzdüse mit Kraftstofffilter
Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse mit Kraft- stofffilter für Hubkolbenverbrennungsmotor mit einem Filterkörper in der Druckleitung eines Haltekδrper und Düsenkörper umfassenden Düsenhalters.
Bei Einspritzdüsen, die aus hochpräzisen Passungsteilen bestehen, sind Kraftstofffilter erforderlich, um die empfindlichen Bauteile gegenüber Teilchenverunreinigungen des Kraftstoffs in Form von Spänen oder abgelösten Graten zu schützen. Derartige Kraftstofffilter verlängern somit die Standzeit der Einspritzdüse und gewährleisten deren störungsfreien Betrieb.
Bekannte Stabfilter sind entweder im Halterkorper des Düsenhalters oder außerhalb desselben, innerhalb von Anschlußverschraubungen in die Kraftstoffdruckleitung eingesetzt. Durch eine mit Spaltbreite von der Wand des Druckkanals entfernte, in Kanalrichtung erstreckte Trennwand ermöglichen sie das Sammeln unerwünschter Rückstände in einem Schmutzraum auf einer Seite der Trennwand. Der die Trennwand in Umfangsrichtung umspülende Kraftstoff gelangt über einen Sauberraum auf der Reinseite des Stabfilters in dem zum Düsenkörper führenden Druckkanal .
D e Wirksamkeit derartiger Stabfilter ist begrenzt, da sie wegen des erforderlichen Bauraums nur mit Entfernung vom Düsenkörper angeordnet werden können, und da die Rückstände den Schmutzraum zunehmend füllen, wobei sie teilweise in den Filterspalten hängenbleiben. Auf diese Weise kommt es zu Funktionsstörungen, die nur dadurch behoben werden können, daß der Stabfilter, bzw. das ihn aufnehmende Bauteil ausgewechselt wird. Bedingt durch den strengen Presssitz kann es bei der Montage derartiger Stabfilter zur Ablösung von Metall- partikeln kommen.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Einspritzdüse der eingangs genannten Art mit einem Kraftstofffilter zu versehen, der sich durch ein besonders kleines Bauvolumen bezogen auf seine Filterfläche auszeichnet, der einfach herzustellen und zu montieren ist und der hinsichtlich seiner Zerkleinerungswirkung den bekannten Stabfiltern überlegen ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Filterkörper im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet, daß der Filterkörper zwischen Halterkörper und Düsenkörper eingespannt ist und daß Filterfläche bzw. Filterspalten durch ein oder mehrere feine Schnitte im Filterkörper gebildet sind.
Dabei sind die feinen Schnitte bevorzugt als Laserschnitte ausgebildet. Deren Herstellung ist deshalb nicht aufwändig, weil durch die Scheibenform des Filterkörpers die Bearbeitung vereinfacht wird und weil m-it verhältnismäßig dünnen Scheiben gearbeitet werden kann.
Eine bevorzugte Ausbildung des Filterkörpers besteht darin, daß die Druckleitung in Vorkammern des Filterkörpers ein- und/oder ausmündet, die mit der Filterfläche bzw. den Filterspalten kommunizieren. In diesen Vorkammern sammeln sich die Rückstände und werden dort der Wirkung der pulsierenden Strömung ausgesetzt bis sie zerrieben bzw. soweit zerkleinert sind, daß sie durch die feinen Schlitze, welche die Filterspalten bilden, hindurch treten können. Dabei wird die Zerkleinerungswirkung dadurch gefördert, daß der Hochdruckstrom senkrecht gegen quer dazu verlaufende Scheibenflächen gerichtet ist, in denen die feinen Filterschlitze eingearbeitet sind. Ein zu zerkleinernder Span wird also solange in der Vorkammer herumgewirbelt und gegen diese Scheibenflächen geschleudert, bis er durch den bzw. die Schlitze paßt. Herstellungstechnisch ist zweckmäßig, daß die Vorkammern durch Nuten gebildet sind, welche die feinen Schnitte im wesentlichen im Bereich ihres Nutgrunds beinhalten.
Dadurch, daß nach einer weiteren Gestaltungsvariante der Filterkörper aus mehreren Scheiben zusammengesetzt ist, besteht die Möglichkeit, die Nuten als Durchbrechungen in den Deckscheiben auszubilden und die feinen Schlitze in einer gesonderten Filterscheibe einzuarbeiten und diese zwischen zwei Deckscheiben zu montieren, derart, daß die geschlitzte Filterscheibe zwischen Vorkammern bildenden Deckscheiben eingefügt ist .
Infolge der scheibenförmigen Ausbildung des Filterkδr- pers besteht die Möglichkeit, diesen an der Stelle der üblichen Zwischenplatte zwischen Halterkörper und Düsenkörper zu positionieren. Der Filterkörper übernimmt dann sowohl die Funktion der Zwischenplatte als auch die des Kraftstofffilters . Da die nach dem Filterkörper verbleibende Druckleitung auf eine kurze Leitungs- länge reduziert ist, gelingt es, praktisch alle funk- tionsbeeinträchtigenden Rückstände zu erfassen. Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert . Es zeigen
Fig . 1 einen Axialschnitt durch eine Einspritzdüse gemäß I-I der Figur 3
Fig . 2 einen weiteren Axialschnitt gemäß II-II der Figur 4
Fig . 3 einen Querschnitt gemäß III-III der Figur 1
Fig . 4 einen Querschnitt gemäß IV-IV der Figur 2
Fig . 5 einen Querschnitt gemäß V-V der Figur 2
Fig . 6 einen Querschnitt gemäß VI-VI der Figur 2
Fig . 7 einen Querschnitt gemäß VII-VII der Figur 2
Fig . 8 einen Querschnitt gemäß VIII-VIII der Figur 2
Fig . 9 einen Abschnitt von Fig. 1 in vergrößerter Darstellung
Fig . 10 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausführungsform der Einspritzdüse gemäß X-X der Figur 12 Fig. 11 einen weiteren Axialschnitt durch die zweite
Ausführungsform gemäß XI-XI der Figur 13 Fig. 12 einen Querschnitt gemäß XII-XII der Figur 10 Fig. 13 einen Querschnitt gemäß XIII-XIII der Figur
11 und Fig. 14 einen Abschnitt von Fig. 11 in vergrößerter Darstellung
D-ie Figuren 1 bis 8 zeigen verschiedene Schnitte einer Einspritzdüse 1, deren Düsenhalter 2 einen Halterkörper 3 und einen Düsenkörper 4 umfaßt. Im Halterkörper 3 ist eine Druckfeder 5 aufgenommen, welche über einen Druckbolzen 6 gegen eine Düsennadel 7 vorgespannt ist. Zwischen Halterkörper 3 und Düsenkörper 4 befindet sich eine Zwischenplatte, welche als scheibenförmiger Filterkörper 8 ausgebildet ist . Halterkorper 3 und Düsenkörper 4 sind mittels einer Düsenspannmutter 9 gegeneinander verspannt und mittels zweier Fixierstifte 10 zueinander zentriert. Am Halterkörper 3 ist ein Kraftstoffzulauf 11 über eine Anschlußverbindung 12 an eine Druckleitung 13 angeschlossen, deren oberer Abschnitt 14 über den Filterkörper 8 und einen unteren Abschnitt 15 mit einem Ringraum 16 zum Betätigen der Düsennadel 7 in Verbindung steht . Am oberen Ende des die Druckfeder 5 enthaltenden Niederdruckraums ist ein Leckanschluß 17 vorgesehen. Soweit die genannten Bauteile in den Figuren 1 bis 8 vorkommen, sind sie mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Schnitte gemäß den Figuren 3 und 4 zeigen den selben Querschnitt; sie unterscheiden sich lediglich durch unterschiedliche Abgaben zu den Schnittverläufen der zugehörigen Axial- schnitte gemäß den Figuren 1 und 2. Der Schnittverlauf I-I gemäß Figur 3 betrifft die Darstellung nach Figur 1; der Schnittverlauf gemäß II-II der Figur 4 betrifft die Darstellung nach Figur 2. Während auf der rechten Seite der jeweiligen Schnittdarstellung zu den Figuren 1 und 2 die Schnittebene durch einen Fixierstift 10 gelegt ist, unterscheiden sich deren bezüglich der Längsachse linken SchnittSeiten voneinander; in Figur 1 verläuft die entsprechende Schnittebene durch die Kraftstoffdruckleitung 13; in Figur 2 verläuft die entsprechende Schnittebene durch einen Schlitz 35 im F-ilterkörper 8.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 8 mit vergrößerter Darstellung eines axialen Abschnittes gemäß Figur 9 ist der Filterkörper 8 aus drei Scheiben zusammengesetzt, wie sich aus den Schnittdarstellungen gemäß den Figuren 4 bis 6 ergibt. Im Gegensatz dazu ist bei der zweiten Ausführungsform gemäß den Figuren 10 bis 13 mit der Abschnittsvergrößerung gemäß Figur 14 der Filterkörper 8 einteilig ausgebildet. Beide Ausführungsformen stimmen von ihrem übrigen Aufbau her überein, so daß die folgende Beschreibung zu beiden Ausführungsbeispielen sich auf die unterschiedliche Ausführung des Filterkörpers 8 beschränken kann.
Gemäß der ersten Aus ührungsform (Fig. 1 bis 8) ist der Filterkörper 8 zusammengesetzt aus drei Scheiben, nämlich einer oberen Deckscheibe 30, einer Filterscheibe 31 und einer unteren Deckscheibe 32. Diese werden von der Druckleitung 13 von oben nach unten durchströmt. Verglichen mit der Filterscheibe 31, welche als dünnes Blättchen ausgebildet ist, bestehen die beiden Deckscheiben 30, 32 aus dickeren Platten von jeweils kreisförmiger Form, wie man den Figuren 4 bis 6 entnehmen kann. Figur 4 zeigt die obere Deckscheibe 30 mit einer etwa halbkreisbogenförmigen Durchbrechung 33, die in der Position 12 Uhr eine Ausbuchtung 34 nach außen aufweist. Außerdem besitzt die obere Deckscheibe 30 zwei Bohrungen für die beiden Fixierstifte 10. In der Schnittdarstellung gemäß Figur 4 erkennt man außerdem von der darunterliegenden Filterscheibe 31 (vergl. Fig. 5) den in diese eingebrachten Laserschnitt 35, welcher im Bereich des Vorsprungs 34 eine nach innen verlaufende Umlenkung 36 aufweist. Die Um- 1-enkung 36 des Laserschnitts 35 und die entgegengesetzte Ausbuchtung 34 der Durchbrechung 35 sind notwendig, weil zwischen beiden die Druckleitung 13 mündet, wie in Figur 1 ersichtlich. Damit wird vermieden, daß die Druckleitung 13 unmittelbar gegenüber dem Laserschnitt 35 mündet, so daß mitgerissene Rückstände nicht zu einer Verstopfung führen können, sondern zur Seite hin im Bereich des Laserschnitts 35 verteilt werden, von wo aus sie gegebenenfalls durch den Laserschnitt 35 hindurchtreten und damit den Filterkörper 8 passieren können.
Die auf der Unterseite der Filterscheibe 31 angeordnete untere Deckscheibe 32, welche in Figur 6 dargestellt ist, besitzt eine Durchbrechung 37, welche etwa formgleich mit der Durchbrechung 33 in der oberen Deckscheibe 30 ausgebildet ist. Mit Hilfe der Durchbrechungen 33 in der oberen Deckscheibe 30 bzw. der Durchbrechung 37 in der unteren Deckscheibe 32 werden bzgl . der dazwischen angeordneten Filterscheibe 31, die den Laserschnitt 35 aufweist, Vorkammern geschaffen, die die Verteilung des Kraftstoffes über die gesamte Länge des Laserschnitts 35 sicherstellen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß dessen wirksame Gesamtlänge multipliziert mit der Laserschnittbreite der jeweils gewünschten Filterfläche entspricht, wobei ein zusammenhängender Filterspalt gegeben ist, dessen Schnittbreite die Qualität der Filterwirkung bestimmt.
Die Figuren 7 und 8 zeigen jeweils eine Ansicht der Stirnseiten, der an den Filterkörper 8 anschließenden Bauteile, nämlich Figur 7 des Düsenkörpers 4 und Figur 8 des Halterkörpers 3. In beiden Schnitten erkennt man jeweils die beiden Fixierstifte 10 sowie die Mündung der Druckleitung 13, nämlich in Figur 7 ihres unteren Abschnitts 15 und in Figur 8 ihres oberen Abschnitts 14.
Figur 9 zeigt die erste Ausführungsform mit der Axial- schnittführung gemäß I-I der Figur 3 in vergrößerter Darstellung, wobei die gleichen Bezugszeichen wie vorstehend eingetragen sind. Bei der zweiten Ausführungsform gemäß den Figuren 10 bis 13 ist der Filterkörper 8 einteilig ausgebildet . Die übereinstimmenden Schnittdarstellungen 12 und 13 zeigen den Filterkörper 8 in der Draufsicht. Er enthält eine Nut 38 in seiner Oberseite und eine gleichgestaltete aber wesentlich flachere Nut 39 in seiner Unterseite, wobei sich beide Nuten genau gegenüberliegen. Der gemeinsame Nutgrund ist gebildet durch einen dünnen Zwischensteg, in den zwei Laserschnitte 40 eingebracht sind, welche zusammen die Filterfläche bilden. In Figur 14, welche einen vergrößerten Abschnitt von Figur 11 darstellt, ist der Filterkörper 8 mit der oberen Nut 38 und der unteren Nut 39 deutlich erkennbar. Entsprechend der gewählten Schnittführung gemäß XI-XI in Figur 13 ist der Laserschnitt 40 erkennbar, welcher die beiden Nuten 38, 39 im Bereich des Zwischenstegs miteinander verbindet . Nur durch diesen Laserschnitt 40 aus der oberen Nut 38 in die untere Nut 39 gelangende Rückstände werden durch den unteren Abschnitt 15 der Druckleitung (vergl. Fig. 10) zur Düsennadel 7 hingeleitet, d.h. mit dem Kraftstoff der Verbrennung zugeführt .

Claims

Ansprüche
Einspritzdüse (1) mit Kraftstofffilter für Hubkolbenverbrennungsmotor, mit einem Filterkörper (8) in der Druckleitung (13) eines Halterkörper (3) und Düsenkörper (4) umfassenden Düsenhalters (2) , dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (8) im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist, daß der Filterkörper (8) zwischen Halterkörper (3) und Düsenkörper (4) eingespannt ist und daß Filterfläche bzw. Filterspalten durch ein- oder mehrere feine Schnitte im Filterkörper (8) gebildet sind.
Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feinen Schnitte durch Laserschnitte (35) gebildet sind.
Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckleitung (13) in Vorkammern des Filterkörpers (8) ein- und/oder ausmündet, die mit der Filterfläche bzw. den Filterspalten kommunizieren.
Einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorkammern durch Nuten (38, 39) gebildet sind, welche die feinen Schnitte im wesentlichen beinhalten. Einspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Filterkörper (8) aus mehreren Filterscheiben (30, 31, 32) zusammengesetzt ist.
Einspritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere Vorkammern als Durchbrechungen (33, 37) gesonderter Filterscheiben (30, 32) ausgebildet sind, die mit wenigstens einer die Filterfläche bzw. Filterspalten enthaltenden Filterscheibe (31) zusammengesetzt sind.
EP03706413A 2002-02-27 2003-02-01 Einspritzd se mit kraftstofffilter Withdrawn EP1478842A1 (de)

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DE10208569 2002-02-27
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