EP1843038A1 - Kraftstoffinjektor mit einer kegeligen Gehäusehochdruckdichtung - Google Patents

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EP1843038A1
EP1843038A1 EP06007432A EP06007432A EP1843038A1 EP 1843038 A1 EP1843038 A1 EP 1843038A1 EP 06007432 A EP06007432 A EP 06007432A EP 06007432 A EP06007432 A EP 06007432A EP 1843038 A1 EP1843038 A1 EP 1843038A1
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EP
European Patent Office
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fuel injector
pressure
sealing surfaces
housing
nozzle
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EP06007432A
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Jürgen Dick
Hellmut Freudenberg
Walter Dr. Meindl
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Original Assignee
Siemens AG
Continental Automotive GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a fuel injector having at least two cylindrical housing parts, which are joined together by means of a nozzle lock nut, according to the preamble of the main claim.
  • a fuel injector has a plurality of subassemblies which are assembled axially one above the other.
  • Such assemblies may be, for example, an injector housing and a nozzle housing held together by a nozzle lock nut.
  • the nozzle retaining nut is pushed over the nozzle housing as a union nut and firmly screwed to the injector housing.
  • the end faces of the two opposing housing parts are designed as sealing surfaces and are pressed together by the clamping force of the nozzle retaining nut.
  • a high pressure space e.g. Having fuel supply lines and / or pressure accumulator, formed, which is filled with fuel and in a diesel fuel injector of a common rail system may have a pressure of up to 2000 bar. Against this high pressure no leakage may occur at the end faces of the two assembled housing parts.
  • the invention has for its object to improve in a fuel injector, the high-pressure tightness of two abutting sealing surfaces of two housing parts. This object is achieved with the features independent claim.
  • the two abutting sealing surfaces of the two housing parts are conical or frustoconical.
  • the two sealing surfaces of the two housing parts are thus not manufactured at right angles to the longitudinal axis, but with a predetermined cone angle.
  • the two sealing surfaces are convex / concave flush or conical / convex contiguous.
  • the two housing parts are placed on each other with the help of the cone and pressed firmly together by the high torque of the nozzle lock nut.
  • the upper housing has a softer material or a thinner wall thickness than the lower housing part, then the upper housing part will expand somewhat more than the lower housing part when there is a pressure increase inside the fuel injector in the radial direction. Due to the high biasing force of the nozzle lock nut, however, both housing parts are fixed in this position so that their relative position to one another no longer shift after the high pressure has dropped can. This ensures that no relative displacement can occur between the two sealing surfaces of the two housing parts.
  • the high-pressure seal is therefore wear-free and reliable high-pressure-tight.
  • the sealing surfaces are formed rounded one another.
  • conical sealing surfaces can be easily formed on any housing parts.
  • a reliable high-pressure seal can also be achieved in this way between the injector housing and a further module, for example in the case of an inserted housing plate for the lever translator.
  • the high-pressure seal can be carried out in particular in a fuel injector, which has no leakage oil return.
  • a fuel injector which has no leakage oil return.
  • the high-pressure space in the interior of the fuel injector is made relatively large, so that the high-pressure seal is also exposed to particularly high loads.
  • Another aspect of the invention is that in the construction and in the design of the fuel injector it is no longer necessary to pay close attention to the fact that the wall thicknesses in the high-pressure region are the same as possible for you and for the material involved. This results in a much greater latitude for the designer in the design of the injector design.
  • the fuel injector 1 shows a detail of a longitudinal section through a fuel injector 1.
  • the fuel injector 1 is part of a common rail injection system, which is particularly suitable for diesel engines or gasoline engines.
  • the fuel injector 1 is formed without leakage oil return.
  • the fuel injector 1 is applicable to all types of fuel injectors.
  • a piezoelectric actuator 3 is arranged in the upper part of FIG.
  • the piezoelectric actuator 3 is arranged in a central bore of the fuel injector 1 such that upon electrical excitation, its bottom plate can expand downwards, while its top plate (not shown in Figure 1) is fixedly connected to an injector 2. If the excitation voltage is switched off, then the lower part of the piezoelectric actuator 3 retracts back to its original position.
  • a hydraulic longitudinal compensation 10 is arranged in the central bore of the further below the bottom plate of the piezoelectric actuator 3.
  • the hydraulic longitudinal compensation 10 causes changes in length of the actuator as a result of temperature changes, aging, wear, etc. are compensated automatically by hydraulic means, so that always the full stroke of the piezoelectric actuator 3 is available.
  • the hydraulic longitudinal compensation 10 is pressed by means of a compression spring 11, which is supported at its upper end against the injector 2, down.
  • a lever translator 15 is arranged such that the change in length of the piezoelectric actuator 3 can be transmitted to the lever translator 15.
  • the lever translator 15 has two essential tasks to fulfill.
  • the hydraulic lever translator 15 is intended to increase the stroke of the piezoelectric actuator 3, which is usually of the order of magnitude of 50 to 80 ⁇ m. As a result, the opening travel of a nozzle needle 7 can be increased.
  • a second task for the lever translator 15 is also that the lever translator 15 is simultaneously designed as a Hubumnovaer.
  • the Hubumrocker causes the downward length alignment of the piezoelectric actuator 3 is converted into a lifting movement for the nozzle needle 7, which is directed upward.
  • the lever translator 15 is essentially a pressure lever 19, to which the pressure force of the piezoelectric actuator 3 by means of the hydraulic longitudinal compensation 10 can be transmitted.
  • the pressure lever 19 is arranged transversely in the central bore of the actuator housing 2.
  • the pressure lever 19 is supported with its right part on a fixed support block 14.
  • the fixed support block 14 is formed angularly, with its free leg engages in a groove of a nozzle needle 7, which at the shaft of the nozzle needle 7 slightly below the The head is arranged in a ring shape.
  • the free leg of the support block 14 bears against the groove of the nozzle needle 7 at the top.
  • the left part of the pressure lever 19 is designed to be movable. Below the left part of the pressure lever 19, a rocker arm 16 is arranged, which is in operative connection with the movable part of the pressure lever 19. The rocker arm 16 is guided with its free leg into the groove of the nozzle needle 7 and designed such that the nozzle needle 7 is lifted from its valve seat when the piezoelectric actuator 3 is actuated while the pressure lever 19 presses on the rocker arm 16.
  • a housing part 5 is arranged below the lever translator 15, a housing part 5 is arranged.
  • the lower end of the nozzle housing 6 is formed with spray holes which are opened when the piezoelectric actuator 3 is actuated or closed when the control is switched off (not shown in FIG. 1).
  • a nozzle needle spring 13 is additionally arranged coaxially around the nozzle needle 7, which on the one hand against a lower end face of the housing part 5 and with its second end against a pressure surface of the nozzle needle. 7 supports and presses the nozzle needle 7 in the direction of its valve seat down.
  • the nozzle housing 6, the housing part 5 arranged above it and the injector housing 2 are held together with a nozzle retaining nut 4, wherein the nozzle retaining nut 4 is guided from below over the nozzle housing 6 and is firmly screwed to an external thread of the injector housing 2.
  • the housing part 5 is formed as a housing plate.
  • the housing part may be formed, for example, as a needle guide body or the like.
  • a high-pressure chamber 9 is formed, which is filled with fuel, diesel oil or gasoline.
  • the high pressure in the high pressure chamber 9 is generated by a pressure pump of the common rail injection system (not shown in Figure 1), wherein the fuel from the high pressure pump via corresponding channels of the fuel injector 1 to the high pressure chamber 9 and on to the nozzle tip of the nozzle housing 6 is performed ,
  • the high-pressure chamber is limited on the one hand to the outside through the wall of the cylinder-shaped injector 2 upwards.
  • the high-pressure chamber is bounded on the one hand by the shaft of the nozzle needle 7. Furthermore, there is a lateral boundary of the high-pressure chamber 9 through the wall of the cylinder-shaped housing part. 5
  • the lower end face of the fuel injector 2 which rests on the upper end face of the housing part 5, formed as a high-pressure seal 12. Since there is a fuel pressure inside the high-pressure chamber 9, in particular in the case of a diesel injector of up to 2000 bar, this high-pressure seal 12 must be designed to be particularly reliable and safe. In particular, it must be ensured that the high-pressure seal 12 is wear-free and durable, in particular if the wall thicknesses of the two assembled housing parts 2.5 are different degrees or if different rigid materials are used.
  • the wall thickness of the injector 2 is formed thinner than that of the housing part 5.
  • Figure 2 shows a section of the high-pressure seal 12, as in the longitudinal section of Figure 1 on the right side is shown.
  • the wall thickness d1 of the injector housing 2 is smaller than the wall thickness d2 of the housing part 5.
  • Both housing parts 2, 5 are compressed by the nozzle lock nut 4 on the upper sealing surface 8a of the injector housing 2 and the lower sealing surface 8b of the housing part 5 by the bias of the nozzle lock nut 4.
  • the two pressure surfaces 8a, 8b are formed conically with a cone angle ⁇ .
  • the conical or rounded design of the high pressure seal 12 is one aspect of the invention.
  • the cone angle ⁇ is formed so that the component with the thinner wall thickness or the weaker stiffness can not withstand pressure relief. As shown in Figures 1 and 2, the cone angle ⁇ is formed leading downward. As a result, the injector housing 2 with the smaller wall thickness d1 can expand outward when the pressure rises, thereby sliding on the sealing surfaces 8a, 8b. Due to the high clamping force P v of the nozzle retaining nut 4, the two sealing surfaces 8a, 8b of the two housing parts 2, 5 are fixed in this position.
  • the clamping force P v of the nozzle lock nut 4 continues to act in the axial direction to the fuel injector 1 on the two sealing surfaces 8 a, 8 b.
  • the cone angle ⁇ a stronger contraction of the wall of the injector 2 in the continued existing clamping force P v of the nozzle lock nut 4 prevents.
  • the result is that the high-pressure seal 12 is completely free of wear and reliably sealed high pressure-tight. Even with aging or temperature changes, a shift of the two sealing surfaces, 8a, 8b to each other can not form.
  • the cone angle ⁇ is preferably formed depending on the application and the prevailing fuel pressure between 10 and 20 °.
  • FIG 3 shows an alternative embodiment of the sealing surfaces 8a, 8b of Figure 2 with rounded sealing surfaces 8a ', 8b'.
  • the concave sealing surface 8a ' is flush with the convex sealing surface 8b'.
  • Both sealing surfaces preferably have the same radius R.
  • the sealing effect corresponds to the o.g. Version with conical sealing surfaces.
  • the radius of the convex sealing surface 8b ' is slightly smaller than the radius of the concave sealing surface 8a', so that the better tighten the sealing surfaces and a sealing ring with increased surface pressure arises.
  • FIG. 4 shows an alternative embodiment of the sealing surfaces 8a, 8b from FIG. 2 with a convex sealing surface 8d with a radius R1 and a conical sealing surface 8c resting thereon.
  • this version can also be the Tighten sealing surfaces better. The result is a sealing ring with increased surface pressure.

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Abstract

Kraftstoffinjektor, bei dem wenigstens zwei zylinderförmige Gehäuseteile (2,5) an ihren Dichtflächen (8a,8b) mittels einer Düsenspannmutter (4) zusammengefügt sind, um einen mit Kraftstoff gefüllten Hochdruckraum (9) hochdruckfest abzudichten, wird vorgeschlagen, die Dichtflächen (8a,8b) der beiden Gehäuseteile kegelig auszuführen. Dazu werden die beiden Dichtflächen (8a,8b) mit einem vorgegebenen Kegelwinkel (±) passend zueinander ausgeführt. Beim Druckaufbau kann sich dann das weniger steife Gehäuseteil (2) stärker ausdehnen und wird durch die axiale Spannkraft (P v ) der Düsenspannmutter (4) in dieser Position fixiert, auch wenn der Hochdruck wieder abfällt. Eine weitere relative Verschiebung der beiden Dichtflächen ist dann nicht mehr möglich, so dass die Hochdruckdichtung (12) dauerhaft sicher ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor, der wenigstens zwei zylinderförmige Gehäuseteile aufweist, die mittels einer Düsenspannmutter zusammengefügt sind, nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits bekannt, dass ein Kraftstoffinjektor mehrere Baugruppen aufweist, die axial übereinander liegend zusammengefügt sind. Solche Baugruppen können beispielsweise ein Injektorgehäuse und ein Düsengehäuse sein, die durch eine Düsenspannmutter zusammengehalten werden. Dabei wird in der Regel die Düsenspannmutter als Überwurfmutter über das Düsengehäuse geschoben und mit dem Injektorgehäuse fest verschraubt. Die Stirnflächen der beiden sich gegenüber liegenden Gehäuseteile sind als Dichtflächen ausgebildet und werden durch die Spannkraft der Düsenspannmutter zusammengepresst. Im Inneren des Kraftstoffinjektors ist ein Hochdruckraum, z.B. Kraftstoffzulaufleitungen und/oder Druckspeicher aufweisend, ausgebildet, der mit Kraftstoff gefüllt ist und bei einem Diesel-Kraftstoffinjektor eines Common-Rail-Systems einen Druck von bis zu 2000 bar aufweisen kann. Gegen diesen hohen Druck darf an den Stirnflächen der beiden zusammengefügten Gehäuseteile keine Undichtheit auftreten.
  • Bisher wurde dieses Problem dadurch gelöst, dass die Stirnflächen der beiden zusammenzufügenden Gehäuseteile winkelig und planparallel ausgeführt wurden. Es hat sich jedoch herausgestellt, dass sich insbesondere bei unterschiedlich dicken Gehäusewandungen oder einer ungleichen Materialsteifigkeit der beiden Gehäuseteile relative Verschiebungen an den Stirnflächen beziehungsweise an den Dichtflächen ergeben können. Die unterschiedlichen Verschiebungen entstehen durch eine unterschiedliche radiale Maerialausdehnung, insbesondere wenn im Hochdruckraum Druckänderungen auftreten.
  • Bisher wurde dieses Problem dadurch gelöst, dass die Wandstärken im Bereich der Hochdruckdichtung möglichst gleich stark gewählt wurden. Des weiteren wurde für jedes Gehäuseteil ein Material mit gleicher Steifigkeit verwendet, damit keine relativen radialen Ausdehnungen an den Stirnflächen der sich gegenüberliegenden Gehäuseteile entstehen können. Allerdings ergibt sich dabei der Nachteil, dass durch die zuvor genannten Bedingungen die Konstruktion des Kraftstoffinjektors in seinem Design beeinträchtigt wird.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Kraftstoffinjektor die Hochdruckdichtheit an zwei aneinander stoßenden Dichtflächen zweier Gehäuseteile zu verbessern. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen unabhängigen Anspruchs gelöst.
  • Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, dass die beiden aneinander stoßenden Dichtflächen der beiden Gehäuseteile konisch bzw. kegelstumpfförmig ausgebildet sind. Die beiden Dichtflächen der beiden Gehäuseteile werden somit nicht rechtwinklig zur Längsachse gefertigt, sondern mit einem vorgegebenen Kegelwinkel.
    Alternativ sind die beiden Dichtflächen konvex/konkav bündig oder konisch/konvex aneinanderliegend ausgebildet.
  • Dadurch kann in vorteilhafter Weise einerseits eine sichere Zentrierung der beiden Gehäuseteile erzielt werden. Andererseits werden die beiden Gehäuseteile mit Hilfe der Kegel aufeinander gesetzt und durch das hohe Anzugsmoment der Düsenspannmutter fest aufeinandergepresst. Wenn zum Beispiel das obere Gehäuse ein weicheres Material oder eine dünnere Wandstärke aufweist als das untere Gehäuseteil, dann wird sich das obere Gehäuseteil bei einem Druckanstieg im Innern des Kraftstoffinjektors in radialer Richtung etwas stärker ausdehnen als das untere Gehäuseteil. Durch die hohe Vorspannkraft der Düsenspannmutter werden beide Gehäuseteile jedoch in dieser Position fixiert, so dass sich deren relative Position zueinander nach Abfall des Hochdrucks nicht mehr verschieben kann. Dadurch ist gewährleistet, dass zwischen den beiden Dichtflächen des beiden Gehäuseteile keine relative Verschiebung entstehen kann. Die Hochdruckdichtung ist daher verschleißfrei und zuverlässig hochdruckdicht. Alternativ sind die Dichtflächen gerundet aufeinander liegend ausgebildet.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Kraftstoffinjektors gegeben. Als besonders vorteilhaft wird dabei angesehen, dass der Kegelwinkel so ausgebildet ist, dass in Verbindung mit der Vorspannkraft die beiden Dichtflächen sicher fixiert sind.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, dass die kegeligen Dichtflächen an beliebigen Gehäuseteilen sehr einfach ausgebildet werden können. Insbesondere kann auf diese Weise auch zwischen dem Injektorgehäuse und einer weiteren Baugruppe, beispielsweise bei einer eingefügten Gehäuseplatte für den Hebelübersetzer eine zuverlässige Hochdruckdichtung erreicht werden.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung wird auch darin gesehen, dass die Hochdruckdichtung insbesondere bei einem Kraftstoffinjektor durchführbar ist, der keinen Leckölrücklauf aufweist. Bei einem solchen Kraftstoffinjektor ist der Hochdruckraum im Innern des Kraftstoffinjektors verhältnismäßig groß ausgebildet ist, so dass auch die Hochdruckdichtung besonders starken Belastungen ausgesetzt ist.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung besteht darin, dass bei der Konstruktion und im Design des Kraftstoffinjektors nicht mehr so gründlich darauf geachtet werden muss, dass die Wandstärken im Hochdruckbereich für die beteiligten Gehäuseteile möglichst exakt gleich dich und bezüglich des Materials gleichartig ausgebildet sind. Dadurch ergibt sich für den Konstrukteur ein wesentlich größerer Spielraum bei der Auslegung des Injektordesigns.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
    • Figur 1 zeigt ausschnittsweise einen Längsschnitt eines Kraftstoffinjektors und
    • Figur 2 zeigt ausschnittsweise ein Detailbild einer Hochdruckdichtfläche.
    • Figur 3 zeigt eine alternative Ausformung der Dichtflächen aus Figur 2.
    • Figur 4 zeigt eine alternative Ausformung der Dichtflächen aus Figur 2.
  • Figur 1 zeigt ausschnittsweise einen Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor 1. Der Kraftstoffinjektor 1 ist Teil eines Common-Rail-Einspritzsystems, das insbesondere für Dieselmotoren oder Benzinmotoren verwendbar ist. In einer besonderen Ausführungsform ist der Kraftstoffinjektor 1 ohne Leckölrücklauf ausgebildet. In alternativer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kraftstoffinjektor 1 für alle Arten von Kraftstoffinjektoren anwendbar ist.
  • Wie aus der Figur 1 weiter entnehmbar ist, ist im oberen Teil der Figur 1 ein piezoelektrischer Aktor 3 angeordnet. Der piezoelektrische Aktor 3 ist in einer zentralen Bohrung des Kraftstoffinjektors 1 derart angeordnet, dass bei elektrischer Erregung sich seine Bodenplatte nach unten hin ausdehnen kann, während seine Kopfplatte (in Figur 1 nicht dargestellt) mit einem Injektorgehäuse 2 fest verbunden ist. Wird die Erregungsspannung abgeschaltet, dann zieht sich der untere Teil des piezoelektrischen Aktors 3 wieder in seine Ausgangsposition zurück.
  • In der zentralen Bohrung ist des weiteren unterhalb der Bodenplatte des piezoelektrischen Aktors 3 ein hydraulischer Längsausgleich 10 angeordnet. Der hydraulische Längsausgleich 10 bewirkt, dass Längenänderungen des Aktors infolge von Temperaturänderungen, Alterung, Verschleiß etc. auf hydraulischem Wege automatisch ausgeglichen werden, so dass stets der volle Hub des piezoelektrischen Aktors 3 nutzbar ist. Der hydraulische Längsausgleich 10 wird mittels einer Druckfeder 11, die sich an ihrem oberen Ende gegen das Injektorgehäuse 2 abstützt, nach unten gedrückt.
  • Unterhalb des hydraulischen Längsausgleichs 10 ist ein Hebelübersetzer 15 derart angeordnet, dass die Längenänderung des piezoelektrischen Aktors 3 auf den Hebelübersetzer 15 übertragen werden kann. Der Hebelübersetzter 15 hat zwei wesentliche Aufgaben zu erfüllen. Einerseits soll der hydraulische Hebelübersetzer 15 den Hub des piezoelektrischen Aktors 3, der üblicherweise in der Größenordnung von 50 bis 80 µm liegt, vergrößern. Dadurch kann der Öffnungsweg einer Düsennadel 7 vergrößert werden. Eine zweite Aufgabe für den Hebelübersetzer 15 besteht auch darin, dass der Hebelübersetzer 15 gleichzeitig als Hubumkehrer ausgebildet ist. Der Hubumkehrer bewirkt, dass die nach unten gerichtete Längenausrichtung des piezoelektrischen Aktors 3 in eine Hubbewegung für die Düsennadel 7 umgesetzt wird, die nach oben gerichtet ist.
  • Zur Umkehrung des Aktorhubs weist der Hebelübersetzer 15 im wesentlichen einen Druckhebel 19 aus, auf den die Druckkraft des piezoelektrischen Aktors 3 mit Hilfe des hydraulischen Längsausgleichs 10 übertragen werden kann. Der Druckhebel 19 ist querliegend in der zentralen Bohrung des Aktorgehäuses 2 angeordnet.
  • Wie in Figur 1 dargestellt ist, stützt sich der Druckhebel 19 mit seinem rechten Teil auf einen festen Auflageblock 14 ab. Der feste Auflageblock 14 ist winkelförmig ausgebildet, wobei sein freier Schenkel in eine Nut einer Düsennadel 7 eingreift, die am Schaft der Düsennadel 7 etwas unterhalb des Kopfendes ringförmig angeordnet ist. Im nicht angesteuerten Zustand, wenn die Düsenadel 7 auf ihrem Ventilsitz aufliegt und dadurch die im unteren Teil des Düsengehäuses 6 angeordneten Spritzlöcher verschließt (in Figur 1 nicht dargestellt), liegt der freie Schenkel des Auflageblocks 14 oben an der Nut der Düsennadel 7 an.
  • Der linke Teil des Druckhebels 19 ist beweglich ausgebildet. Unterhalb des linken Teils des Druckhebels 19 ist ein Kipphebel 16 angeordnet, der mit dem beweglichen Teil des Druckhebels 19 in Wirkverbindung steht. Der Kipphebel 16 ist mit seinem freien Schenkel in die Nut des Düsennadel 7 geführt und derart ausgebildet, dass die Düsenadel 7 von ihrem Ventilsitz abgehoben wird, wenn der piezoelektrische Aktor 3 betätigt wird und dabei der Druckhebel 19 auf den Kipphebel 16 drückt.
  • Unterhalb des Hebelübersetzers 15 ist ein Gehäuseteil 5 angeordnet. Darunter befindet sich ein Düsengehäuse 6, in dem die Düsennadel 7 zentral geführt wird. Vollständigkeitshalber wird darauf hingewiesen, dass das untere Ende des Düsengehäuses 6 mit Spritzlöchern ausgebildet ist, die bei Ansteuerung des piezoelektrischen Aktors 3 geöffnet bzw. bei Abschaltung der Ansteuerung geschlossen werden (in Figur 1 nicht dargestellt). Zur Sicherstellung, dass die Düsennadel 7 im nicht angesteuerten Zustand die Düsennadel hochdruckdicht verschließt, ist zusätzlich um die Düsennadel 7 herum eine Düsennadelfeder 13 koaxial angeordnet, die sich einerseits gegen eine untere Stirnfläche des Gehäuseteils 5 und mit ihrem zweiten Ende gegen eine Druckfläche der Düsennadel 7 abstützt und dabei die Düsennadel 7 in Richtung ihres Ventilsitzes nach unten drückt.
  • Das Düsengehäuse 6, das darüber angeordnete Gehäuseteil 5 und das Injektorgehäuse 2 werden mit einer Düsenspannmutter 4 zusammengehalten, wobei die Düsenspannmutter 4 von unten über das Düsengehäuse 6 geführt wird und mit einem Außengewinde des Injektorgehäuses 2 fest verschraubt wird.
  • Das Gehäuseteil 5 ist als Gehäuseplatte ausgebildet. Alternativ kann das Gehäuseteil beispielsweise auch als Nadelführungskörper oder dergleichen ausgebildet sein.
  • Im Bereich des Hebelübersetzers 15 ist ein Hochdruckraum 9 ausgebildet, der mit Kraftstoff, Dieselöl oder Benzin gefüllt ist. Der Hochdruck im Hochdruckraum 9 wird durch eine Druckpumpe des Common-Rail-Einspritzsystems (in Figur 1 nicht dargestellt) erzeugt, wobei der Kraftstoff von der Hochdruckpumpe über entsprechende Kanäle des Kraftstoffinjektors 1 bis zum Hochdruckraum 9 und weiter bis zur Düsenspitze des Düsengehäuses 6 geführt wird. Der Hochdruckraum wird einerseits nach außen hin durch die Wandung des zylinderförmig ausgebildeten Injektorgehäuses 2 nach oben hin begrenzt. Nach unten hin wird der Hochdruckraum einerseits durch den Schaft der Düsennadel 7 begrenzt. Des weiteren erfolgt eine seitliche Begrenzung des Hochdruckraums 9 durch die Wandung des zylinderförmig ausgebildeten Gehäuseteils 5.
  • Wie Figur 1 weiter entnehmbar ist, ist die untere Stirnfläche des Kraftstoffinjektors 2, die auf der oberen Stirnfläche des Gehäuseteils 5 aufliegt, als Hochdruckdichtung 12 ausgebildet. Da im Innern des Hochdruckraums 9 ein Kraftstoffdruck, insbesondere bei einem Dieselinjektor von bis zu 2000 bar herrscht, muss diese Hochdruckdichtung 12 besonders zuverlässig und sicher ausgeführt werden. Insbesondere muss sichergestellt sein, dass die Hochdruckdichtung 12 verschleißfrei und dauerhaft ausgebildet ist, insbesondere wenn die Wandstärken der beiden zusammengefügten Gehäuseteile 2,5 unterschiedlich stark sind oder wenn unterschiedliche steife Materialien verwendet werden.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Wandstärke des Injektorgehäuses 2 dünner ausgebildet als die des Gehäuseteils 5. In Figur 2 ist dieser Zusammenhang noch einmal dargestellt. Figur 2 zeigt einen Ausschnitt mit der Hochdruckdichtung 12, wie sie in dem Längsschnitt der Figur 1 auf der rechten Seite dargestellt ist. Die Wandstärke d1 des Injektorgehäuses 2 ist kleiner als die Wandstärke d2 des Gehäuseteils 5. Beide Gehäuseteile 2, 5 werden durch die Düsenspannmutter 4 an der oberen Dichtfläche 8a des Injektorgehäuses 2 und der unteren Dichtfläche 8b des Gehäuseteils 5 durch die Vorspannung der Düsenspannmutter 4 zusammengepresst. Wie in Figur 1 dargestellt ist, zeigen die beiden gegeneinander gerichteten dicken Pfeile im Ausschnitt A, dass die Spannkraft Pv der Düsenspannmutter 4 in Achsrichtung wirkt und dadurch die beiden Dichtflächen 8a, 8b zusammengepresst werden. Auf die beiden Dichtflächen 8a, 8b wirkt jedoch auch der Kraftstoffhochdruck im Hochdruckraum 9. Aufgrund des sehr hohen Kraftstoffdrucks im Hochdruckraum 9 wird die Gehäusewand des Injektorgehäuses 2 radial auseinander gedrückt. Da der Hochdruck auch auf die Gehäusewand des Gehäuseteils 5 einwirkt, wird auch dieses Gehäuse auseinander gedrückt. Dieses ist symbolhaft durch die beiden unterschiedlichen langen Doppelpfeile P1 und P2 dargestellt. Aufgrund der unterschiedlichen Wandstärken d1 bzw. d2 werden auch die beiden Gehäuseteile 2, 5 unterschiedlich stark auseinander gedrückt. Dieses ist symbolisch durch die unterschiedlichen Längen der beiden Pfeile P1 und P2 wieder gegeben.
  • Um zu verhindern, dass bei Druckwechseln sich die beiden Gehäuseteile 2, 5 an ihren Dichtflächen 8a, 8b gegeneinander verschieben können, ist vorgesehen, dass die beiden Druckflächen 8a, 8b kegelig mit einem Kegelwinkel α ausgebildet sind.
  • Im folgenden wird die Funktionsweise der Hochdruckdichtung näher erläutert.
  • Die kegelige oder gerundete Ausführung der Hochdruckdichtung 12 ist ein Aspekt der Erfindung. Der Kegelwinkel α wird dabei so ausgebildet, dass sich das Bauteil mit der dünneren Wandstärke bzw. der schwächeren Steifigkeit bei Druckentlastung nicht zurückziehen kann. Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, ist der Kegelwinkel α nach unten führend ausgebildet. Dadurch kann sich das Injektorgehäuse 2 mit der geringeren Wandstärke d1 bei Druckanstieg nach außen ausdehnen und gleitet dabei auf den Dichtflächen 8a, 8b. Durch die hohe Spannkraft Pv der Düsenspannmutter 4 werden die beide Dichtflächen 8a, 8b der beiden Gehäuseteile 2, 5 in dieser Position fixiert.
  • Bei Druckentlastung wirkt die Spannkraft Pv der Düsenspannmutter 4 weiterhin in axialer Richtung zum Kraftstoffinjektor 1 auf die beiden Dichtflächen 8a, 8b. Bei Druckentlastung in dem Hochdruckraum 9 kann zwischen den beiden Dichtflächen 8a, 8b keine relative Bewegung zueinander stattfinden, da der Kegelwinkel α ein stärkeres Zusammenziehen der Wandung des Injektorgehäuses 2 bei der weiterhin bestehen Spannkraft Pv der Düsenspannmutter 4 verhindert. Die Folge ist, dass die Hochdruckdichtung 12 völlig verschleißfrei und zuverlässig hochdruckdicht abgedichtet ist. Auch bei einer Alterung oder Temperaturwechseln kann sich eine Verschiebung der beiden Dichtflächen, 8a, 8b zueinander nicht ausbilden. Der Kegelwinkel α wird vorzugsweise je nach Anwendung und dem vorherrschenden Kraftstoffdruck zwischen 10 und 20° ausgebildet.
  • Figur 3 zeigt eine alternative Ausführung der Dichtflächen 8a, 8b aus Figur 2 mit gerundeten Dichtflächen 8a', 8b'. Die konkave Dichtfläche 8a' liegt bündig an der konvexen Dichtfläche 8b' an. Beide Dichtflächen weisen vorzugsweise den gleichen Radius R auf. Die Dichtwirkung entspricht der o.g. Ausführung mit konischen Dichtflächen.
  • Alternativ ist der Radius der konvexen Dichtfläche 8b'etwas kleiner als der Radius der konkaven Dichtfläche 8a', so dass die sich die Dichtflächen besser verspannen und ein Dichtring mit erhöhter Flächenpressung entsteht.
  • Figur 4 zeigt eine alternative Ausführung der Dichtflächen 8a, 8b aus Figur 2 mit einer konvexen Dichtfläche 8d mit einem Radius R1 und einer darauf aufliegenden konischen Dichtfläche 8c. In dieser Ausführung lassen sich ebenfalls die Dichtflächen besser verspannen. Es ergibt sich ein Dichtring mit erhöhter Flächenpressung.

Claims (11)

  1. Kraftstoffinjektor, mit wenigstens zwei vorzugsweise zylinderförmigen Gehäuseteilen (2,5) und mit einer Spanneinrichtung (4), vorzugsweise einer Düsenspannmutter (4), wobei die beiden Gehäuseteile (2,5) axial übereinanderliegend angeordnet sind und wobei zwei angrenzenden Stirnflächen der beiden Gehäuseteile (2,5) zumindest teilweise als Dichtflächen (8a,8b) für einen mit Kraftstoff gefüllten Hochdruckraum (9) hochdruckdicht ausgebildet sind und mittels der Spanneinrichtung (4) fest zusammengepresst sind, dadurch gekennzeichnet, dass
    - die beiden aufeinander liegenden Dichtflächen (8a,8b) konisch mit einem vorgegebenen Kegelwinkel (α) oder
    - konvex/konkav (8b',8a') vorzugsweise mit einem vorgegebenen Radius (R) bündig aneinander liegend oder
    - konisch/konvex aneinanderliegend ausgebildet sind.
  2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel (α) derart ausgebildet ist, dass bei Betrieb des Kraftstoffinjektors (1) die Dichtflächen durch zumindest einmaliges unter Druck setzen des Kraftstoffinjektors - vorzugsweise liegt der Druck im Bereich des maximal zulässigen Betriebsdruck des Kraftstoffinjektors - so miteinander verspannt sind, dass bei einem späteren Druckwechsel im Hochdruckraum (9) keine gegenseitige Verschiebung der beiden Dichtflächen zueinander (8a,8b) erfolgt.
  3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäuseteile (2,5) mit einem unterschiedlich steifen Material ausgebildet sind.
  4. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gehäuseteile (2,5) eine unterschiedlich große Wandstärke (d1,d2) aufweisen.
  5. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kegelwinkel (α) derart ausgebildet ist, dass beim ersten Druckanstieg in dem Hochdruckraum (9) sich das Gehäuseteil (2) mit der geringeren Wandstärke oder des weniger steifen Materials radial nach außen ausdehnt.
  6. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtflächen (8a,8b) an einem Injektorgehäuse (2) und einer Gehäuseplatte (5) oder einem Düsengehäuse (6) angeordnet sind.
  7. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffinjektor (1) ohne Leckölrücklauf ausgebildet ist.
  8. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffinjektor (1) einen hydraulischen Längsausgleich (10) und/oder einen Hebelübersetzer (15) zur Betätigung einer Düsennadel (7) aufweist.
  9. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffinjektor (1) für ein Common Rail Einspritzsystem ausgebildet ist.
  10. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffinjektor (1) einen piezoelektrischen Aktor (3) aufweist, der im Hochdruckraum (9) angeordnet und zur Einspritzung von Dieselöl oder Benzin aktivierbar ist.
  11. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die kegelstumpfförmigen (8a, 8b) um wenige Grad so zueinander geneigt sind oder dass die konvex/konkav ausgebildeten Dichtflächen (8a',8b') einen so leicht voneinander abweichenden Radius (R) aufweisen, dass in einem ringförmigen Dichtbereich die Dichtwirkung erhöht ist.
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