EP1921306A2 - Düsenkörper mit Speicherbohrungen - Google Patents
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- EP1921306A2 EP1921306A2 EP07116187A EP07116187A EP1921306A2 EP 1921306 A2 EP1921306 A2 EP 1921306A2 EP 07116187 A EP07116187 A EP 07116187A EP 07116187 A EP07116187 A EP 07116187A EP 1921306 A2 EP1921306 A2 EP 1921306A2
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- EP
- European Patent Office
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- nozzle body
- fuel injector
- storage volume
- fuel
- spaces
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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
- F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
- F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
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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
- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/31—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements
- F02M2200/315—Fuel-injection apparatus having hydraulic pressure fluctuations damping elements for damping fuel pressure fluctuations
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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
- F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
- F02M2200/40—Fuel-injection apparatus with fuel accumulators, e.g. a fuel injector having an integrated fuel accumulator
Definitions
- the holding bodies of the previously used fuel injectors are exposed to a high pressure level, as a rule to the system pressure level of more than 1600 bar. Consequently, in the case of the storage bores formed in the holding body of a fuel injector, problems of strength occur in the region of bore cuts in the holding body of the fuel injector, which can have a negative influence on its long-term load capacity, taking into account the peak pressures that occur.
- the valve plate For connecting the at least one storage bore, which is provided in the holding body of the fuel injector, there is either the possibility to design the valve plate so that it has on its side facing the holding body at the point where the storage bore in the holding body, corresponding additional holes.
- the connection to the high pressure feedthrough in the valve plate is achieved in this case via a throttle bore in each additional hole; and alternatively, it is possible to provide the valve plate on its side facing the holding body, at the point where sit in the holding body, the storage holes to be provided with throttle grooves, which then the connection to the high pressure feedthrough in the valve plate is achieved.
- the throttling grooves can also be provided in the holding body.
- valve plate The modification of the valve plate is only the connection of the storage hole to the high pressure side. Due to the fact that bore intersections are realized within the fuel injector, these are mechanically reinforced by using a different material with regard to their continuous load capacity.
- the nozzle body of a fuel injector is generally the component in which the injection openings at the combustion chamber end of the fuel injector releasing or occluding, preferably needle-shaped injection valve member is slidably received in the vertical direction. Due to the simple geometry of the nozzle body of the fuel injector, storage bores, for example, can be distributed in a circular manner in a region of thicker wall thickness of the nozzle body. For this purpose, an upper annular surface of the nozzle body offers, which can be screwed in the mounted state of the fuel injector with the holding body of the fuel injector by a union nut or nozzle retaining nut.
- the plurality, substantially circular formed in the material of the nozzle body storage holes, which have seen each other small distance in the circumferential direction, directly to the held in the holding body, and standing under high system pressure fuel are connected. Due to the laying of the at least one storage bore in the nozzle body of the fuel injector, the impairments of the fatigue strength in the region of the holding body associated with the bore intersections are avoided.
- the solution proposed by the invention in which the at least one storage bore is laid in the nozzle body to equip in previously memoryless trained fuel injectors by simply replacing with the inventively proposed nozzle body with a storage volume, which the aforementioned multiple injections and the required Provision of a pressurized fuel system under system pressure allows.
- a memory end plate covering the nozzle body needs, following the solution proposed according to the invention, not to be provided with additional holes to ensure their connection to the mounted with the nozzle body holding body, also a special material selection, which takes into account the complex geometry of Bohrungsverschneidungen, no longer necessary.
- the proposed solution according to the invention also has the advantage that in a region with thicker material thickness of the nozzle body as inventively proposed arranged storage holes to the axial length of the nozzle body and thus depending on the depth of the axially extending in the nozzle body storage holes, the stored therein storage volume of system pressure Increase fuel.
- the storable storage volume inventively proposed fuel injector can be realized by inserting a memory extension serving as an auxiliary storage, the e.g. can be installed between the nozzle body and the storage volume drain body.
- Figure 1 shows a nozzle body of a fuel injector according to the prior art.
- FIG. 1 shows a nozzle body 30 of a fuel injector 10.
- a preferably needle-shaped injection valve member 12 in the vertical direction is movable up and down.
- the preferably needle-shaped injection valve member 12 releases at least one injection opening 14 at the combustion chamber end nozzle body 30 or closes it.
- a seat 16 is formed at the combustion chamber end of the nozzle body 30, in which the preferably needle-shaped injection valve member 12 is provided for closing the at least one injection opening 14.
- the injection valve member 12 has a shim 20 on which a guided on a pin 22 biasing spring 18 is supported, via which preferably the needle-shaped injection valve member 12 is placed in the seat 16.
- the inventively proposed increase in the storage volume can be realized in actuated by a solenoid valve fuel injectors or primarily in fuel injectors, which are directly or indirectly actuated by means of a piezoelectric actuator.
- the nozzle body 30 is formed in the region of the cavity 36 in a second increased wall thickness 34 in comparison to a first wall thickness 32.
- Figure 2 shows a plan view of the nozzle body shown in Figure 1 of a fuel injector according to the prior art.
- FIG. 2 shows that the nozzle body 30 has an end face 54 on its side facing away from the combustion chamber-side end.
- the end face 54 surrounds the component 24 shown in Figure 2 circular.
- FIG. 3 shows a section through the nozzle body proposed according to the invention for a fuel injector.
- the nozzle body is formed in a second, increased wall thickness 34 in the region of the cavity 36, which is filled on the inlet side with fuel under system pressure.
- the second wall thickness 34 of the nozzle body 30 exceeds the first wall thickness 32 of the nozzle body 30 in the area that below the shim 20 on the preferably needle-shaped injection valve member 12 is located.
- the nozzle body 30 proposed according to the invention comprises an additional storage volume 42.
- the storage volume 42 comprises the spaces 44 and 46, respectively, in the sectional plane of the nozzle body 30 in FIG. 3, which are designed as bores in this embodiment variant ,
- the spaces 44, 46 extend from the end face 54 of the nozzle body 30 in the direction of the combustion chamber end of the nozzle body 30.
- two spaces 44, 46 are dargterrorism, which are opposite each other.
- the spaces 44, 46 shown in FIG. 3 are distributed along a pitch circle 52 on the end face 54 of the nozzle body 30. Along this pitch circle 52 a plurality of circumferentially spaced apart spaces can be performed.
- each of these blind bores can have a bore diameter 48 in the range of a few millimeters, with each of the spaces 44 designed as bores , 46 can be made at a depth 50 that is, for example, in the range of 10 mm and more.
- Such a trained, additional storage volume 42 in the nozzle body 30, disposed around the cavity 36 in the nozzle body 30, can absorb a fuel volume in the order of more than 300 mm 3 , so that for multiple injections in accordance with the invention proposed nozzle body 30 of the fuel injector 10 a sufficient, under Systemtik standing fuel volume can be stored.
- the end face 54 of the nozzle body 30 is covered by a preferably disc-shaped storage end plate 40 at the end facing away from the at least one injection opening 14.
- the fuel injector is one which can be actuated via a piezoactuator which is accommodated in the head region of the fuel injector, then the annular space extending around a spring plate 24 (in the case of a fuel injector with piezoactuator actuation) is in direct communication with the high-pressure bore extending in the injector body and is filled over this.
- the storage volume 42 communicates with this annulus via the at least one radial recess 56 and the at least one rectangular groove 58 in connection.
- the preferably designed as bores first and second spaces 44, 46, 46.n are hydraulically connected to each other via the peripheral recess 60, which is preferably formed as a circular groove 62.
- nozzle body 30 proposed according to the invention as shown in the sectional views in FIG. 3, deep hole bores in the holding body of the fuel injector 10, which is mounted above the nozzle body 30 on the fuel injector 10, can advantageously be avoided, in which, as a rule, a bore ground which is difficult to machine arises. Furthermore, by laying the storage volume 42 as shown in FIG. 3 into the nozzle body 30, it can be avoided that strength problems in the area of bore intersections and unsuitable bore ground in the holding body occur.
- connection of the storage volume 42 of the nozzle body 30 shown in Figure 3 to the holding body can be carried out in an advantageous manner via the memory end plate 40, which is generally disc-shaped.
- the connection of the storage volume 42 in the nozzle body 30 can be seen in the illustration according to FIG.
- FIG. 4 shows the plan view of the nozzle body of the fuel injector proposed according to the invention before drilling.
- FIG. 5 shows a plan view of the nozzle body of the fuel injector proposed according to the invention.
- FIG. 5 shows that a number of spaces 44, 46, 46.n are introduced into the end face 54, formed in the second raised wall thickness 34.
- the plurality of spaces 44, 46, 46.n are arranged on the front side 54 of the nozzle body 30 along a pitch circle 52 whose pitch circle diameter is identified by reference numeral 53. From the illustration according to FIG. 5, it can be seen that the individual spaces 44, 46 46.n each have a bore diameter 48 and are embodied in the bore depth 50 shown in FIG.
- the pitch circle 52 extends essentially in the middle of the end face 54 of the nozzle body 30.
- the individual spaces 44, 46 are preferably designed as bores starting from the "three o'clock" position in a first angular position 64, in a second angular position 66 and in a third angular position 68 are arranged.
- the jump in relation to the arrangement angle between the second angular position 66 and the third angular position 66 results from the contour formed in the wall of the nozzle body 30.
- a fourth angular position 70 in a fifth angular position 72, in a sixth angular position 74, in a seventh angular position 76, in an eighth angular position 78, in a ninth angular position 80 and arranged in a tenth angular position 82.
- the angular jump between the tenth angular position 82 and the first angular position 64 results from the contour in the lateral surface of the nozzle body 30 mentioned at the beginning. From the top view according to FIG. in that spaces 44, 46 46.n in the end face 54 of the nozzle body 30, which are designed as bores, communicate with one another via the circumferential recess 60 extending in the circumferential direction, which is preferably designed as a circular groove 62.
- a radial recess 56 In addition, compare detail X, of the first bore 44 in the second angular position 66, a radial recess 56.
- a circumferential recess 60 connects the individual spaces 44, 46, 46.n within the storage volume 42 with each other.
- the radial recess 56 serves to connect the additional storage volume 42 to the cavity 36, both for its filling during the injection pauses and for stabilizing the injection process, i. the actual function of the additional storage volume 42.
- the serving as a throttle at least one radial recess 56 may be formed one or more times in the end face 54.
- the radial recess 56 can also open into the at least one circumferential recess 60.
- the task of the radial recess 60 is to provide a throttle connection between the storage volume 42 and the cavity 36.
- the at least one formed in the end face 54 of the nozzle body 30 radial recess 56 is preferably designed as a rectangular groove 58.
- Each of the illustrated in Figure 5, preferably designed as bores spaces 44, 46 46.n is connected via such a radial recess 56 with the cavity 36 in connection, so that the storage volume 42, given by the number of spaces along the pitch circle 52, with can be filled under system pressure fuel.
- the circumferential recess 60 shown in detail Y which is preferably formed as a circular groove 62.
- the individual chambers 44, 46, 46.n of the storage volume 42 are also filled via the circular groove 62 in the nozzle body 30 of the fuel injector 10 proposed according to the invention.
- the radial recess 56 is preferably designed as a rectangular groove 58, with a depth 86 and a width 88 in the order of 0.15 mm.
- the bore diameter 48 of all preferably designed as bores spaces 44, 46, 46.n is on the order of a few millimeters.
- Detail Y is shown that the preferably formed as a circular groove 62 circumferential recess 60 has a depth 86 and a width 88 in the order of 0.15 mm.
- radial recesses 56 can each extend. Via the circumferential recess 60, which extends along the pitch circle 52, the spaces 44, 46, 46.n, which are preferably in the form of bores, are filled with the fuel under system pressure.
- the at least one radial recess 56 and the circumferential recess 60 run in the end face 54 of the nozzle body 30.
- the at least one radial recess 56 and the peripheral recess 60 act upon the chambers 44, 46 which are preferably formed as bores , 46.n in the nozzle body 30 with fuel under system pressure, can alternatively also be formed on the underside of the storage end plate 40 resting on the end face 54 of the nozzle body, as shown in FIG.
- the hydraulic connection of the storage volume 42 takes place by means of production technology simple rectangular grooves 58 or circular grooves 62, as shown in the embodiment variant according to FIG.
- FIG. 6 shows a variant embodiment of the solution proposed according to the invention, in which a substantially sleeve-shaped extension part 90 has at least one first space 44 and at least one second space 46 of an enlarged storage volume 84.
- the extension part 90 shown in FIG. 6 can, for example, be applied in a simple manner to increase the storage volume 42 on a nozzle body 30.
- an increase in the storage volume 42 to an increased storage volume 84 can be achieved on the one hand in the case of fuel injectors 10 which have the nozzle body 30 proposed according to the invention, and on the other hand, a nozzle body 30 can also be retrofitted without a storage volume as shown in FIG be equipped with an additional storage volume 84.
- the extension part 90 shown in Figure 6 is preferably formed sleeve-shaped, wherein the darg Congressen in Figure 6 spaces 44, 46 along the pitch circle diameter 53 of the pitch circle 52 - as shown in Figure 5 - run.
- the cavity of the extension part 90 is designated, which is aligned with the cavity 46 in the upper region of the nozzle body 30.
- FIGS. 3 which has a substantially disc-shaped design, and the at least one radial recess 56 and the peripheral recess 60 formed on the underside of the storage end plate 40, and the at least one radial recess 56 and the peripheral recess 60, respectively, shown in FIG on the end face 54 of the storage body 30, the storage volume 42 can be connected in a particularly simple manner to the prevailing in the holding body of the fuel injector 10 system pressure.
- a further possible embodiment is given by the spaces 44, 46, 46.n, whose function has been explained above and which represent the storage volume 42 or the increased storage volume 84, the storage volume 42 or 84 to realize by a circumferential, annular recess around the cavity 36 in the nozzle body 30.
- a continuous storage volume 42 can be executed in the region of the nozzle body 30 which is formed in the second, increased wall thickness 34.
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Abstract
Description
- Bei Kraftstoffinjektoren, die zum Beispiel mittels eines Piezoaktors oder mittels eines Magnetventils angesteuert werden, lassen sich Mehrfacheinspritzungen realisieren. Insbesondere bei Kraftstoffinjektoren, die mittels eines Piezofaktors betätigbar sind, werden zur Bevorratung von Kraftstoff im Kraftstoffinjektor und zur Realisierung von Mehrfacheinspritzungen und zur Verringerung von unstetig verlaufenden Einspritzmengen bei unterschiedlichen zeitlichen Einspritzabständen Speicherbohrungen im Injektorhaltekörper ausgebildet. In der Regel sind diese Speicherbohrungen im Haltekörper des Kraftstoffinjektors als Tieflochbohrungen ausgebildet sind und weisen eine nur aufwendig zu bearbeitenden Bohrungsboden auf.
- Da die Kraftstoffinjektoren zum Beispiel in Hochdruckspeichereinspritzsystemen (Common-Rail) eingesetzt werden, sind die Haltekörper der bisher eingesetzten Kraftstoffinjektoren einem hohen Druckniveau, in der Regel dem Systemdruckniveau von mehr als 1600 bar ausgesetzt. Bei den bisher ausgeführten, im Haltekörper eines Kraftstoffinjektors ausgebildeten Speicherbohrungen stellen sich demzufolge Festigkeitsprobleme im Bereich von Bohrungsveschneidungen im Haltekörper des Kraftstoffinjektors ein, die dessen Dauerbelastbarkeit unter Berücksichtigung der auftretenden Spitzendrücke negativ beeinflussen können.
- Zur Anbindung der mindestens einen Speicherbohrung, die im Haltekörper des Kraftstoffinjektors vorgesehen ist, besteht entweder die Möglichkeit, die Ventilplatte so auszugestalten, dass diese auf ihrer dem Haltekörper zugewandten Seite an der Stelle, an der im Haltekörper die Speicherbohrung sitzen, korrespondierende zusätzliche Bohrungen aufweist. Die Anbindung an die Hochdruckdurchführung in der Ventilplatte wird in diesem Falle über eine Drosselbohrung in jeder Zusatzbohrung erreicht; und alternativ dazu besteht die Möglichkeit, die Ventilplatte auf ihrer dem Haltekörper zugewandten Seite, an der Stelle, an der im Haltekörper die Speicherbohrungen sitzen, mit Drosselnuten zu versehen, mit denen dann die Anbindung an die Hochdruckdurchführung in der Ventilplatte erreicht wird. Gemäß dieser alternativen Ausführungsvariante können die Drosselnuten auch im Haltekörper vorgesehen sein.
- Die Modifikation der Ventilplatte dient lediglich der Anbindung der Speicherbohrung an die Hochdruckseite. Aufgrund des Umstandes, dass innerhalb des Kraftstoffinjektors Bohrungsverschneidungen verwirklicht sind, werden diese durch Einsatz eines anderen Werkstoffes hinsichtlich ihrer Dauerbelastbarkeit mechanisch verstärkt.
- Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, mindestens eine, bisher im Haltekörper eines Kraftstoffinjektors ausgebildete Speicherbohrung in den Düsenkörper zu verlegen. Bei dem Düsenkörper eines Kraftstoffinjektors handelt es sich in der Regel um das Bauteil, in welchem das Einspritzöffnungen am brennraumseitigen Ende des Kraftstoffinjektors freigebende oder verschließende, bevorzugt nadelförmig ausgebildete Einspritzventilglied in vertikaler Richtung verschiebbar aufgenommen ist. Aufgrund der einfachen Geometrie des Düsenkörpers des Kraftstoffinjektors können Speicherbohrungen zum Beispiel kreisförmig verteilt in einem Bereich dickerer Wandstärke des Düsenkörpers ausgeführt werden. Dazu bietet sich eine obere Ringfläche des Düsenkörpers an, die im montierten Zustand des Kraftstoffinjektors mit dem Haltekörper des Kraftstoffinjektors durch eine Überwurfmutter oder Düsenspannmutter verschraubbar ist.
- In einer bevorzugten Ausführungsvariante können die mehreren, im wesentlichen kreisförmig im Material des Düsenkörpers ausgebildeten Speicherbohrungen, die voneinander geringen Abstand in Umfangsrichtung gesehen aufweisen, direkt an den im Haltekörper vorgehaltenen, und unter hohem Systemdruck stehenden Kraftstoff angebunden werden. Aufgrund der Verlegung der mindestens einen Speicherbohrung in den Düsenkörper des Kraftstoffinjektors werden, die mit den Bohrungsverschneidungen einhergehenden Beeinträchtigungen der Dauerfestigkeit im Bereich des Haltekörpers vermieden.
- Darüber hinaus ist es möglich, die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung, bei der die mindestens eine Speicherbohrung in den Düsenkörper verlegt ist, bei bisher speicherlos ausgebildeten Kraftstoffinjektoren durch einfaches Auswechseln mit dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Düsenkörper mit einem Speichervolumen auszustatten, was die eingangs erwähnten Mehrfacheinspritzungen und die dafür erforderliche Bevorratung eines unter Systemdruck stehenden Kraftstoffvorrates ermöglicht. Eine den Düsenkörper abdeckende Speicherabschlussplatte braucht, der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, nicht mit zusätzlichen Bohrungen versehen zu werden, um deren Anbindung an den mit dem Düsenkörper montierten Haltekörper zu gewährleisten, ferner ist eine besondere Werkstoff auswahl, die der komplexen Geometrie der Bohrungsverschneidungen Rechnung trägt, nicht mehr erforderlich.
- Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung bietet weiterhin den Vorteil, die in einem Bereich mit dickerer Materialstärke des Düsenkörpers wie erfindungsgemäß vorgeschlagen angeordneten Speicherbohrungen an die axiale Länge des Düsenkörpers anzupassen und somit je nach Tiefe der axial im Düsenkörper verlaufenden Speicherbohrungen, das darin bevorratbare Speichervolumen von unter Systemdruck stehenden Kraftstoff zu erhöhen. Das bevorratbare Speichervolumen erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kraftstoffinjektor, kann andererseits durch Einfügen einer als Zusatzspeicher dienenden Speicherverlängerung realisiert werden, die z.B. zwischen dem Düsenkörper und dem Speichervolumenabflusskörper eingebaut werden kann.
- Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
- Es zeigen:
- Figur 1
- einen Schnitt durch einen aus dem Stand der Technik bekannten Düsenkörper,
- Figur 2
- eine Draufsicht auf die obere Ringfläche des Düsenkörpers und einer Speicherabschlussplatte,
- Figur 3
- einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäß vorgeschlagenen Düsenkörper
- Figur 4
- eine Draufsicht auf den erfindungsgemäß modifizierten Düsenkörper vor Bearbeitung
- Figur 5
- eine Darstellung des Bohrbildes auf der oberen Stirnfläche des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Düsenkörpers und
- Figur 6
- die schematisch dargestellte verlängerte Speicherbohrungen im Düsenkörper.
- Figur 1 zeigt einen Düsenkörper eines Kraftstoffinjektors gemäß des Standes der Technik.
- Der Darstellung gemäß Figur 1 ist ein Düsenkörper 30 eines Kraftstoffinjektors 10 zu entnehmen. Im Düsenkörper 30 ist ein bevorzugt nadelförmig ausgebildetes Einspritzventilglied 12 in vertikaler Richtung auf und ab bewegbar. Das bevorzugt nadelförmig ausgebildete Einspritzventilglied 12 gibt mindestens eine Einspritzöffnung 14 am brennraumseitigen Ende Düsenköpers 30 frei oder verschließt diese. Dazu ist am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 30 ein Sitz 16 ausgebildet, in welchen das bevorzugt nadelförmig ausgebildete Einspritzventilglied 12 zum Verschließen der mindestens einen Einspritzöffnung 14 gestellt wird. Das Einspritzventilglied 12 weist eine Ausgleichsscheibe 20 auf, an dem sich eine an einem Zapfen 22 geführte Vorspannfeder 18 abstützt, über welche das bevorzugt das nadelförmig ausgebildete Einspritzventilglied 12 in den Sitz 16 gestellt wird. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vergrößerung des Speichervolumens kann in mittels eines Magnetventils betätigten Kraftstoffinjektoren oder in erster Linie in Kraftstoffinjektoren realisiert werden, die mittels eines Piezoaktors direkt oder indirekt betätigbar sind.
- An der Umfangsfläche des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilgliedes 12 befindet sich unterhalb der Ausgleichsscheibe 20, an dem sich die Vorspannfeder 18 abstützt, mindestens eine freie Fläche 26, die zum Beispiel als Anschliff gestaltet werden kann und über welche unter Systemdruck stehender Kraftstoff von einem Hohlraum 36 innerhalb des Düsenkörpers 30 entlang eines Ringspaltes 28 dem brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 30 zuströmt.
- Der Düsenkörper 30 ist in dem Bereich des Hohlraumes 36 in einer zweiten erhöhten Wanddicke 34 im Vergleich zu einer ersten Wanddicke 32 ausgebildet.
- Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf den in Figur 1 dargestellten Düsenkörper eines Kraftstoffinkjektors gemäß dem Stand der Technik.
- Aus der Darstellung gemäß Figur 2 geht hervor, dass der Düsenkörper 30 an seiner dem brennraumseitigen Ende abgewandten Seite eine Stirnfläche 54 aufweist. Die Stirnfläche 54 umschließt das in Figur 2 dargestellte Bauteil 24 kreisförmig.
- Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Düsenkörper für einen Kraftstoffinjektor.
- Aus der Darstellung gemäß Figur 3 ist entnehmbar, dass der Düsenkörper im Bereich des Hohlraumes 36, der zulaufseitig mit unter Systemdruck stehenden Kraftstoff befüllt wird, in einer zweiten, erhöhten Wandstärke 34 ausgebildet ist. Die zweite Wandstärke 34 des Düsenkörpers 30 übersteigt die erste Wandstärke 32 des Düsenkörpers 30 in dem Bereich, der unterhalb der Ausgleichsscheibe 20 an dem bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilglied 12 liegt.
- Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Düsenkörper 30 umfasst ein zusätzliches Speichervolumen 42. In der in Figur 3 dargestellten Ausführungsvariante des Düsenkörpers 30 umfasst das Speichervolumen 42 die in der Schnittebene des Düsenkörpers 30 in Figur 3 liegenden Räume 44 bzw. 46, die in dieser Ausführungsvariante als Bohrungen ausgeführt sind. Die Räume 44, 46 erstrecken sich von der Stirnseite 54 des Düsenkörpers 30 in Richtung des brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 30. In der in Figur 3 dargestellten Schnittebene des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Düsenkörpers 30 sind zwei Räume 44, 46 dargstellt, die einander gegenüber liegen. Die in Figur 3 dargestellten Räume 44, 46 liegen entlang eines Teilkreises 52 an der Stirnseite 54 des Düsenkörpers 30 verteilt. Entlang dieses Teilkreises 52 können mehrere in Umfangsrichtung voneinander beabstandete Räume ausgeführt werden. Werden zum Beispiel entlang des Teilkreises 52 gemäß der Darstellung in Figur 3 zehn Räume angeordnet, die aus fertigungstechnischen Gründen einfach als Sacklochbohrungen ausgeführt sind, so kann jede dieser Sacklochbohrungen einen Bohrungsdurchmesser 48 im Bereich von wenigen Millimetern aufweisen, wobei jeder der als Bohrungen ausgeführten Räume 44, 46 in einer Tiefe 50 ausgeführt werden kann, die zum Beispiel im Bereich von 10 mm und mehr liegt.
- Ein derart ausgebildetes, zusätzliches Speichervolumen 42 im Düsenkörper 30, angeordnet um den Hohlraum 36 im Düsenkörper 30, vermag ein Kraftstoffvolumen in der Größenordnung von mehr als 300 mm3 aufzunehmen, so dass für Mehrfacheinspritzungen im erfindungsgemäß vorgeschlagenen Düsenkörper 30 des Kraftstoffinjektors 10 ein ausreichendes, unter Systemdruck stehenden Kraftstoffvolumen bevorratet werden kann.
- Aus der Darstellung gemäß Figur 3 geht hervor, dass die Stirnseite 54 des Düsenkörpers 30 an dem der mindestens einen Einspritzöffnung 14 abgewandten Ende durch eine bevorzugt scheibenförmig ausgebildete Speicherabschlussplatte 40 überdeckt ist. Handelt es sich bei dem Kraftstoffinjektor um einen solchen, der über einen Piezoaktor betätigbar ist, der im Kopfbereich des Kraftstoffinjektors aufgenommen ist, so steht der sich um einen Federteller 24 (bei Kraftstoffinjektor mit Piezoaktorbetätigung) erstreckende Ringraum direkt mit der im Injektorkörper verlaufenden Hochdruckbohrung in Verbindung und wird über diese befüllt. Das Speichervolumen 42 steht mit diesem Ringraum über die mindestens eine Radialausnehmung 56 und die mindestens eine Rechtecknut 58 in Verbindung. Die bevorzugt als Bohrungen ausgebildeten ersten und zweiten Räume 44, 46, 46.n stehen über die Umfangsausnehmung 60, die bevorzugt als kreisförmig verlaufende Nut 62 ausgebildet ist, hydraulisch miteinander in Verbindung.
- Durch den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Düsenkörper 30 gemäß der Schnittdarstellungen in Figur 3 können in vorteilhafter Weise Tieflochbohrungen im Haltekörper des Kraftstoffinjektors 10, der oberhalb des Düsenkörpers 30 am Kraftstoffinjektor 10 montiert wird, vermieden werden, bei denen in der Regel ein nur schwer bearbeitbarer Bohrungsgrund entsteht. Des Weiteren kann durch die Verlegung des Speichervolumens 42 gemäß der Darstellung in Figur 3 in den Düsenkörper 30 vermieden werden, dass Festigkeitsprobleme im Bereich von Bohrungsverschneidungen und ungeeignetem Bohrungsgrund im Haltekörper auftreten.
- Die Anbindung des in Figur 3 dargestellten Speichervolumens 42 des Düsenkörpers 30 an den Haltekörper kann in vorteilhafter Weise über die Speicherabschlussplatte 40 erfolgen, die in Regel scheibenförmig ausgebildet ist. Die Anbindung des Speichervolumens 42 im Düsenkörper 30 lässt sich der Darstellung gemäß Figur 5 entnehmen.
- Figur 4 zeigt die Draufsicht auf den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Düsenkörper des Kraftstoffinjektors vor dem Bohren.
- Aus der Darstellung gemäß Figur 4 geht hervor, dass in diesem Zustand des Düsenkörpers 30 vor Einbringen der das Speichervolumen 42 darstellenden Räume 44, 46, 46.n, die Stirnseite 54 des Düsenkörpers 30 plan verläuft. Im Bereich der Stirnseite 54 ist der Düsenkörper 30 in der zweiten, im Vergleich zu ersten Wanddicke 32, erhöhten Wanddicke 34 ausgebildet. In die Stirnseite 54 des Düsenkörpers 30 werden mehrere, entlang eines Teilkreises angeordnete, voneinander getrennte Räume eingebracht, die in fertigungstechnisch vorteilhafter Weise als Bohrungen ausgeführt werden, wie in Figur 5 dargestellt.
- Der Darstellung gemäß Figur 5 ist eine Draufsicht auf den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Düsenkörper des Kraftstoffinjektors zu entnehmen.
- Figur 5 zeigt, dass in die Stirnseite 54, ausgebildet in der zweiten erhöhten Wanddicke 34, eine Anzahl von Räumen 44, 46, 46.n eingebracht sind. Die mehreren Räume 44, 46, 46.n sind an der Stirnseite 54 des Düsenkörpers 30 entlang eines Teilkreises 52 angeordnet, dessen Teilkreisdurchmesser durch Bezugszeichen 53 identifiziert ist. Aus der Darstellung gemäß Figur 5 geht hervor, dass die einzelnen Räume 44, 46 46.n jeweils einen Bohrungsdurchmesser 48 aufweisen und in der in Figur 3 dargestellten Bohrungstiefe 50 ausgeführt sind. Der Teilkreis 52 verläuft im wesentlichen in der Mitte der Stirnfläche 54 des Düsenkörpers 30.
- Aus der Darstellung gemäß Figur 5 ist entnehmbar, dass die einzelnen Räume 44, 46 46.n bevorzugt ausgeführt als Bohrungen, ausgehend von der "Drei Uhr"-Lage in einer ersten Winkellage 64, in einer zweiten Winkellage 66 und in einer dritten Winkellage 68 angeordnet sind. Der Sprung in Bezug auf den Anordnungswinkel zwischen der zweiten Winkellage 66 und der dritten Winkellage 66 ergibt sich durch in der Wand des Düsenkörpers 30 ausgebildete Kontur.
- Des weiteren sind an der Stirnseite 54 des Düsenkörpers 30 gemäß der vorgeschlagenen Erfindung weitere Räume in einer vierten Winkellage 70, in einer fünften Winkellage 72, in einer sechsten Winkellage 74, in einer siebten Winkellage 76, in einer achten Winkellage 78, in einer neunten Winkellage 80 sowie in einer zehnten Winkellage 82 angeordnet.
- Wie im Zusammenhang mit der zweiten und dritten Winkellage 66, 68 bereits erwähnt, entsteht der Winkelsprung zwischen der zehnten Winkellage 82 und der ersten Winkellage 64 durch die eingangs genannte Kontur in der Mantelfläche des Düsenkörpers 30. Aus der Draufsicht gemäß Figur 5 geht zudem hervor, dass als Bohrungen ausgeführte Räume 44, 46 46.n in der Stirnseite 54 des Düsenkörpers 30 über die sich in Umfangsrichtung erstreckende Umfangsausnehmung 60, die bevorzugt als Kreisnut 62 ausgebildet ist, miteinander in Verbindung stehen.
- Darüber hinaus erstreckt sich, vergleiche Detail X, von der ersten Bohrung 44 in der zweiten Winkellage 66 eine Radialausnehmung 56. Eine Umfangsausnehmung 60 verbindet die einzelnen Räume 44, 46, 46.n innerhalb des Speichervolumens 42 miteinander. Die Radialausnehmung 56 dient der Anbindung des zusätzlichen Speichervolumens 42 an den Hohlraum 36, sowohl zu dessen Befüllung während der Einspritzpausen als auch zur Stabilisierung des Einspritzvorganges, d.h. der eigentlichen Funktion des zusätzlichen Speichervolumens 42. Die als Drossel dienende mindestens eine Radialausnehmung 56 kann ein- oder mehrfach in der Stirnseite 54 ausgebildet sein. Die Radialausnehmung 56 kann auch in die mindestens eine Umfangsausnehmung 60 münden. Aufgabe der Radialausnehmung 60 ist es, eine Drosselverbindung zwischen dem Speichervolumen 42 und dem Hohlraum 36 bereitzustellen.
- Aus dem Detail X geht hervor, dass die mindestens eine in der Stirnseite 54 des Düsenkörpers 30 ausgebildete Radialausnehmung 56 bevorzugt als Rechtecknut 58 ausgeführt ist. Jeder der in Figur 5 dargestellten, bevorzugt als Bohrungen ausgebildeten Räume 44, 46 46.n steht über eine derartige Radialausnehmung 56 mit dem Hohlraum 36 in Verbindung, so dass das Speichervolumen 42, gegeben durch die Anzahl der entlang des Teilkreises 52 dargestellten Räume, mit unter Systemdruck stehenden Kraftstoff befüllt werden kann. Darüber hinaus verläuft im Teilkreisdurchmesser 53 die in Detail Y dargestellte Umfangsausnehmung 60, die bevorzugt als Kreisnut 62 ausgebildet ist. Auch über die Kreisnut 62 erfolgt eine Befüllung der einzelnen Räume 44, 46, 46.n des Speichervolumens 42 im erfindungsgemäß vorgeschlagenen Düsenkörper 30 des Kraftstoffinjektors 10.
- Detail X ist entnehmbar, dass die Radialausnehmung 56 bevorzugt als Rechtecknut 58 ausgeführt ist, mit einer Tiefe 86 und einer Breite 88 in der Größenordnung von 0,15 mm. Der Bohrungsdurchmesser 48 sämtlicher bevorzugt als Bohrungen ausgebildeter Räume 44, 46, 46.n liegt in der Größenordnung weniger Millimeter. Detail Y ist entnehmbar, dass die bevorzugt als Kreisnut 62 ausgebildete Umfangsausnehmung 60 eine Tiefe 86 und eine Breite 88 in der Größenordnung von 0,15 mm, aufweist.
- Von der Stirnseite 54 von einem jeden der Räume 44, 46, 46.n, angeordnet in den Winkellagen 64 bis 82, können jeweils Radialausnehmungen 56 verlaufen. Über die Umfangsausnehmung 60, die sich entlang des Teilkreises 52 erstreckt, werden die bevorzugt in Gestalt von Bohrungen ausgebildeten Räume 44, 46, 46.n mit dem unter Systemdruck stehenden Kraftstoff befüllt.
- In der in Figur 5 dargestellten Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Düsenkörpers 30 verlaufen die mindestens eine Radialausnehmung 56 sowie die Umfangsausnehmung 60 in der Stirnseite 54 des Düsenkörpers 30. Die mindestens eine Radialausnehmung 56 sowie die Umfangsausnehmung 60 zur Beaufschlagung der bevorzugt als Bohrungen ausgebildeten Räume 44, 46, 46.n im Düsenkörper 30 mit unter Systemdruck stehenden Kraftstoff, können alternativ auch an der auf der Stirnseite 54 des Düsenkörpers aufliegenden Unterseite der Speicherabschlussplatte 40 gemäß der Darstellung in Figur 3 ausgebildet werden. Die hydraulische Anbindung des Speichervolumens 42 erfolgt über fertigungstechnisch einfach herzustellende Rechtecknuten 58 bzw. Kreisnuten 62, wie in der Ausführungsvariante gemäß Figur 5 dargestellt.
- Figur 6 zeigt eine Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung, bei welcher ein im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildetes Verlängerungsteil 90 mindestens einen ersten Raum 44 sowie mindestens einem zweiten Raum 46 eines vergrößerten Speichervolumens 84 aufweist. Das in Figur 6 dargestellte Verlängerungsteil 90 kann zum Beispiel in einfacher Weise zur Vergrößerung des Speichervolumens 42 auf einem Düsenkörper 30 aufgebracht werden. Dadurch kann einerseits bei Kraftstoffinjektoren 10, die den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Düsenkörper 30 aufweisen, eine Vergrößerung des Speichervolumens 42 auf ein vergrößertes Speichervolumen 84 erreicht werden, andererseits kann auch ein Düsenkörper 30 gemäß der Darstellung in Figur 1 ohne Speichervolumen nachträglich mit einem zusätzlichen Speichervolumen 84 ausgestattet werden. Das in Figur 6 dargestellte Verlängerungsteil 90 wird bevorzugt hülsenförmig ausgebildet, wobei die in Figur 6 dargstellten Räume 44, 46 entlang des Teilkreisdurchmesser 53 des Teilkreises 52 - wie in Figur 5 dargestellt - verlaufen.
- Mit Bezugszeichen 36 ist der Hohlraum des Verlängerungsteiles 90 bezeichnet, der zu dem Hohlraum 46 im oberen Bereich des Düsenkörpers 30 fluchtet.
- Über die in Figur 3 dargestellte Speicherabschlussplatte 40, die im wesentlichen scheibenförmig ausgebildet ist und die an der Unterseite der Speicherabschlussplatte 40 ausgebildete mindestens eine Radialausnehmung 56 bzw. die Umfangsausnehmung 60 sowie die in Figur 5 dargestellte Ausbildung der mindestens einen Radialausnehmung 56 bzw. der Umfangsausnehmung 60 an der Stirnseite 54 des Speicherkörpers 30, kann das Speichervolumen 42 in besonders einfacher Weise an den im Haltekörper des Kraftstoffinjektors 10 herrschenden Systemdruck angebunden werden. Neben den in den Figuren 3 bis 6 dargestellten Ausführungsvarianten ist eine weitere Ausführungsmöglichkeit dadurch gegeben, das die Räume 44, 46, 46.n, deren Funktion vorstehend erläutert wurde und die das Speichervolumen 42 bzw. das vergrößerte Speichervolumen 84 darstellen, das Speichervolumen 42 bzw. 84 durch eine umlaufende, ringförmige Ausnehmung um den Hohlraum 36 im Düsenkörper 30 zu realisieren. In fertigungstechnisch einfacher Weise kann in dem Bereich des Düsenkörpers 30, der in der zweiten, erhöhten Wandstärke 34 ausgebildet ist, ein durchgängiges Speichervolumen 42 ausgeführt werden.
- Anstelle eines durchgängigen Speichervolumens 42 könnte auch ein Speichervolumen 42 eingesetzt werden, bis zwei aneinander grenzende, jedoch nicht miteinander verbundene hydraulische Räume aufweist, die jeweils durch einen Materialsteg voneinander getrennt sind.
Claims (11)
- Kraftstoffinjektor (10) mit einem Haltekörper und einem Düsenkörper (30), in dem ein Einspritzventilglied (12) aufgenommen ist, mit welchem mindestens eine brennraumseitig angeordnete Einspritzöffnung (14) freigebbar oder verschließbar ist und im Düsenkörper (30) zulaufseitig ein Hohlraum (36) zur Bevorratung von unter Systemdruck stehenden Kraftstoff ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Düsenkörper (30) zulaufseitig ein Speichervolumen (42, 84) zur Aufnahme von unter Systemdruck stehenden Kraftstoff ausgebildet ist.
- Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichervolumen (42, 84) durch mehrere Räume (44, 46; 46.n) in der den Hohlraum (36) begrenzenden Wand des Düsenkörpers (30) gebildet ist.
- Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Räume (44, 46; 46.n) als Bohrungen entlang eines Teilkreises (53) an einer Stirnseite (54) des Düsenkörpers (30) ausgeführt sind.
- Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Räume (44, 46; 46.n) im Düsenkörper (30) in einem Bereich angeordnet sind, der eine erhöhte Wanddicke (34) aufweist.
- Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mehreren Räume (44, 46; 46.n) im Düsenkörper (30) in einer Tiefe (50) ausgeführt sind, die den Querschnitt (48) der mehreren Räume (44, 46; 46.n) um ein Vielfaches übersteigt.
- Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichervolumen (42, 84) als ringförmige, kontinuierliche, den Hohlraum (36) umschließende Ausnehmung ausgebildet ist.
- Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Speichervolumen (42, 84) im Düsenkörper (30) durch eine Speicherabschlussplatte (40) abgedeckt ist, die im wesentlichen scheibenförmig ausgeführt ist.
- Kraftstoffinjektor (10) gemäß der Ansprüche 3 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass an der Stirnseite (54) des Düsenkörpers (30) oder der dem Speichervolumen (42, 84) zuweisenden Seite der Speicherabschlussplatte (40) mindestens eine Radialausnehmung (56) und mindestens eine Umfangsausnehmung (60) verläuft, die als Strömungskanäle für den Kraftstoff dienen.
- Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Radialausnehmung (56) als Rechtecknut (58) und die mindestens eine Umfangsausnehmung (60) als Kreisnut (62) ausgeführt sind, wobei die Kreisnut (62) entlang des Teilkreises (52) verläuft.
- Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Düsenkörper (30) ein hülsenförmig ausgebildetes Verlängerungsteil (90) zur Vergrößerung des Speichervolumens (84) oberhalb des Düsenkörpers (30) angeordnet ist.
- Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch (1), gemäß Anspruch (10), dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmig ausgebildete Verlängerungsteil (90) zwischen Düsenkörper (30) und Speicherabschlussplatte (40) angeordnet ist und bei Kraftstoffinjektoren ohne zusätzliche Speichervolumen (42) nachrüstbar ist.
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