EP1820957A2 - Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a fuel injector for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
- Fuel injectors for internal combustion engines have a housing of at least two high-pressure body, which are held together hydraulically sealing in the axial direction.
- a fuel injector is for example off DE 10 2004 005 452 A1 known.
- an injector body surrounds a high-pressure chamber, in which a piezoelectric actuator is arranged.
- a nozzle needle is guided, which is surrounded by a nozzle needle pressure chamber and is driven by the piezo actuator.
- an intermediate plate is arranged through which a hydraulic throttle connection for hydraulically connecting a coupler chamber with a control chamber and hydraulic connection channels for hydraulically connecting the high-pressure chamber of the injector body and the nozzle needle pressure chamber of the nozzle body are performed.
- the nozzle body and the injector housing with the intermediate plate arranged therebetween are screwed by means of a clamping nut, wherein a hydraulically high-pressure-tight connection must be present at the end faces.
- Out DE 198 27 628 A1 is a high pressure-tight connection between high-pressure bodies of a fuel injector, in which an end face of a high pressure body is designed with a raised surface, so that the raised surface form a reduced surface with increased surface pressure with respect to the adjacent end face of the other high-pressure body.
- Object of the present invention is to provide a high-pressure-tight connections between high-pressure bodies a fuel injector, which is easy to manufacture.
- the high-pressure-tight connection should in particular be suitable for sealing for fuel injectors, which manage without a return system for the discharge of oil leakage.
- the object of the invention is achieved with the characterizing measures of claim 1.
- the formation of the biting edge results in a high surface pressure between the surfaces to be sealed of the adjacent high-pressure body, wherein the biting edge is formed directly on one of the end faces of at least one adjacent high-pressure body and leads to an at least partial plastic deformation of the adjacent contact surface.
- the biting edge makes it possible to seal two types of components to each other and is also extremely space-saving.
- the one biting edge is formed at the larger diameter by an annular projecting from the contact surface approach and if the other biting edge on the smaller diameter is an edge, which by a sloping contact surface or ., Face is formed. It is also particularly advantageous to provide means that when screwed to the clamping nut, the intermediate plate remains positioned without rotation.
- the fuel injector shown in Figure 1 comprises a housing consisting of, for example, three high-pressure bodies, which enclose a hydraulic medium, such as diesel fuel, hydraulically tight inside.
- a high-pressure body an injector housing 10, a nozzle body 11 and an intermediate plate 12 arranged therebetween are provided.
- the intermediate plate 12 has an actuator-side end face 13 and a nozzle needle-side end face 14, wherein the end faces 13, 14 form contact surfaces for the adjacent end faces of the adjacent high-pressure body.
- the end faces of injector body 10 and nozzle body 11 in turn likewise form contact surfaces for the adjacent end faces 13, 14 of the adjacent intermediate plate 12.
- a threaded section 15 is formed on the injector housing 10, onto which a clamping nut 16 can be screwed.
- a collar 17 is formed, on which the clamping nut 16 engages and by screwing the nozzle body 11 against the nozzle needle-side end face 14 of the intermediate plate 12 and the injector 10 against the actuator-side end face 13 of the intermediate plate 12 presses.
- the resulting by screwing pressure forms a hydraulic high pressure-tight connection, which will be described later in Figures 2 and 3 in more detail.
- a guide bore 18 is formed, in which a nozzle needle 19 is guided axially displaceable.
- a sealing seat 21 is formed, in the injection direction formed in the nozzle body 11 and projecting into the combustion chamber injection nozzles 22 are arranged downstream.
- the sealing seat 21 is preceded by a nozzle needle pressure chamber 23 in the nozzle body 11 in the injection direction.
- a sliding sleeve 26 is guided axially displaceable.
- the slide sleeve 26 is biased by a compression spring 27 and presses with a sealing surface against the nozzle needle side end face 14 of the intermediate plate 12. This forms within the slide sleeve 26, a control chamber 30, which is exposed to an end face of the piston portion of the nozzle needle 19.
- the injector housing 10 encloses a high pressure chamber 31, in which a piezo actuator 32 is arranged with a coupler piston 33.
- a further slide sleeve 34 is guided axially displaceable.
- the further sliding sleeve 34 is biased by a further compression spring 35, so that the further sliding sleeve 34 presses with a further sealing edge against the actuator-side end face 13 of the intermediate plate 12.
- a coupler space 40 is formed within the further slide sleeve 34, to which the coupler piston 33 is exposed with an end face.
- a hydraulic throttle connection 41 is formed, which connects the control chamber 30 and the coupler chamber 40 hydraulically.
- the intermediate plate 12 is also at least one connecting bore 42, which establishes a hydraulic connection between the high-pressure chamber 31 and the nozzle needle pressure chamber 23.
- FIG. 2 shows a hydraulically high-pressure-tight connection between the injector housing 10 and the intermediate plate 12.
- the injector housing 10 has a raised annular projection 102 projecting from the end face 101 on an end face 101, which expediently has a chamfer 103 for reducing the engagement surface.
- the projection 102 forms a pressure chamber 31 enclosing, annular biting edge 50, which presses with an increased surface pressure on the actuator-side end face 13 of the intermediate plate 12 and thereby generates an at least partially plastic deformation of the surface during screwing by means of the clamping nut 16 on the actuator end face 13.
- FIG. 1 A further embodiment for forming a biting edge 50 is shown in FIG.
- an end face 111 of the nozzle body 11 is formed inclined towards the center line as a slight conical surface, so that at the end of the end face 111, an edge 112 forms, which includes an inner angle of less than 90 °.
- the edge 112 forms the biting edge 50, which presses on the nozzle needle-side end face 14 of the intermediate plate 12.
- an increased surface pressure generated by the edge 112 on the end face 14 of the intermediate plate 12 which leads to an at least partial plastic deformation on the end face 14 and thereby a high pressure-tight hydraulic connection between the nozzle body 11 and the intermediate plate 12th formed.
- a first biting edge 50 between the injector body 10 and the intermediate plate 12 and a second biting edge 50 as an edge 102 according to FIG. 3 is formed between the nozzle body 11 and the intermediate batten 12 ,
- This combination of differently configured biting edges 102, 112 is advantageous if the biting edges 102, 112 act on different diameters of the intermediate plate 12.
- a further embodiment is conceivable in that the raised projection 102 in FIG. 2 is joined together with the edge 112 in FIG. 3, wherein the edge 112 is formed by a conically or inclined end face on the adjacent contact surface 13. As a result, an even higher surface pressure occurs at the contact points of the two pressure bodies.
- the intermediate plate 12 is designed with means for preventing rotation, so that no rotation of the intermediate plate 12 during screwing with the clamping nut 16 occurs. This rotation can be achieved by force and / or positive locking.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Kraftstoffinjektoren für Brennkraftmaschinen weisen ein Gehäuse aus mindestens zwei Hochdruckkörper auf, die in axialer Richtung hydraulisch dichtend zusammengehalten werden. Ein derartiger Kraftstoffinjektor ist beispielsweise aus
DE 10 2004 005 452 A1 bekannt. Dabei umgibt ein Injektorkörper ein Hochdruckraum, in dem ein Piezo-Aktor angeordnet ist. In einem Düsenkörper ist eine Düsennadel geführt, die von einem Düsennadeldruckraum umgeben ist und vom Piezo-Aktor angesteuert wird. Zwischen Injektorgehäuse und dem Düsenkörper ist eine Zwischenplatte angeordnet, durch die eine hydraulische Drosselverbindung zum hydraulischen Verbinden eines Kopplerraums mit einem Steuerraum sowie hydraulische Verbindungskanäle zum hydraulischen Verbinden des Hochdruckraums der Injektorkörpers und des Düsennadeldruckraums des Düsenkörpers geführt sind. Der Düsenkörper und das Injektorgehäuse mit der dazwischen angeordneten Zwischenplatte sind mittels einer Spannmutter verschraubt, wobei an den Stirnflächen eine hydraulisch hochdruckdichte Verbindung vorliegen muss. - Aus
DE 198 27 628 A1 ist eine hochdruckdichte Verbindung zwischen Hockdruckkörpern eines Kraftstoffinjektors bekannt, bei der eine Stirnfläche des einen Hochruckkörpers mit einer erhabenen Fläche ausgeführt ist, so dass die erhabene Fläche eine reduzierte Oberfläche mit erhöhter Flächenpressung in Bezug zu der benachbarten Stirnfläche des anderen Hochdruckkörper ausbilden. - Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hochdruckdichte Verbindungen zwischen Hockdruckkörpern eine Kraftstoffinjektors zu schaffen, die einfach herzustellen ist. Die hochdruckdichte Verbindung soll insbesondere geeignet sein zum Abdichten für Kraftstoffinjektoren, die ohne ein Rücklaufsystem zur Ableitung von Lecköl auskommen.
- Die Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Ausbildung der Beißkante entsteht eine hohe Flächenpressung zwischen den abzudichtenden Flächen der benachbarten Hochdruckkörper, wobei die Beißkante direkt an einer der Stirnflächen mindestens eines benachbarten Hochdruckkörpers ausgebildet ist und zu einer zumindest teilweisen plastischen Verformung an der benachbarten Anlagefläche führt. Die Beißkante ermöglicht die Abdichtung von zwei Arten von Bauteilen zueinander und ist außerdem extrem Platz sparend.
- Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich. Vorteilhaft ist es, eine Kombination von verschieden ausgeführten Beißkanten an gegenüberliegenden Anlageflächen einer Zwischenplatte vorzusehen, wobei die Hochdruckkörper ein Injektorkörper und ein Düsenkörper des Kraftstoffinjektors sind und die Zwischenplatte zwischen beiden Körpern angeordnet ist. An einer Anlagefläche des Injektorkörpers ist eine erste Beißkante und an einer Anlagefläche des Düsenkörpers eine zweite Beißkante ausgebildet, wobei die erste Beißkante auf eine erste Stirnfläche des Zwischenkörpers und die zweite Beißkante auf eine gegenüberliegende zweite Stirnfläche des Drosselkörpers einwirkt und die beiden Beißkanten an unterschiedlichen Durchmessern der Zwischenplatte angreifen. Um eine Wölbung der Zwischenplatte zu vermeiden ist es besonders vorteilhaft, wenn die eine Beißkante an dem größeren Durchmesser durch einen ringförmig aus der Anlagefläche herausstehenden Ansatz gebildet ist und wenn die andere Beißkante an dem kleineren Durchmesser eine Kante ist, die durch eine geneigt verlaufende Anlagefläche bzw. Stirnfläche gebildet wird. Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, Mittel vorzusehen, dass beim Verschrauben mit der Spannmutter die Zwischenplatte ohne Verdrehung positioniert bleibt.
- Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
- Figur 1
- zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Kraftstoffinjektor,
- Figur 2
- einen vergrößerten Ausschnitt X gemäß einer ersten Ausführungsform einer Beißkante als Dichtelement und
- Figur 3
- einen vergrößerten Ausschnitt Y einer zweiten Ausführungsform zur Ausbildung einer Beißkante als Dichtelement.
- Der in Figur 1 dargestellte Kraftstoffinjektor weist ein Gehäuse bestehend aus beispielsweise drei Hochdruckkörpern auf, die im Inneren ein hydraulisches Medium, beispielsweise Dieselkraftstoff, hydraulisch dicht umschließen. Als Hochdruckkörper sind ein Injektorgehäuse 10, ein Düsenkörper 11 und eine dazwischen angeordnete Zwischenplatte 12 vorgesehen. Die Zwischenplatte 12 weist eine aktorseitige Stirnfläche 13 und eine düsennadelseitige Stirnfläche 14 auf, wobei die Stirnflächen 13, 14 Anlageflächen für die angrenzenden Stirnflächen der benachbarten Hochdruckkörper bilden. Die Stirnflächen von Injektorkörper 10 und Düsenkörper 11 bilden ihrerseits ebenfalls Anlageflächen für die angrenzenden Stirnflächen 13, 14 der benachbarten Zwischenplatte 12. Am Injektorgehäuse 10 ist ein Gewindeabschnitt 15 ausgebildet, auf den eine Spannmutter 16 aufschraubbar ist. Am Düsenkörper 11 ist ein Bund 17 ausgebildet, an dem die Spannmutter 16 angreift und durch Verschrauben den Düsenkörper 11 gegen die düsennadelseitige Stirnfläche 14 der Zwischenplatte 12 und das Injektorgehäuse 10 gegen die aktorseitige Stirnfläche 13 der Zwischenplatte 12 presst. Die durch das Verschrauben entstehende Pressung bildet eine hydraulisch hochdruckdichte Verbindung aus, die später in den Figuren 2 und 3 näher beschrieben wird.
- Im Düsenkörper 11 ist eine Führungsbohrung 18 ausgebildet, in der eine Düsennadel 19 axial verschiebbar geführt ist. Zwischen der Spitze der Düsennadel 19 und dem Düsenkörper 11 ist ein Dichtsitz 21 ausgebildet, dem in Einspritzrichtung im Düsenkörper 11 ausgebildete und im dem Brennraum hineinragende Einspritzdüsen 22 nachgeordnet sind. Dem Dichtsitz 21 ist im Düsenkörper 11 in Einspritzrichtung ein Düsennadeldruckraum 23 vorgelagert. An einem Kolbenabschnitt der Düsennadel 19 ist eine Schiebehülse 26 axial verschiebbar geführt. Die Schieberhülse 26 ist dabei mittels einer Druckfeder 27 vorgespannt und drückt mit einer Dichtfläche gegen die düsennadelseitige Stirnfläche 14 der Zwischenplatte 12. Dadurch bildet sich innerhalb der Schieberhülse 26 ein Steuerraum 30 aus, dem eine Stirnfläche des Kolbenabschnitts der Düsenadel 19 ausgesetzt ist.
- Das Injektorgehäuse 10 umschließt einen Hochdruckraum 31, in dem ein Piezo-Aktor 32 mit einem Kopplerkolben 33 angeordnet ist. Am Kopplerkolben 33 ist eine weitere Schieberhülse 34 axial verschiebbar geführt. Die weitere Schiebehülse 34 ist mittels einer weiteren Druckfeder 35 vorgespannt, so dass die weitere Schiebehülse 34 mit einer weiteren Dichtkante gegen die aktorseitige Stirnfläche 13 der Zwischenplatte 12 drückt. Dadurch bildet sich innerhalb der weiteren Schieberhülse 34 ein Kopplerraum 40 aus, dem der Kopplerkolben 33 mit einer Stirnfläche ausgesetzt ist.
- In der Zwischenplatte 12 ist eine hydraulische Drosselverbindung 41 ausgebildet, die den Steuerraum 30 und den Kopplerraum 40 hydraulisch verbindet. In der Zwischenplatte 12 befindet sich ferner mindestens eine Verbindungsbohrung 42, die eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hochdruckraum 31 und dem Düsennadeldruckraum 23 herstellt.
- Eine hydraulisch hochdruckdichte Verbindung zwischen dem Injektorgehäuse 10 und der Zwischenplatte 12 zeigt Figur 2. Dabei weist der Injektorgehäuse 10 an einer Stirnfläche 101 einen aus der Stirnfläche 101 herausstehenden erhabenen ringförmigen Ansatz 102 auf, der zweckmäßigerweise eine Fase 103 zur Verkleinerung der Angriffsfläche aufweist. Der Ansatz 102 bildet eine den Druckraum 31 umschließende, ringförmige Beißkante 50, die mit einer erhöhten Flächenpressung auf die aktorseitige Stirnfläche 13 der Zwischenplatte 12 drückt und dadurch an der aktorseitigen Stirnfläche 13 eine zumindest teilweise plastische Verformung der Oberfläche beim Verschrauben mittels der Spannmutter 16 erzeugt.
- Eine weitere Ausführungsform zur Ausbildung einer Beißkante 50 geht aus Figur 3 hervor. Hierbei ist eine Stirnfläche 111 des Düsenkörpers 11 zur Mittellinie hin schräg ansteigend als leichte konische Fläche ausgebildet, so dass sich am Ende der Stirnfläche 111 eine Kante 112 ausbildet, die einen inneren Winkel von kleiner als 90° einschließt. Die Kante 112 bildet dabei die Beißkante 50, die auf die düsennadelseitige Stirnfläche 14 der Zwischenplatte 12 drückt. Auch hier wird durch Verschrauben der Spannmutter 16 eine erhöhte Flächenpressung durch die Kante 112 an der Stirnfläche 14 der Zwischenplatte 12 erzeugt, die zu einer zumindest teilweisen plastischen Verformung an der Stirnfläche 14 führt und dadurch eine hochdruckdichte hydraulische Verbindung zwischen dem Düsenkörper 11 und der Zwischenplatte 12 ausbildet.
- Im vorliegenden Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffinjektors ohne Rücklaufsystem zum Ableiten von Lecköl ist eine erste Beißkante 50 als Ansatz 102 gemäß Figur 1 zwischen dem Injektorkörper 10 und der Zwischenplatte 12 und eine zweite Beißkante 50 als Kante 112 gemäß Figur 3 zwischen dem Düsenkörper 11 und der Zwischenlatte 12 ausgebildet. Diese Kombination von verschieden ausgeführten Beißkanten 102, 112 ist vorteilhaft, wenn die Beißkanten 102, 112 auf unterschiedliche Durchmesser der Zwischenplatte 12 einwirken.
- Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist denkbar, indem der erhabene Ansatz 102 in Figur 2 mit der Kante 112 in Figur 3 zusammengefügt wird, wobei die Kante 112 durch eine konisch bzw. geneigt verlaufende Stirnfläche an der benachbarten Anlagefläche 13 entsteht. Dadurch tritt eine noch höhere Flächenpressung an den Berührungsstellen der beiden Druckkörper auf.
- Zweckmäßigerweise ist die Zwischenplatte 12 mit Mitteln zur Verdrehsicherung ausgeführt, so dass kein Verdrehen der Zwischenplatte 12 beim Verschrauben mit der Spannmutter 16 auftritt. Diese Verdrehsicherung kann durch Kraft- und/oder Formschluss erreicht werden.
Claims (7)
- Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse aus mindestens zwei Hochdruckkörpern (10, 11, 12), die mindestens einen Druckraum (23, 31) umschließen und die zueinander mit Anlageflächen (13, 14, 101, 111) aneinander anliegen und die durch eine Spannvorrichtung (16) gegeneinander gepresst sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Anlageflächen (13, 14, 101, 111) eine den Druckraum (23, 31) umschlie-ßende Beißkante (50) aufweist, die auf die angrenzende Anlagefläche (13, 14, 101, 111) einwirkt.
- Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beißkante (50) durch einen aus der Anlagefläche (13, 14, 101, 111) herausstehenden ringförmig verlaufenden Ansatz (102) gebildet ist.
- Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (102) eine Fase (103) aufweist.
- Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beißkante (50) an der Anlagefläche (13, 14, 101, 111) durch einen geneigten Verlauf mindestens einer der Anlageflächen (13, 14, 101, 111) gebildet ist, so dass sich am Ende der Anlagefläche (13, 14, 101, 111) eine Kante (112) ausbildet, die einen inneren Winkel von kleiner als 90° besitzt.
- Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die eine der Anlageflächen (13, 14, 101, 111) eine erste Beißkante mit einem erhabenen Ansatz (102) und die andere der Anlagefläche (13, 14, 101, 111) eine Kante (112) als zweite Beißkante durch einen geneigten Verlauf mindestens einer der Anlageflächen (13, 14, 101, 111) aufweist, und dass beide Beißkanten aufeinander einwirken.
- Kraftstoffinjektoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckkörper ein Injektorkörper (10), ein Düsenkörper (12) und eine dazwischen angeordnete Zwischenplatte (13) sind, dass der Injektorkörper (11) eine erste Beißkante (50) und der Düsenkörper (11) eine zweite Beißkante (50) aufweist, und dass die erste Beißkante (50) auf eine erste Stirnfläche (13) des Zwischenkörpers (12) und die zweite Beißkante (50) auf eine gegenüberliegende zweite Stirnfläche (14) des Zwischenkörpers (12) einwirkt.
- Kraftstoffinjektoren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Beißkanten (50) an unterschiedlichen Durchmessern der Zwischenplatte (12) angreifen, dass die am größeren Durchmesser angreifende erste Beißkante durch einen aus der Anlagefläche (101) herausstehenden ringförmig verlaufenden Ansatz (102) gebildet ist und dass die am kleineren Durchmesser angreifende zweite Beißkante eine Kante (112) ist, die durch einen geneigten Verlauf der Anlagefläche (111) gebildet ist.
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