EP2313640A1 - Einspritzventilglied - Google Patents

Einspritzventilglied

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EP2313640A1
EP2313640A1 EP09780031A EP09780031A EP2313640A1 EP 2313640 A1 EP2313640 A1 EP 2313640A1 EP 09780031 A EP09780031 A EP 09780031A EP 09780031 A EP09780031 A EP 09780031A EP 2313640 A1 EP2313640 A1 EP 2313640A1
Authority
EP
European Patent Office
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injection valve
valve member
connecting rod
member according
guide
Prior art date
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Granted
Application number
EP09780031A
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English (en)
French (fr)
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EP2313640B1 (de
Inventor
Thomas Kuegler
Markus Krasemann
Horst Opielka
Wilhelm Christ
Predrag Nunic
Thilo Kreher
Friedrich Moser
Guenther Kubalik
Herbert Hoelzl
Andreas Koeninger
Kerstin Kling
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Application granted granted Critical
Publication of EP2313640B1 publication Critical patent/EP2313640B1/de
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    • F02M2200/90—Selection of particular materials
    • F02M2200/9015—Elastomeric or plastic materials

Definitions

  • the invention relates to an injection valve member for a fuel injector, which is designed in several parts and includes different functional areas.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2004 028 617 A1 discloses a nozzle needle for a fuel injector with a guide section which is provided with a layer of sintered metal.
  • the known nozzle needle comprises a nozzle needle main body, which has substantially the shape of a hollow cylinder.
  • a nozzle needle end made of sintered metal is fixed by shrinking or pressing on the nozzle needle main body.
  • the object of the invention is to reduce the manufacturing costs for a fuel injector with an injection valve member, which has a multi-part design and comprises different functional areas.
  • an injection valve member for a fuel injector which is designed in several parts and comprises different functional areas, in that the injection valve member comprises two guide bodies, which are attached to a separate connecting rod.
  • the injection valve member is also referred to as a nozzle needle.
  • the present invention relates to relatively long nozzle needles, which are guided in two places in an injector of the fuel injector.
  • the nozzle needle is of modular design and comprises two separate guide bodies, which can be used with different connecting rods, in particular connecting rods of different lengths. This makes it possible in a simple manner to provide a modular system with different Injektoronuln.
  • a preferred embodiment of the Einspritzventil- member is characterized in that the connecting rod is formed of a different material than the guide body.
  • the connecting rod is preferably formed of a material which ensures a high axial rigidity of the connecting rod.
  • the guide bodies are preferably formed from a material which has a high wear resistance.
  • a further preferred exemplary embodiment of the injection valve member is characterized in that the connecting rod is formed from a ceramic material, a simple structural steel which is readily weldable, a plastic material and / or a casting material.
  • the connecting rod may be formed entirely from one of the mentioned materials. But it is also possible that the connecting rod is formed of different materials.
  • the connecting rod may also have axial sections which, at least in part, are formed of different materials. According to an essential aspect of the invention, the connecting rod is designed such that it can be manufactured in a simple manner in different lengths and provided in stock.
  • a further preferred exemplary embodiment of the injection valve member is characterized in that the guide bodies are formed from a ceramic material, a plastic material, a sintered material and / or a preferably edge-layer-hardened steel.
  • the guide bodies can be formed completely from one of the stated materials. But it is also possible that the guide body are formed of different materials. In particular, the guide bodies can be specially treated and / or coated on guide surfaces.
  • the injection valve member comprises a tip which is attached to the separate connecting rod.
  • the tip has a sealing function and is formed, at least in part, from a preferably wear-resistant material.
  • a further preferred embodiment of the injection valve member is characterized in that one of the guide body is integrally connected to a tip.
  • the guide body with the tip can be used with different, in particular different lengths, connecting rods and the other guide body in a kit.
  • a further preferred embodiment of the injection valve member is characterized in that the connecting rod has the shape of a full or hollow, straight circular cylinder. This makes it possible in a simple manner, the production and stock supply of different lengths connecting rods.
  • the But connecting rods can also have areas with different outer diameters.
  • at least one collar may be provided on the connecting rods, which has, for example, a contact surface for a closing spring.
  • a further preferred exemplary embodiment of the injection valve member is characterized in that the guide bodies each have the shape of a full or hollow, straight circular cylinder.
  • the guide bodies preferably have a significantly smaller extent than the connecting rod.
  • the lateral surface of the guide body represents a guide surface with which the respective guide body is guided in a guide bore or a guide bore section of the fuel injector in the axial direction to and fro.
  • flattenings are provided on one of the guide bodies, which allow the passage of fuel in the region of the guide.
  • a further preferred embodiment of the injection valve member is characterized in that the connecting rod extends through at least one of the guide body.
  • the guide body has a central through-hole whose diameter is adapted to the diameter of the connecting rod.
  • the connection between the guide body and connecting rod can be made non-positively, positively or materially.
  • a further preferred embodiment of the injection valve member is characterized in that at least one end of the connecting rod is disposed within one of the guide body. This end may be non-positive, positive or cohesive with the guide body. be connected by. In addition, this end may alternatively or additionally be connected to one end of a pin, at the other end of which a point is provided.
  • a further preferred embodiment of the injection valve member is characterized in that a central part between the two guide bodies for displaying a modular system with different, for example, different length, fuel injectors comprising injection valve members with, for example, different lengths and / or axial stiffness, different lengths and / or stiff is executed.
  • a construction kit with different fuel injectors is provided. Due to the variation of the middle part of the kit can be displayed particularly cost.
  • the invention furthermore relates to a fuel injector for accumulator injection systems, for injecting high-pressure fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, with an injector housing in which a previously described injection valve member is movable to and fro in order to inject high-pressure fuel.
  • a fuel injector for accumulator injection systems for injecting high-pressure fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, with an injector housing in which a previously described injection valve member is movable to and fro in order to inject high-pressure fuel.
  • the invention relates to a construction kit for a fuel injector with injection valve members which comprise guide bodies which can be combined in a simple manner with different connecting rods, in particular connection rods of different length.
  • FIG. 1 shows a greatly simplified illustration of a fuel injector with an injection valve member in longitudinal section
  • Figure 2 is a greatly simplified representation of an injection valve member in longitudinal section with different functional areas and the
  • FIG. 1 shows a fuel injector 1 with an injector housing 2 in a simplified longitudinal section.
  • the injector 2 is designed in several parts and protrudes with its end near the combustion chamber 3 in a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • an injection valve member 4 is guided to and fro movable, which is also referred to as a nozzle needle.
  • the injection valve member 4 has a tip 5 with a sealing edge, which can come into contact with a sealing surface of the injector housing. If the sealing edge on the nozzle needle tip is in contact with the associated sealing surface, then the fuel injector 1 is closed.
  • the injection valve member 4 At its end remote from the combustion chamber, the injection valve member 4 has a guide and / or sealing section 8, through which the injection valve member 4 is guided at a first guide point in the injector housing 2. At a second guide point, the nozzle needle 4 is guided in the injector housing 2 by means of a guide and / or line section 9. At the guide and / or line section 9 flats can be provided, which allow the passage of fuel.
  • the two sections or surfaces 8, 9 are formed on separate guide bodies, which are both attached to a common connecting rod 10.
  • FIG. 2 shows an injection valve member 20 alone in longitudinal section, which is similar to the injection valve member 4 of FIG.
  • the injection valve member 20 or the nozzle needle 20 comprises two guide bodies 21, 22 which are secured to the ends of a connecting rod 24.
  • a tip 25 is fixed on the end facing away from the connecting rod 24.
  • the tip 25 may also be integrally connected to the guide body 21.
  • the tip 25 has the function Dense.
  • the guide body 21 has the functions of guiding and optionally conveying fuel.
  • the connecting rod 24 has the function Connect. In this case, an essential aspect is whether the connecting rod 24 changes its length during operation.
  • the guide body 22 has the functions of guiding and sealing.
  • FIG. 3 shows a nozzle needle 30 with two guide bodies 31, 32 which are fastened to a connecting rod 34. On the guide body 31, a tip 35 is attached. To increase their wear resistance, the guide bodies 31, 32 are provided with a wear-resistant coating. In addition, the tip 25 is also provided with a wear-resistant coating.
  • FIG. 4 shows a nozzle needle 40 with two guide bodies 41, 42 which are fastened to the ends of a connecting rod 44.
  • the connecting body 41 is integrally connected to a tip 45 via a connecting portion 46.
  • a stub 47 projects from the guide body 41, the free end of which is fastened to the connecting rod 44.
  • a similar stub 48 extends from the guide body 42 and serves for attachment to the other end of the connecting rod 44.
  • the connecting rod 44 has the shape of a straight full cylinder and is preferably made of a ceramic material, a simple structural steel that is easily weldable, or a plastic formed.
  • the guide bodies 41, 42 are preferably formed of a ceramic material, a plastic, a sintered material or a surface hardened steel.
  • FIG. 5 shows a nozzle needle 50 with two guide bodies 51, 52 which are fastened to a connecting rod 54.
  • the guide body 51 is integrally connected to a tip 55 through a connecting portion 56.
  • the connecting rod 54 is formed of a cast material.
  • the attachment of the guide body 51, 52 takes place on the connecting rod 54 by encapsulation.
  • a stub 57 from the guide body 51 is a stub 57, at the end of a collar 59 is formed.
  • Analog goes from the guide body 52 a stub 58, at the end of a collar 53 is formed.
  • the collar 53, 59 and a portion of the associated stub 58, 57 is cast with the casting material from which the connecting rod 54 is formed.
  • the casting material may be a steel casting material or an aluminum casting material.
  • an injection valve member 60 is shown in longitudinal section, which comprises two guide bodies 61, 62, both of which have a central through hole through which a connecting rod 64 extends therethrough. At one end of the connecting rod 64, a tip 65 is formed.
  • the two guide bodies 61, 62 may be fixed by a press connection on the connecting rod 64. Alternatively, the two guide bodies 61, 62 may be integrally connected to the connecting rod 64.
  • FIG. 7 shows an injection valve member 70, which is similar to the injection valve member 40 of FIG.
  • the injection valve member 70 comprises two guide bodies 71, 72, which are fastened to a connecting rod 74.
  • a tip 75 is integrally connected to the guide body 71 through a connecting portion 76.
  • one end of the connecting rod 74 is fastened to a stub 77, which in turn is fastened to the guide body 71.
  • Another stub 78 is attached to the guide body 72 and connected at another separation point 79 in turn with the connecting rod 74.
  • FIG. 8 shows an injection valve member 80 that is similar to the injection valve member 60 of FIG.
  • the injection valve member 80 includes two guide bodies 81, 82 which are mounted on a continuous connecting rod 84. At one end of the connecting rod 84, a tip 85 is formed.
  • the guide bodies 81, 82 are preferably made Plastic or a metal alloy, in particular with the designation 100 Cr6 formed.
  • FIG. 9 shows an injection valve member 90 with two guide bodies 91, 92 which are fastened to a connecting rod 94.
  • the two guide bodies 91, 92 each comprise a central through hole.
  • the connecting rod 94 extends with its end remote from the combustion chamber through the guide body 92 therethrough.
  • the combustion chamber near the end of the connecting rod 94 viewed in the axial direction, approximately in the center of the guide body 91 is arranged.
  • At the combustion chamber near the end of the connecting rod 94 is located at a combustion chamber distal end of a pin 96, at its combustion chamber near the end of a tip 95 is formed.
  • the pin 96 is connected to a separation point 98 preferably cohesively with the connecting rod 94 and / or the guide body 91.
  • the guide body 91 simultaneously constitutes a connecting member between the connecting rod 94 and the pin 96 with the tip 95.
  • FIG. 10 shows a longitudinal section of an injection valve member 100 with two guide bodies 101, 102, which are fastened on a connecting rod 104.
  • the connecting rod 104 has the shape of a straight hollow cylinder, which is open at both ends.
  • On the combustion chamber near the end of the connecting rod 104 a tip 105 is attached.
  • the tip 105 is integrally connected via a connecting portion 106 with a pin 107 which is arranged in the connecting rod 104.
  • the guide body 101 includes a central through hole through which the connecting rod 104 extends. From the guide body 102 is a central pin 108 goes out, which is inserted into the combustion chamber remote end of the connecting rod 104.
  • the attachment of the tip 105 and the guide Research body 101, 102 on the connecting rod 104 may be cohesive, positive or non-positive.
  • FIG. 11 shows an injection valve member 110 with two guide bodies 111, 112 in longitudinal section.
  • the two guide bodies 111, 112 are in the form of sleeves which extend around a connecting rod 114, which has the shape of a straight hollow cylinder.
  • the connecting rod 114 is closed at its combustion chamber remote end 118 and open at its end close to the combustion chamber. In the open, near the combustion chamber end of the connecting rod 114, a tip 115 is inserted, from which a pin 116 extends, which is partially disposed in the connecting rod 114.
  • FIG. 12 shows an injection valve member 120 in two different lengths.
  • the injection valve member 120 comprises two guide bodies 121, 122, which can be fastened to different connecting rods 124, 134.
  • the guide body 121 has a tip 125, which is integrally connected to the guide body 121 by a connecting portion 126. From the tip 125 remote from the end face of the guide body 121 is a stub 127 goes out, which is attached by means of a coupling sleeve 128 at the combustion chamber near the end of the connecting rod 124, 134.
  • An analogue stub 129 starts from the combustion chamber near end face of the guide body 122. The combustion chamber near the end of the stub 129 is attached by means of a further connecting sleeve 131 to the combustion chamber distal end of the connecting rod 124, 134.
  • the connecting rod 134 is on the one hand shorter than the connecting rod 124.
  • the connecting rod 134 comprises a reduced diameter portion 135, which has a smaller outer diameter than the connecting rod 124.
  • the axial stiffness of the injection valve member or the nozzle needle can be adjusted specifically.
  • the axial stiffness substantially affects the injector function, such as the opening speed, the minimum volume capability, etc.
  • the connecting rod 10; 24; 34; 44; 54; 64; 74; 84; 94; 104; 114; 124; 134 has essentially the task of the two guide body 21, 22; 31, 32; 41, 42; 51, 52; 61, 62; 71, 72; 81, 82; 91, 92; 101, 102; 111, 112; 121, 122 with each other and / or with the nozzle needle tip 25; 35; 45; 55; 65; 75; 85; 95; 115; 125 to connect.
  • the connecting rod contributes significantly to the overall rigidity of the nozzle needle in the axial direction.
  • the core of the invention is the decoupling of the functional areas nozzle needle tip and guide body of the modular-dependent sizes needle length and axial stiffness.
  • this concept provides the following advantages: More common parts, which has a positive effect on logistics and costs; Variance in a relatively simple component with lower accuracy and tolerance requirements, which has a positive cost impact.
  • the Connecting rod made of a different material, which has a positive effect on the cost and possibly brings benefits for a desired connection technology.
  • the overall rigidity of the nozzle needle 120 is composed of the individual stiffnesses of the components 141, 142 and 143.
  • the axial rigidity is dependent on the respective cross-sectional areas and the length of the associated component as well as the modulus of elasticity.
  • the axial stiffness of the nozzle needle 120 can be kept constant if the individual stiffnesses 141 to 143 of the components remain constant. Since the components 141 and 143 are always kept geometrically the same, the associated stiffnesses are constant. Accordingly, the rigidity of the component 142 with the connecting rod 124; 134 remain constant. This is possible if the ratio of cross-sectional area and length of the connecting rod 124; 134 is kept constant.
  • the connecting rod 124; 134 can be performed as a solid cross section of rod material or as a hollow cross section of pipe material.
  • the embodiment of the connecting rod 124; 134 as a hollow cross-section can have both functional and manufacturing advantages.
  • the diameter at the joints should from the process engineering point of view and for a consistent strength for all variants of the connecting rod 124; 134 remain constant as shown in FIG. For a full cross-section, this may mean a heel to a smaller and / or larger diameter.
  • the adaptation of the cross-sectional area can take place via the inner diameter, while the outer diameter can remain constant.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventilglied für einen Kraftstoffinjektor (1), das mehrteilig ausgeführt ist und unterschiedliche Funktionsbereiche umfasst. Um die Herstellkosten für einen Kraftstoffinjektor mit einem Einspritzventilglied (30) zu reduzieren, umfasst das Einspritzventilglied (30) zwei Führungskörper (31, 32), die an einer separaten Verbindungsstange (34) befestigt sind.

Description

Beschreibung Einspritzventilglied
Die Erfindung betrifft ein Einspritzventilglied für einen Kraftstoffinjektor, das mehrteilig ausgeführt ist und unterschiedliche Funktionsbereiche umfasst.
Stand der Technik
Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 028 617 Al ist eine Düsennadel für einen Kraftstoffinjektor mit einem Führungsabschnitt bekannt, der mit einer Schicht aus Sintermetall versehen ist. Die bekannte Düsennadel umfasst einen Düsennadelgrundkörper, der im Wesentlichen die Gestalt eines Hohlzylinders aufweist. Ein Düsennadelende aus Sintermetall ist durch Schrumpfen oder Einpressen an dem Düsennadelgrundkörper befestigt.
Offenbarung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es, die Herstellkosten für einen Kraftstoffinj ektor mit einem Einspritzventilglied, das mehrteilig ausgeführt und unterschiedliche Funktionsbereiche umfasst, zu reduzieren.
Die Aufgabe ist bei einem Einspritzventilglied für einen Kraftstoffinjektor, das mehrteilig ausgeführt ist und unterschiedliche Funktionsbereiche umfasst, dadurch gelöst, dass das Einspritzventilglied zwei Führungskörper umfasst, die an einer separaten Verbindungsstange befestigt sind. Das Einspritzventilglied wird auch als Düsennadel bezeichnet. Die vorliegende Erfindung betrifft relativ lange Düsennadeln, die an zwei Stellen in einem Injektorgehäuse des Kraftstoffinj ektors geführt sind. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist die Düsennadel modular aufgebaut und umfasst zwei separate Führungskörper, die mit unterschiedlichen Verbindungsstangen, insbesondere unterschiedlich langen Verbindungsstangen, verwendet werden können. Dadurch wird auf einfache Art und Weise das Bereitstellen eines Baukastens mit unterschiedlichen Injektorlängen ermöglicht .
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Einspritzventil- glieds ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstange aus einem anderen Material gebildet ist als die Führungskörper. Die Verbindungsstange ist vorzugsweise aus einem Material gebildet, das eine hohe Axialsteifigkeit der Verbindungsstange sicherstellt. Die Führungskörper sind demgegenüber vorzugsweise aus einem Material gebildet, das eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Einspritzventilglieds ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbin- dungsstange aus einem Keramikmaterial, einem einfachen Baustahl, der gut schweißbar ist, einem Kunststoffmaterial und/oder einem Gussmaterial gebildet ist. Die Verbindungsstange kann vollständig aus einem der genannten Materialien gebildet sein. Es ist aber auch möglich, dass die Verbin- dungsstange aus unterschiedlichen Materialien gebildet ist. Die Verbindungsstange kann auch axiale Abschnitte aufweisen, die, zumindest teilweise, aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist die Verbindungsstange so ausgeführt, dass sie auf einfache Art und Weise in unterschiedlichen Längen gefertigt und vorratsmäßig bereitgestellt werden kann.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Einspritz- ventilglieds ist dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskörper aus einem Keramikmaterial, einem Kunststoffmaterial, einem Sintermaterial und/oder einem vorzugsweise rand- schichtgehärteten Stahl gebildet sind. Die Führungskörper können vollständig aus einem der genannten Materialien ge- bildet sein. Es ist aber auch möglich, dass die Führungskörper aus unterschiedlichen Materialien gebildet sind. Insbesondere können die Führungskörper an Führungsflächen besonders behandelt und/oder beschichtet sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Einspritzventilglieds ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventilglied eine Spitze umfasst, die an der separaten Verbindungsstange befestigt ist. Die Spitze hat eine Dichtfunktion und ist, zumindest teilweise, aus einem vorzugs- weise besonders verschleißfesten Material gebildet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Einspritzventilglieds ist dadurch gekennzeichnet, dass einer der Führungskörper einstückig mit einer Spitze verbunden ist. Der Führungskörper mit der Spitze kann mit unterschiedlichen, insbesondere unterschiedlich langen, Verbindungsstangen und dem weiteren Führungskörper in einem Baukasten verwendet werden.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Einspritzventilglieds ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstange die Gestalt eines vollen oder hohlen, geraden Kreiszylinders aufweist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise die Fertigung und vorratsmäßige Bereitstellung von unterschiedlich langen Verbindungsstangen ermöglicht. Die Verbindungsstangen können aber auch Bereiche mit unterschiedlichen Außendurchmessern aufweisen. Darüber hinaus kann an den Verbindungsstangen zumindest ein Bund vorgesehen sein, der zum Beispiel eine Anlagefläche für eine Schließfeder aufweist.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Einspritzventilglieds ist dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskörper jeweils die Gestalt eines vollen oder hohlen, gera- den Kreiszylinders aufweisen. Die Führungskörper weisen in axialer Richtung vorzugsweise eine deutlich geringere Ausdehnung als die Verbindungsstange auf. Die Mantelfläche der Führungskörper stellt eine Führungsfläche dar, mit welcher der jeweilige Führungskörper in einer Führungsbohrung be- ziehungsweise einem Führungsbohrungsabschnitt des Kraftstoffinjektors in axialer Richtung hin und her bewegbar geführt ist. Vorzugsweise sind an einem der Führungskörper Abflachungen vorgesehen, die den Durchtritt von Kraftstoff im Bereich der Führung ermöglichen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Einspritzventilglieds ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsstange durch mindestens einen der Führungskörper hindurch erstreckt. Zu diesem Zweck weist der Führungskör- per ein zentrales Durchgangsloch auf, dessen Durchmesser an den Durchmesser der Verbindungsstange angepasst ist. Die Verbindung zwischen Führungskörper und Verbindungsstange kann kraftschlüssig, formschlüssig oder stoffschlüssig ausgeführt sein.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Einspritzventilglieds ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ende der Verbindungsstange innerhalb eines der Führungskörper angeordnet ist. Dieses Ende kann kraftschlüs- sig, formschlüssig oder stoffschlüssig mit dem Führungskör- per verbunden sein. Darüber hinaus kann dieses Ende alternativ oder zusätzlich mit einem Ende eines Zapfens verbunden sein, an dessen anderem Ende eine Spitze vorgesehen ist .
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Einspritzventilglied ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelteil zwischen den zwei Führungskörpern zur Darstellung eines Baukastens mit unterschiedlichen, beispielsweise unter- schiedlich langen, Kraftstoffinjektoren, die Einspritzventilglieder mit beispielsweise unterschiedlichen Längen und/oder Axialsteifigkeiten umfassen, unterschiedlich lang und/oder steif ausgeführt ist. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird ein Baukasten mit unterschiedlichen Kraftstoffinj ektoren bereitgestellt. Durch die Variation des Mittelteils kann der Baukasten besonders kostengünstig dargestellt werden.
Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Kraftstoffinj ek- tor für Speichereinspritzsysteme, zum Einspritzen von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Injektorgehäuse, in welchem ein vorab beschriebenes Einspritzventilglied hin und her bewegbar ist, um ein Einspritzen von mit Hochdruck be- aufschlagtem Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine zu steuern. Die Erfindung betrifft gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung einen Baukasten für einen Kraftstoffinjektor mit Einspritzventilgliedern, die Führungskörper umfassen, die auf einfa- che Art und Weise mit unterschiedlichen Verbindungsstangen, insbesondere unterschiedlich langen Verbindungsstangen, kombinierbar sind.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der un- ter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Es zeigen:
Figur 1 eine stark vereinfachte Darstellung eines Kraftstoffinj ektors mit einem Einspritzventil- glied im Längsschnitt;
Figur 2 eine stark vereinfachte Darstellung eines Einspritzventilglieds im Längsschnitt mit unterschiedlichen Funktionsbereichen und die
Figuren Einspritzventilglieder im Längsschnitt, die gemäß 3 bis 12 verschiedenen Ausführungsbeispielen der Erfindung ausgeführt sind.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Kraftstoffinjektor 1 mit einem Injektorgehäuse 2 stark vereinfacht im Längsschnitt dargestellt. Das Injektorgehäuse 2 ist mehrteilig ausgeführt und ragt mit seinem brennraumnahen Ende 3 in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine. In dem Injektorgehäuse 2 ist ein Einspritzventilglied 4 hin und her bewegbar geführt, das auch als Düsennadel bezeichnet wird. An seinem brennraumfernen Ende weist das Einspritzventilglied 4 eine Spitze 5 mit ei- ner Dichtkante auf, die an einer Dichtfläche des Injektorgehäuses in Anlage kommen kann. Wenn sich die Dichtkante an der Düsennadelspitze in Anlage an der zugehörigen Dichtfläche befindet, dann ist der Kraftstoffinjektor 1 geschlossen. Wenn der Druck in einem Steuerraum 6 am brennraumfer- nen Ende der Düsennadel 4 gezielt abgesenkt wird, dann öff- net die Düsennadel 4, wobei die Spitze 5 mit der Dichtkante von der zugehörigen Dichtfläche abhebt, um eine Strömungsverbindung aus einem Druckraum im Inneren des Injektorgehäuses 2 in den Brennraum freizugeben.
An seinem brennraumfernen Ende weist das Einspritzventilglied 4 einen Führungs- und/oder Dichtabschnitt 8 auf, durch welchen das Einspritzventilglied 4 an einer ersten Führungsstelle in dem Injektorgehäuse 2 geführt ist. An ei- ner zweiten Führungsstelle ist die Düsennadel 4 mit Hilfe eines Führungs- und/oder Leitungsabschnitts 9 in dem Injektorgehäuse 2 geführt. An dem Führungs- und/oder Leitungsabschnitt 9 können Abflachungen vorgesehen sein, die den Durchtritt von Kraftstoff ermöglichen.
Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind die beiden Abschnitte oder Flächen 8, 9 an separaten Führungskörpern ausgebildet, die beide an einer gemeinsamen Verbindungsstange 10 befestigt sind.
In Figur 2 ist ein Einspritzventilglied 20 allein im Längsschnitt dargestellt, das dem Einspritzventilglied 4 aus Figur 1 ähnelt. Das Einspritzventilglied 20 oder die Düsennadel 20 umfasst zwei Führungskörper 21, 22, die an den Enden einer Verbindungsstange 24 befestigt sind. An dem Führungskörper 21 ist auf der der Verbindungsstange 24 abgewandten Stirnseite eine Spitze 25 befestigt. Die Spitze 25 kann auch einstückig mit dem Führungskörper 21 verbunden sein. Die Spitze 25 hat die Funktion Dichten. Der Führungskörper 21 hat die Funktionen Führen und gegebenenfalls Kraftstoffleiten. Die Verbindungsstange 24 hat die Funktion Verbinden. Dabei ist ein wesentlicher Aspekt, ob die Verbindungsstange 24 im Betrieb ihre Länge verändert. Der Führungskörper 22 hat die Funktionen Führen und Dichten. In Figur 3 ist eine Düsennadel 30 mit zwei Führungskörpern 31, 32 dargestellt, die an einer Verbindungsstange 34 befestigt sind. An dem Führungskörper 31 ist eine Spitze 35 befestigt. Zur Erhöhung ihrer Verschleißfestigkeit sind die Führungskörper 31, 32 mit einer verschleißfesten Beschich- tung versehen. Darüber hinaus ist die Spitze 25 ebenfalls mit einer verschleißfesten Beschichtung versehen.
In Figur 4 ist eine Düsennadel 40 mit zwei Führungskörpern 41, 42 dargestellt, die an den Enden einer Verbindungsstange 44 befestigt sind. Der Verbindungskörper 41 ist über einen Verbindungsabschnitt 46 einstückig mit einer Spitze 45 verbunden. Auf der anderen Seite geht von dem Führungskörper 41 ein Stummel 47 aus, dessen freies Ende an der Ver- bindungsstange 44 befestigt ist. Ein ähnlicher Stummel 48 geht von dem Führungskörper 42 aus, und dient zur Befestigung an dem anderen Ende der Verbindungsstange 44. Die Verbindungsstange 44 hat die Gestalt eines geraden Vollzylin- ders und ist vorzugsweise aus einem Keramikwerkstoff, einem einfachen Baustahl, der gut schweißbar ist, oder einem Kunststoff gebildet. Die Führungskörper 41, 42 sind vorzugsweise aus einem Keramikwerkstoff, einem Kunststoff, einem Sintermaterial oder aus einem randschichtgehärteten Stahl gebildet.
In Figur 5 ist eine Düsennadel 50 mit zwei Führungskörpern 51, 52 dargestellt, die an einer Verbindungsstange 54 befestigt sind. Der Führungskörper 51 ist durch einen Verbindungsabschnitt 56 einstückig mit einer Spitze 55 verbunden. Die Verbindungsstange 54 ist aus einem Gusswerkstoff gebildet. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung erfolgt die Befestigung der Führungskörper 51, 52 an der Verbindungsstange 54 durch Umgießen. Zu diesem Zweck geht von dem Führungskörper 51 ein Stummel 57 aus, an dessen Ende ein Bund 59 ausgebildet ist. Analog geht von dem Führungskörper 52 ein Stummel 58 aus, an dessen Ende ein Bund 53 ausgebildet ist. Der Bund 53, 59 und ein Teil des zugehörigen Stummels 58, 57 ist mit dem Gussmaterial, aus dem die Verbindungsstange 54 gebildet ist, gegossen. Als Gussmaterial kann ein Stahlgusswerkstoff oder ein Aluminiumgusswerkstoff verwendet werden.
In Figur 6 ist ein Einspritzventilglied 60 im Längsschnitt dargestellt, das zwei Führungskörper 61, 62 umfasst, die beide ein zentrales Durchgangsloch aufweisen, durch das sich eine Verbindungsstange 64 hindurch erstreckt. An einem Ende der Verbindungsstange 64 ist eine Spitze 65 ausgebildet. Die beiden Führungskörper 61, 62 können durch eine Pressverbindung auf der Verbindungsstange 64 befestigt sein. Alternativ können die beiden Führungskörper 61, 62 Stoffschlüssig mit der Verbindungsstange 64 verbunden sein.
In Figur 7 ist ein Einspritzventilglied 70 dargestellt, das dem Einspritzventilglied 40 aus Figur 4 ähnelt. Das Ein- spritzventilglied 70 umfasst zwei Führungskörper 71, 72, die an einer Verbindungsstange 74 befestigt sind. Eine Spitze 75 ist durch einen Verbindungsabschnitt 76 einstückig mit dem Führungskörper 71 verbunden. An einer ersten Trennstelle 73 ist ein Ende der Verbindungsstange 74 an ei- nem Stummel 77 befestigt, der wiederum an dem Führungskörper 71 befestigt ist. Ein weiterer Stummel 78 ist an dem Führungskörper 72 befestigt und an einer weiteren Trennstelle 79 wiederum mit der Verbindungsstange 74 verbunden.
In Figur 8 ist ein Einspritzventilglied 80 gezeigt, das dem Einspritzventilglied 60 aus Figur 6 ähnelt. Das Einspritzventilglied 80 umfasst zwei Führungskörper 81, 82, die auf einer durchgehenden Verbindungsstange 84 befestigt sind. An einem Ende der Verbindungsstange 84 ist eine Spitze 85 aus- gebildet. Die Führungskörper 81, 82 sind vorzugsweise aus Kunststoff oder einer Metalllegierung, insbesondere mit der Bezeichnung 100 Cr6, gebildet.
In Figur 9 ist ein Einspritzventilglied 90 mit zwei Füh- rungskörpern 91, 92 dargestellt, die an einer Verbindungsstange 94 befestigt sind. Die beiden Führungskörper 91, 92 umfassen jeweils ein zentrales Durchgangsloch. Die Verbindungsstange 94 erstreckt sich mit ihrem brennraumfernen Ende durch den Führungskörper 92 hindurch. Das brennraumnahe Ende der Verbindungsstange 94 ist, in axialer Richtung betrachtet, etwa in der Mitte des Führungskörpers 91 angeordnet. An dem brennraumnahen Ende der Verbindungsstange 94 liegt ein brennraumfernes Ende eines Zapfens 96 an, an dessen brennraumnahen Ende eine Spitze 95 ausgebildet ist. Der Zapfen 96 ist an einer Trennstelle 98 vorzugsweise stoffschlüssig mit der Verbindungsstange 94 und/oder dem Führungskörper 91 verbunden. In diesem Fall stellt der Führungskörper 91 gleichzeitig ein Verbindungsglied zwischen der Verbindungsstange 94 und dem Zapfen 96 mit der Spitze 95 dar.
In Figur 10 ist ein Einspritzventilglied 100 mit zwei Führungskörpern 101, 102 im Längsschnitt dargestellt, die auf einer Verbindungsstange 104 befestigt sind. Die Verbin- dungsstange 104 hat die Gestalt eines geraden Hohlzylin- ders, der an beiden Enden offen ist. Auf das brennraumnahe Ende der Verbindungsstange 104 ist eine Spitze 105 aufgesteckt. Die Spitze 105 ist über einen Verbindungsabschnitt 106 einstückig mit einem Zapfen 107 verbunden, der in der Verbindungsstange 104 angeordnet ist. Der Führungskörper 101 umfasst ein zentrales Durchgangsloch, durch das sich die Verbindungsstange 104 hindurch erstreckt. Von dem Führungskörper 102 geht ein zentraler Zapfen 108 aus, der in das brennraumferne Ende der Verbindungsstange 104 einge- steckt ist. Die Befestigung der Spitze 105 und der Füh- rungskörper 101, 102 an der Verbindungsstange 104 kann stoffschlüssig, formschlüssig oder kraftschlüssig erfolgen.
In Figur 11 ist ein Einspritzventilglied 110 mit zwei Füh- rungskörpern 111, 112 im Längsschnitt dargestellt. Die beiden Führungskörper 111, 112 haben die Gestalt von Hülsen, die sich um eine Verbindungsstange 114 herum erstrecken, welche die Gestalt eines geraden Hohlzylinders aufweist. Die Verbindungsstange 114 ist an ihrem brennraumfernen Ende 118 geschlossen und an ihrem brennraumnahen Ende offen. In das offene, brennraumnahe Ende der Verbindungsstange 114 ist eine Spitze 115 eingesteckt, von der ein Zapfen 116 ausgeht, der teilweise in der Verbindungsstange 114 angeordnet ist.
In Figur 12 ist ein Einspritzventilglied 120 in zwei verschiedenen Längen dargestellt. Das Einspritzventilglied 120 umfasst zwei Führungskörper 121, 122, die an unterschiedlichen Verbindungsstangen 124, 134 befestigbar sind. Der Füh- rungskörper 121 weist eine Spitze 125 auf, die durch einen Verbindungsabschnitt 126 einstückig mit dem Führungskörper 121 verbunden ist. Von der der Spitze 125 abgewandten Stirnseite des Führungskörpers 121 geht ein Stummel 127 aus, der mit Hilfe einer Verbindungsmuffe 128 an dem brenn- raumnahen Ende der Verbindungsstange 124, 134 befestigt ist. Ein analoger Stummel 129 geht von der brennraumnahen Stirnseite des Führungskörpers 122 aus. Das brennraumnahe Ende des Stummels 129 ist mit Hilfe einer weiteren Verbindungsmuffe 131 an dem brennraumfernen Ende der Verbindungs- Stange 124, 134 befestigt.
Die Verbindungsstange 134 ist zum einen kürzer als die Verbindungsstange 124. Darüber hinaus umfasst die Verbindungsstange 134 einen im Durchmesser reduzierten Bereich 135, der einen geringeren Außendurchmesser als die Verbindungsstange 124 aufweist.
Gemäß einem weiteren wesentlichen Aspekt der Erfindung kann die Axialsteifigkeit des Einspritzventilglieds beziehungsweise der Düsennadel gezielt eingestellt werden. Die Axial- steifigkeit beeinflusst wesentlich die Injektorfunktion, wie zum Beispiel die Öffnungsgeschwindigkeit, die Kleinst- mengenfähigkeit etc. Gemäß einem weiteren wesentlichen As- pekt der Erfindung wird auf einfache Art und Weise die Schaffung eines Baukastens mit Kraftstoffinjektoren ermöglicht, die unterschiedlich lang sind. Durch den erfindungsgemäßen modularen Aufbau der Düsennadel können kostengünstig unterschiedliche Längen der Düsennadel bereitgestellt werden. Die Verbindungsstange 10; 24; 34; 44; 54; 64; 74; 84; 94; 104; 114; 124; 134 hat im Wesentlichen die Aufgabe, die beiden Führungskörper 21, 22; 31, 32; 41, 42; 51, 52; 61, 62; 71, 72; 81, 82; 91, 92; 101, 102; 111, 112; 121, 122 miteinander und/oder mit der Düsennadelspitze 25; 35; 45; 55; 65; 75; 85; 95; 115; 125 zu verbinden. Dabei trägt die Verbindungsstange wesentlich zur Gesamtsteifigkeit der Düsennadel in axialer Richtung bei. Kern der Erfindung ist die Entkopplung der Funktionsbereiche Düsennadelspitze und Führungskörper von den Baukasten-abhängigen Größen Nadel- länge und Axialsteifigkeit .
Die Einstellung der erforderlichen Länge und Axialsteifigkeit erfolgt lediglich in einem Bauteil, der Verbindungsstange, während die Funktionsbereiche Düsennadelspitze und Führungskörper unverändert bleiben. Dieses Konzept liefert unter anderem die folgenden Vorteile: Mehr Gleichteile, was sich positiv auf die Logistik und die Kosten auswirkt; Varianz in einem relativ einfachen Bauteil mit geringeren Anforderungen an Genauigkeit und Toleranzen, was sich positiv auf die Kosten auswirkt. Darüber hinaus ist es möglich, die Verbindungsstange aus einem anderen Werkstoff herzustellen, was sich positiv auf die Kosten auswirkt und eventuell Vorteile für eine gewünschte Verbindungstechnik mit sich bringt .
In Figur 12 ist angedeutet, dass sich die Gesamtsteifigkeit der Düsennadel 120 aus den Einzelsteifigkeiten der Komponenten 141, 142 und 143 zusammensetzt. Dabei ist die Axial- steifigkeit abhängig von den jeweiligen Querschnittsflächen und der Länge des zugehörigen Bauteils sowie vom Elastizitätsmodul. Bei einer längeren Variante kann die Axialstei- figkeit der Düsennadel 120 konstant gehalten werden, wenn die Einzelsteifigkeiten 141 bis 143 der Komponenten konstant bleiben. Da die Komponenten 141 und 143 geometrisch immer gleich gehalten werden, sind auch die zugehörigen Steifigkeiten konstant. Entsprechend muss auch die Steifigkeit der Komponente 142 mit der Verbindungsstange 124; 134 konstant bleiben. Das ist möglich, wenn das Verhältnis aus Querschnittsfläche und Länge der Verbindungsstange 124; 134 konstant gehalten wird.
Die Verbindungsstange 124; 134 kann als Vollquerschnitt aus Stangenmaterial oder als Hohlquerschnitt aus Rohrmaterial ausgeführt werden. Die Ausführung der Verbindungsstange 124; 134 als Hohlquerschnitt kann sowohl funktionale als auch fertigungstechnische Vorteile haben. Der Durchmesser an den Fügestellen sollte aus prozesstechnischer Sicht und für eine gleich bleibende Festigkeit für alle Varianten der Verbindungsstange 124; 134 konstant bleiben, wie in Figur 12 gezeigt ist. Für einen Vollquerschnitt bedeutet dies gegebenenfalls einen Absatz auf einen kleineren und/oder größeren Durchmesser. Bei einem Hohlquerschnitt kann die Anpassung der Querschnittsfläche über den Innendurchmesser erfolgen, während der Außendurchmesser konstant bleiben kann .

Claims

Patentansprüche
1. Einspritzventilglied für einen Kraftstoffinjektor (1), das mehrteilig ausgeführt ist und unterschiedliche Funktionsbereiche umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Ein- spritzventilglied (20 ; 30 ; 40 ; 50 ; 60 ; 70 ; 80 ; 90 ; 100 ; 110 ; 120 ) zwei Führungskörper (21, 22; 31, 32; 41, 42; 51, 52; 61, 52; 71, 72; 81, 82; 91, 92;101, 102;lll, 112;121, 122) umfasst, die an einer separaten Verbindungsstange befestigt sind.
2. Einspritzventilglied nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstange aus einem anderen Material gebildet ist als die Führungskörper.
3. Einspritzventilglied nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstange
(10;24;34;44;54; 64;74;84; 94 ; 114 ; 124 ; 134 ) aus einem Keramikmaterial, einem einfachen Baustahl, der gut schweißbar ist, einem Kunststoffmaterial und/oder einem Gussmaterial gebildet ist.
4. Einspritzventilglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskörper (21, 22,-31, 32,-41, 42,-51, 52,-61, 52,-71, 72,-81, 82,-91, 92,-101, 102,-11 1, 112 ; 121, 122) aus einem Keramikmaterial, einem Kunststoff- material, einem Sintermaterial und/oder einem vorzugsweise randschichtgehärteten Stahl gebildet sind.
5. Einspritzventilglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventil- glied (20 ; 30 ; 40 ; 50 ; 60 ; 70 ; 80 ; 90 ; 100 ; 110 ; 120) eine Spitze (25;35;45;55;65;75;85;95;105;115;125) umfasst, die an der separaten VerbindungsStange (10 ; 24 ; 34 ; 44 ; 54 ; 64 ; 74 ; 84 ; 94 ; 114;124;134) befestigt ist.
6. Einspritzventilglied nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Führungskörper (31;41;51;71) einstückig mit einer Spitze (35; 45; 55; 75) verbunden ist.
7. Einspritzventilglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstange (10;24;34;44;54;64;74;84;94;114;124;134) die Gestalt eines vollen oder hohlen, geraden Kreiszylinders aufweist.
8. Einspritzventilglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungskörper (21, 22; 31, 32; 41, 42; 51, 52; 61, 52; 71, 72; 81, 82; 91, 92; 101, 102; 11
I, 112 ; 121, 122) jeweils die Gestalt eines vollen oder hohlen, geraden Kreiszylinders aufweisen.
9. Einspritzventilglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Verbindungsstange ( 64 ; 84 ; 94 ; 114 ) durch mindestens einen der Führungskörper (61, 62; 81, 82; 92; 101, 102 ; 111 , 112) hindurch erstreckt.
10. Einspritzventilglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Ende der Verbindungsstange (94) innerhalb einem der Führungskörper (91) angeordnet ist.
II. Einspritzventilglied nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Mittelteil zwischen den zwei Führungskörpern (21, 22 ; 31, 32 ; 41, 42 ; 51, 52; 61, 52; 71, 72; 81, 82; 91, 92; 101, 102; 111, 112; 121, 122) zur Darstellung eines Baukastens mit unterschiedlichen, bei- spielsweise unterschiedlich langen, Kraftstoffinjektoren, die Einspritzventilglieder (20 ; 30 ; 40 ; 50 ; 60; 70; 80; 90; 100; 110; 120) mit beispielsweise unterschiedlichen Längen und/oder Axialsteifigkeiten umfassen, unterschiedlich lang und/oder steif ausgeführt ist.
12. Kraftstoffinj ektor für Speichereinspritzsysteme, zum Einspritzen von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Injek- torgehäuse (2), in welchem ein Einspritzventilglied (20;30;40;50; 60;70;80; 90 ; 100 ; 110 ; 120) nach einem der vorhergehenden Ansprüche hin und her bewegbar ist, um ein Einspritzen von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor (1) in einen Brennraum einer Brenn- kraftmaschine zu steuern.
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