EP2318688A1

EP2318688A1 - Düsenkörper, düsenbaugruppe und kraftstoffinjektor, sowie verfahren zum herstellen eines düsenkörpers

Info

Publication number: EP2318688A1
Application number: EP09780310A
Authority: EP
Inventors: Tobias Sander; Alexander Vincon
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2008-08-27
Filing date: 2009-07-08
Publication date: 2011-05-11
Also published as: CN102132030A; US20110180634A1; DE102008039920A1; WO2010023016A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Düsenkörper (20) für eine Düsenbaugruppe (2) eines Kraftstoffinjektors (1), insbesondere eines Common-Rail-Kraftstoffinjektors (1), mit einer Nadelbohrung (26, 22) für einen Nadelkolben (36) einer Düsennadel (30), wobei die Nadelbohrung (26) über einen Düsennadelsitz (262) für eine Dichtfläche (362) einer Düsennadelspitze (360) der Düsennadel (30), in einem Sackloch (266) mündet, in welches ein Zapfen (366) der Düsennadelspitze (360) eintauchbar ist, wobei in einem Übergangsbereich (202) vom Düsennadelsitz (262) zum Sackloch (266) ein Absatz (264) vorgesehen ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbringen einer Düsenbohrung (22) in einen Düsenkörper (20) eines Kraftstoffinjektors (1), insbesondere eines Common-Rail-Kraftstoffinjektors (1)

Description

Beschreibung

Düsenkörper, Düsenbaugruppe und Kraftstoffinjektor, sowie Verfahren zum Herstellen eines Düsenkörpers

Die Erfindung betrifft einen Düsenkörper für eine Düsenbaugruppe, sowie eine Düsenbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor, insbesondere einen Common-Rail-Kraftstoffinjektor, für einen Brennraum eines Verbrennungsmotors. Ferner betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor mit einem erfindungsgemäßen Düsenkörper bzw. einer erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe. Darüber hinaus betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einbringen einer Düsenbohrung in einen Düsenkörper eines Kraftstoffinjektors.

Immer strenger werdende, gesetzliche Vorschriften bezüglich zulässiger Schadstoffemissionen von Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge machen es erforderlich, Maßnahmen zu treffen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden können. Ein Ansatzpunkt hierbei ist es, eine verbesserte Gemischaufbereitung in den Brennräumen des Verbrennungsmotors zu erzielen. Eine entsprechend verbesserte Gemischaufbereitung kann erreicht werden, wenn Kraftstoff unter einem hohen Druck mittels eines Kraftstoffinjektors zugemessen wird. Im Falle ei- nes Diesel-Verbrennungsmotors betragen solche Kraftstoffdrücke bis über 2.000bar, wobei derartige Fluiddrücke hohe Anforderungen an das Material und an eine Konstruktion einer Düsenbaugruppe des Kraftstoffinjektors stellen.

Bei einem Kraftstoffinjektor erfolgt eine Steuerung einer

Einspritzung von Kraftstoff üblicherweise mittels einer Düsennadel, die im Kraftstoffinjektor verschiebbar gelagert ist und ein oder eine Mehrzahl vom Spritzlöchern eines Düsenkörpers der Düsenbaugruppe in Abhängigkeit von ihrer Stellung für den einzuspritzenden Kraftstoff freigibt oder verschließt. Eine mechanische Ansteuerung der Dusennadel erfolgt üblicherweise durch einen Aktor, der entweder direkt, oder über ein Servoventil und einen Steuerraum auf ein Ubertra- gungsglied (Kolben) wirkt, welches mit der Dusennadel meist mechanisch zusammenwirkt. Die Dusennadel und das Übertragungsglied sind hierbei üblicherweise in einer Gleitfuhrung mit einem geringen Spiel gleitgelagert, wobei eine Schmierung dieser Lagerung in der Regel durch den einzuspritzenden Kraftstoff erfolgt.

Um die Schadstoffemissionen zu senken und auch einen Verbrauch des Verbrennungsmotors so gering wie möglich zu halten, ist es wünschenswert, dass die eingesetzten Kraftstof- finjektoren einer Serie untereinander nach Möglichkeit in allen Einsatzbereichen ein im Wesentlichen identisches Verhalten zeigen. Dies gilt neben einem Einspritzzeitpunkt insbesondere für eine einzuspritzende Kraftstoffmenge je Einspritzung bzw. je Einzeleinspritzung. Problematisch hierbei sind u. a. je nach Kraftstoffinjektor schwankende hydraulische

Durchmesser in einem Bereich stromabwärts eines Dusennadel- sitzes .

Dies rührt bei Kraftstoffinjektoren mit z. B. einer Sackloch- Einspritzdüse daher, dass einerseits das Sackloch innen konisch ausgebildet ist, und dass andererseits das Sackloch beim Einbringen des Dusennadelsitzes stromaufwärts des Sacklochs je nach einem Vorschub eines Werkzeugs in eine Nadelbohrung der Einspritzdüse hinein, mehr oder weniger aufgewei- tet wird. Durch die konische Ausgestaltung des Sacklochs ergeben sich in einem Zuflussbereich zwischen der im Wesentlichen maßhaltigen Dusennadel und dem sich direkt an den Dusen- nadelsitz anschließenden Sackloch, unterschiedliche Durchmesser, die sich je nach Kraftstoffinjektor in unterschiedlichen hydraulischen Durchmessern niederschlagen, und so Streuungen bei den Einspritzmengen verursachen.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung einen verbesserten Dusen- korper, eine verbesserte Dusenbaugruppe und einen verbesserten Kraftstoffinjektor, insbesondere einen verbesserten Com- mon-Rail-Kraftstoffinj ektor, für einen Brennraum eines Verbrennungsmotors anzugeben. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Du- senkorpers eines Kraftstoffinjektors anzugeben. Gemäß der Erfindung soll dem Ziel ein Schritt naher gekommen werden, dauerhaft haltbare Kraftstoffinjektoren für Verbrennungsmotoren bereitzustellen, die untereinander ein im Wesentlichen identisches Verhalten zeigen, um Schadstoffemissionen und den Kraftstoffverbrauch der Verbrennungsmotoren zu minimieren.

Dies soll insbesondere durch eine einfache, konstruktive Änderung an einem Design des Kraftstoffinjektors, insbesondere an seinem Dusenkorper, realisierbar sein, um die Erfindung rationell anwenden zu können. Hierbei soll die konstruktive Änderung in einer bereits existierenden Einspannung des Du- senkorpers, z. B. für die Herstellung seiner Dusenbohrung, vorgesehen werden können.

Die Aufgabe der Erfindung wird mittels eines Dusenkorpers für eine Dusenbaugruppe, gemäß Anspruch 1; eine Dusenbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor, gemäß Anspruch 6; einen Kraftstoffinjektor, insbesondere einen Common-Rail-Kraftstoffinjektor, gemäß Anspruch 14; und durch ein Verfahren zum Einbringen einer Dusenbohrung in einen Dusenkorper eines Kraft- stoffinj ektors, gemäß Anspruch 15 gelost. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhangigen Ansprüchen . In einer Ausführungsform der Erfindung weist ein Düsenkörper für eine Düsenbaugruppe eines Kraftstoffinjektors eine Düsenbohrung für eine Düsennadel auf. Die Düsenbohrung mündet über einen Düsennadelsitz für eine Dichtfläche einer Düsenadel- spitze der Düsennadel in einem Sackloch, in welches ein Zapfen der Düsennadelspitze eintauchbar ist. Gemäß der Erfindung weist die Düsenbohrung stromabwärts des Düsennadelsitzes einen Zylinderabschnitt auf.

Der Zylinderabschnitt kann z. B. Teil eines Absatzes innen an einer Wandung des Düsenkörpers sein. Hierbei ist es bevorzugt, dass der Absatz als eine Stufe ausgebildet ist, über welche der Düsennadelsitz in eine Längsrichtung des Düsenkörpers, in eine Wandung des Sacklochs übergeht. D. h. bei einer solchen Ausführungsform geht der Düsennadelsitz über eine

Kante in den Zylinderabschnitt, dieser über eine Kante in einen im Wesentlichen zur Längsrichtung des Düsenkörpers im rechten Winkel angeordneten Abschnitt und dieser wiederum ü- ber eine Kante in das Sackloch über. Hierbei kann eine jewei- lige Kante scharfkantig oder nachbearbeitet sein.

Ferner ist es möglich, zwischen dem Düsennadelsitz und dem sich daran anschließenden Sackloch den erfindungsgemäßen Zylinderabschnitt vorzusehen, ohne dabei einen Absatz innerhalb der Wandung des Düsenkörpers vorzusehen. D. h. bei einer solchen Ausführungsform geht der Düsennadelsitz über eine Kante in den Zylinderabschnitt und dieser wiederum über eine Kante in die Wandung des Sacklochs über. Bei diesen Ausführungsformen kann die jeweilige Kante wiederum scharfkantig oder nach- bearbeitet ausgebildet sein.

In einer Ausführungsform der Erfindung weist eine Düsenbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor eine Düsennadel auf, die in einer Düsenbohrung eines Düsenkörpers bewegbar geführt ist und mit einer an ihr vorgesehenen Dichtflache am Dusennadel- sitz des Dusenkorpers dichtend zur Anlage bringbar ist. In einem Ubergangsbereich vom Dusennadelsitz zum Sackloch ist ein Absatz vorgesehen. Hierdurch ergibt sich ein definierter hydraulischer Durchmesser zwischen der Dusennadel und dem Du- senkorper stromabwärts des Dusennadelsitzes, da man von einer Maßhaltigkeit der Dusennadel ausgehen kann, weil deren Herstellung vergleichsweise einfach ist und somit auch enge Toleranzen insbesondere bei den betreffenden Durchmessern der Dusennadel sichergestellt sind.

Gemäß der Erfindung kann die Dusenbohrung stromabwärts des Absatzes in einem Sackloch munden. Hierbei ist es dann bevorzugt, dass die Dusennadel an ihrer Dusennadelspitze einen Zapfen besitzt, der in das Sackloch eintauchbar ist, wobei eine Außenkontur des Zapfens zu einer Innenkontur des Sacklochs ahnlich bzw. im Wesentlichen kongruent aber verkleinert ausgestaltet ist. Die jeweiligen Kanten des Absatzes - also diejenige mit dem Dusennadelsitz, dem Sackloch, sowie die Kante innerhalb des Absatzes - können wiederum scharfkantig oder nachgearbeitet sein.

Bei den Ausfuhrungsformen der Erfindung ist es bevorzugt, dass der Dusennadelsitz kegelstumpfformig und/oder das Sack- loch im Inneren konisch ausgebildet ist. Gemäß der Erfindung ergibt sich eine Verschneidungskante zwischen dem Dusennadelsitz und dem Zylinderabschnitt bzw. dem Absatz, aus einer Verschneidung zwischen einem Kegel mit einem Zylinder. Und analog ergibt sich eine Verschneidungskante zwischen dem Zy- linderabschnitt bzw. dem Absatz und dem Sackloch, aus einer Verschneidung zwischen einem Zylinder mit einem Kegel.

Ein erfindungsgemaßer Kraftstoffinjektor, insbesondere ein erfindungsgemaßer Common-Rail-Kraftstoffinjektor, für einen Brennraum eines Verbrennungsmotors, weist einen erfindungsgemäßen Düsenkörper in einer Düsenbaugruppe, oder eine erfindungsgemäße Düsenbaugruppe, und eine Injektorbaugruppe auf, wobei die Düsenbaugruppe und die Injektorbaugruppe bevorzugt mittels einer Düsenspannmutter aneinander festgelegt sind.

Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird zeitlich nach einem Einbringen einer Nadelbohrung, ein Düsennadelsitz und ein sich stromabwärts an den Düsennadel- sitz anschließender Absatz oder Zylinderabschnitt in bzw. an einer Wandung des Düsenkörpers vorgesehen. Ferner ist es bevorzugt, dass im Düsenkörper ein Sackloch vorgesehen wird, in welchem die Nadelbohrung des Düsenkörpers endet. Bevorzugt zeitlich nach dem Vorsehen des Absatzes oder des Zylinderab- Schnitts kann der Düsennadelsitz eingeschliffen werden und/oder andere Feinbearbeitungsschritte vorgenommen werden. D. h. die entsprechenden Abschnitte der Düsenbohrung besitzen zeitlich nach deren Einbringen in den Düsenkörper ein entsprechendes Aufmaß.

Die genannten Abschnitte der Düsenbohrung können mit einzelnen Werkzeugen hergestellt werden, oder eine Mehrzahl von Werkzeugen kann in einem einzigen Werkzeug zusammengefasst sein. So ist es z. B. bevorzugt, die Nadelbohrung mittels ei- nes Tiefbohrwerkzeugs zuerst als eine Zentrums-Sacklochbohr- ung auszuführen, welche dann an ihrem Grund mittels eines einzigen Werkzeugs weitergearbeitet wird, welches den Düsennadelsitz, den Absatz bzw. den Zylinderabschnitt und das Sackloch einbringt. Eine eventuell notwendige Endbearbeitung, insbesondere des Düsennadelsitzes, findet dann in einem zeitlichen Anschluss daran statt.

Gemäß der Erfindung kann - unter der Voraussetzung von maßhaltigen Düsennadeln - ein definierter und reproduzierbar gestalteter hydraulischer Durchmesser zwischen der Dusenna- del, und dem Ubergangsbereich zwischen dem Dichtsitz für die Dusennadel und dem Sackloch sichergestellt werden. Die erfin- dungsgemaße Losung kann schnell und kostengünstig angewendet werden, da sie einerseits in einer bestehenden Einspannung (Bearbeitungszentrum) für den Dusenkorper, in diesen eingebracht werden kann; und sie andererseits einen Herstellungsaufwand für den Dusenkorper nicht oder nur geringfügig erhöht, da lediglich ein zusatzlicher Abschnitt einer Bohrung bzw. einer Frasung zur Anwendung kommt. Dieser Abschnitt kann mittels eines umgestalteten Werkzeugs ohne einen zusatzlichen Bearbeitungsschritt im Dusenkorper vorgesehen werden.

Ferner entfallt ein im Stand der Technik notwendiger hoher Mess- und Prozessregelungsaufwand für eine Herstellung eines Übergangs vom Dusennadelsitz in die Wandung des Sacklochs, da hierfür vergleichsweise enge Toleranzen notwendig sind, um zufrieden stellende Ergebnisse in Bezug auf den hydraulischen Durchmesser im Ubergangsbereich zu erzielen. D. h. auch, dass weniger Ausschuss durch nicht maßhaltige Teile entsteht. Darüber hinaus erfordert die Erfindung keine weiteren Anpassungen an ein bestehendes Design eines Kraftstoffinjektors, d. h. die Erfindung ist ohne zusatzliche Eingriffe auf eine bisherige Konstruktion eines Kraftstoffinjektors anwendbar.

Des Weiteren ergibt sich aus der erfindungsgemaßen konstruktiven Änderung eine von Einspritzdüse zu Einspritzdüse konstante Lange des Dusennadelsitzes . Hieraus ergibt sich für alle Einspritzdüsen eine identische Tragflache für die Dusen- nadel, und somit ein konstanter Sitzverschleiß von Einspritzdüsen eines Satzes unter identischen Betriebsbedingungen. Hierdurch können die Auswirkungen des Verschleißes der Dusen- nadelsitze auf Einspritzmengen-Unterschiede von Kraftstoffin- jektoren eines Satzes minimiert werden. D. h. die Alterungs- prozesse aller Kraftstoffinjektoren eines Satzes können dadurch besser vorhergesagt werden und durch eine entsprechend geänderte Ansteuerung besser kompensiert werden, was einen Flottenverbrauch und die Schadstoffemissionen von entspre- chend ausgerüsteten Kraftfahrzeugen minimiert.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine zentrale Schnittansicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors; Fig. 2 eine zentrale Schnittansicht eines freien Endabschnitts einer Düsenbaugruppe mit einem Düsenkörper gemäß dem Stand der Technik, für einen Kraftstoffin- jektor; und

Fig. 3 eine zentrale Schnittansicht eines freien Endabschnitts einer Düsenbaugruppe mit einem erfindungsgemäßen Düsenkörper, für einen Kraftstoffinjektor .

Fig. 1 zeigt einen Common-Rail-Kraftstoffinjektor 1, der eine Düsenbaugruppe 2 und eine Injektorbaugruppe 5 umfasst. Die Düsenbaugruppe 2 und die Injektorbaugruppe 5 sind mittels einer Düsenspannmutter 6 fluiddicht aneinander festgelegt. Die Erfindung soll jedoch nicht auf einen Common-Rail-Kraftstoff- injektor 1 beschränkt sein, sondern auf alle Kraftstoffinjektoren 1, wie z. B. einen Pumpe-Düse-Kraftstoffinjektor, anwendbar sein.

Die Injektorbaugruppe 5 weist einen Injektorkörper 50 auf, an oder in welchem ein Aktor 51 vorgesehen ist. Der Aktor 51 ist bevorzugt als ein Piezoaktor 51 ausgebildet, kann z. B. jedoch auch als ein elektromagnetischer Aktor 51 ausgelegt sein. Der Aktor 51 kann mit einem mechanischen oder hydrauli- sehen Übertrager (in der Zeichnung nicht dargestellt) verbunden sein, der im Injektorkorper 50 angeordnet ist. Der Aktor 51 und der Übertrager bilden dann einen Stellantrieb.

Der Injektorkorper 50 weist ferner einen hochdruckseitigen Fluidanschluss 52 für einen einzuspritzenden Kraftstoff auf, wobei der Fluidanschluss 52 mit einer im Injektorkorper 50 ausgebildeten Hochdruckleitung 53 hydraulisch gekoppelt ist. Über den Hochdruckanschluss 52 ist der Kraftstoffinjektor 1 mit einem in der Zeichnung nicht dargestellten HochdruckfIu- idkreis eines Verbrennungsmotors hydraulisch verbindbar. Die Hochdruckleitung 53 versorgt einen im Injektorkorper 50 ausgebildeten Steuerraum 56 sowie die Dusenbaugruppe 2 (s. u.) mit Kraftstoff unter einem Fluidhochdruck.

Am (in der Zeichnung nicht dargestellt) oder im Steuerraum 56 ist ein Ventilglied 57 vorgesehen, welches in einer mechanischen Verbindung mit dem Aktor 51 steht. In Abhängigkeit von der Stellung des Ventilglieds 57 ist der Steuerraum 56 mit einem Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 1 hydraulisch ge- oder entkoppelt. Der Druck im Steuerraum 56 wirkt über einen Kolben 58 und einen Druckkolben 60 über eine Stirnseite 32 auf eine Dusennadel 30 der Dusenbaugruppe 2 ein. Hierbei ist die Stirnseite 32 der Dusennadel 30 einem Dusennadelsitz 262 bzw. einer Dichtflache 362 bzw. einem Dichtkonus 362 der Dusennadel 30 abgewandt.

Ferner wird die Dusennadel 30 über eine in einem Federraum 54 des Injektorkorpers 21 angeordnete Dusennadelfeder 55 entwe- der direkt oder, wie in der Zeichnung dargestellt, über den Druckkolben 60 in Richtung ihres Dusennadelsitzes 262 gedruckt, um bei einem Nichtanliegen des Fluidhochdrucks sicher geschlossen zu sein. In Ausfuhrungsformen der Erfindung kann der Kolben 58 mit dem Druckkolben 60 stofflich einstückig ausgebildet sein.

Die Düsenbaugruppe 2 des Kraftstoffinjektors 1 weist einen Düsenkörper 20 mit einer Düsenbohrung 22, und einen Ringraum 25 an der Düsenbohrung 22 auf, wobei in der Düsenbohrung 22 die bevorzugt stofflich einstückig ausgebildete Düsennadel 30 verschieblich geführt ist. Der im Düsenkörper 20 ausgebildete und die Düsennadel 30 im Bereich ihrer Düsennadelschulter 35 umgebende Ringraum 25 ist mit der Hochdruckleitung 53 des Injektorkörpers 50 hydraulisch verbunden, wodurch, bei einem Anliegen des Fluidhochdrucks am Hochdruckanschluss 52, im Ringraum 25 im Wesentlichen immer der Fluidhochdruck anliegt.

Je nach einem Druck im Steuerraum 56 wird die Düsennadel 30 entweder in ihren Düsennadelsitz 262 gepresst (Ventilglied 57 in Schließstellung, im Steuerraum 56 herrscht Fluidhochdruck) oder bewegt sich, falls der Steuerraum 56 mit dem Niederdruckbereich des Kraftstoffinj ektors 1 hydraulisch verbunden ist (Ventilglied 57 in einer Offenstellung, im Steuerraum 56 herrscht kein Fluidhochdruck mehr) , aufgrund des Fluidhochdrucks im Ringraum 25 und der an ihr ausgebildeten Düsennadelschulter 35 von ihrem Düsennadelsitz 262 weg, wodurch Kraftstoff durch wenigstens ein Spritzloch 268 (siehe Fig. 2 oder 3) einer Einspritzdüse 200 des Kraftstoffinjektors 1 in einen Brennraum 7 eines Verbrennungsmotors eingespritzt werden kann.

Die Düsennadel 30 umfasst im in der Fig. 1 dargestellten Aus- führungsform einen Nadelkolben 36, der über die Düsennadelschulter 35 in den Führungskolben 34 übergeht. Der Nadelkolben 36 befindet sich in einem Nadelschaft 27 des Düsenkörpers 11, wobei zwischen dem Nadelschaft 27 und dem Nadelkolben 36 ein Nadelspalt 46 in der Düsenbohrung 22 ausgebildet ist, der im Wesentlichen einen ungedrosselten Zulauf von Kraftstoff zum Düsennadelsitz 262 ermöglicht. Derjenige Teil der Düsenbohrung 22, in welchem der Nadelkolben 36 angeordnet ist, wird auch als Nadelbohrung 26 bezeichnet.

Der Führungskolben 34 der Düsennadel 30 ist in einem Führungsschaft 23 des Düsenkörpers 20 geführt bzw. gelagert, wobei zwischen der Düsenbohrung 22 des Führungsschafts 23 und dem Führungskolben 34 ein Führungsdichtspalt 44 ausgebildet ist, der nur einen gedrosselten Durchtritt an Kraftstoff vom Ringraum 25 zum Niederdruckbereich und von dort zu einem nie- derdruckseitigen Fluidanschluss 59 des Kraftstoffinjektors 1 ermöglicht. Derjenige Teil der Düsenbohrung 22, in welchem der Führungskolben 34 angeordnet ist, wird auch als Führungs- bohrung 24 bezeichnet.

Andere Ausführungsformen des Kraftstoffinjektors 1 sind natürlich anwendbar. So ist es z. B. möglich, die Düsennadel 30 mittels des Aktors 51 direkt oder invers anzusteuern. Bei ei- ner direkt betätigten Düsennadel 30 ist der Druckkolben 60

Bestandteil einer Kopfplatte des Aktors 51. Ferner kann eine Hubbewegung des Aktors 51 mittels eines mechanischen oder durch einen hydraulischen Hebel verstärkt werden.

Insbesondere ist es möglich, die Düsennadel 30 vollständig in einem Hochdruckbereich des Kraftstoffinjektors 1 zu führen (in der Zeichnung nicht dargestellt) . Hierbei ist die Düsennadel 30 an einem Mittenabschnitt in der Nähe ihrer Stirnseite 32 geführt, wobei die Stirnseite 32 der Düsennadel 30 mit- tels einer Druckglocke abgeschlossen ist. Die Düsennadel 30 wird dabei bevorzugt von einem Hebel betätigt.

Die Fig. 2 (Stand der Technik) und 3 zeigen jeweils einen freien in den Brennraum 7 des Verbrennungsmotors hinein ste- henden Längsendabschnitt des Kraftstoffinjektors 1 bzw. dessen Düsenbaugruppe 2. Hierbei ist in den Fig. 1 und 2 im Wesentlichen die Einspritzdüse 200 der Düsenbaugruppe 2 dargestellt, die eine Düsenkörperspitze 260 umfasst, in welcher eine Düsenadelspitze 360 bewegbar angeordnet ist.

In einem Ausführungsbeispiel endet die sich durch den Ringraum 25 und die Nadelbohrung 26 erstreckende Düsenbohrung 22 in einem Grund 269 eines Sacklochs 266. Die Düsennadel 30 ist im Wesentlichen vollständig in der Düsenbohrung 22 des Düsenkörpers 20 geführt, wobei in das bevorzugt konische Sackloch 266 ein bevorzugt konischer Zapfen 366 der Düsenadelspitze 360 eintauchbar ist, um ein Totvolumen des Sacklochs 266 zu minimieren. Hierfür ist eine Außenfläche des Zapfens 366 ei- ner Innenfläche des Sacklochs 266 angepasst, d. h. ein Volumen des Zapfens 366 ist geringfügig kleiner als ein Volumen des Sacklochs 266. In einer Schließstellung der Düsennadel 30 taucht der Zapfen 366 bevorzugt vollständig in das Sackloch 266 ein.

In der Schließstellung der Düsennadel 30 liegt diese mit einer an ihrer Düsenadelspitze 360 ausgebildeten, bevorzugt kegelstumpfförmigen Dichtfläche 362 (Dichtkonus 362) an dem e- benfalls bevorzugt kegelstumpfförmigen Düsennadelsitz 262 des Düsenkörpers 20 fluiddicht an. In der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Offenstellung der Düsennadel 30 ist diese vom Düsennadelsitz 262 abgehoben. Durch den zwischen der Düsennadel 30 und dem Nadelschaft 27 des Düsenkörpers 20 ausgebildeten Nadelspalt 46 kann Kraftstoff im Wesentlichen ungedros- seit in das Sackloch 266 strömen und von dort über die in der Wandung 267 des Sacklochs 266 vorgesehenen Spritzlöcher 268 in den Brennraum 7 gelangen. Problematisch sind auftretende Unterschiede einer axialen, also sich entlang einer Längsrichtung L bzw. Langsachse L des Dusenkorpers 20 ergebenden, Lage eines Übergangs vom Dusenna- delsitz 262 in das Sackloch 266. Eine Verschneidungskante 265 von Dusennadelsitz 262 und einer beginnenden Wandung 267 des Sacklochs 266 kann dabei im in Fig. 2 dargestellten Stand der Technik in einem Verschneidungsbereich 202 liegen, was auch mit einem Doppelpfeil rechts in der Fig. 2 verdeutlicht ist. D. h. je nach Fertigungsbedingungen ist diese Verschneidungs- kante 265 vom Grund des Sacklochs 266 mehr oder weniger weiter entfernt.

Diese aus einer Verschneidung zweier Kegel resultierende Verschneidungskante 265 beruht auf verschiedenen Fertigungs- schritten, und beeinflusst einen sich ergebenden hydraulischen Durchmesser zwischen der Dusennadelspitze 360 und einem entsprechenden Abschnitt der Dusenbohrung 22 im Verschneidungsbereich 202. Dies wiederum beeinflusst eine Funktion der Einspritzdüse 200 insbesondere in Bezug auf eingespritzte Kraftstoffmengen und deren zeitliches Offnungsverhalten . Dieses Problem besteht insbesondere für alle Varianten von Einspritzdüsen 200 mit einem konischen Sackloch 266, unabhängig von einem Winkel des Dusennadelsitzes 262.

Gemäß der Erfindung erfolgt eine konstruktive Änderung eines Übergangs vom Dusennadelsitz 262 in die Wandung 267 des Sacklochs 266, welche bewirkt, dass Fertigungstoleranzen aus unterschiedlichen Herstellungsschritten keinen bzw. so gut wie keinen Einfluss mehr auf den hydraulischen Durchmesser am Verschneidungsbereich 202 besitzen. Durch eine erfindungsge- maße Auslegung einer Ubergangskontur vom Dusennadelsitz 262 in die Wandung 267 des Sacklochs 266 ist es möglich, eine Form einer hydraulischen Durchflusskurve zu beeinflussen bzw. zu definieren. Gemäß der Erfindung erfolgt dies durch einen Zylinderabschnitt 264 der sich stromabwärts des Dusennadelsitzes 262 befindet, wobei es bevorzugt ist, dass sich der Zylinderabschnitt 264 stromabwärts direkt an den Dusennadelsitz 262 an- schließt. Hierbei kann der Zylinderabschnitt 264 Teil eines Absatzes 264 sein (siehe Fig. 3), wobei sich der Zylinderabschnitt 264 in Längsrichtung L des Dusenkorpers 20 erstreckt. Hierdurch entsteht eine Verschneidungskante 263 zwischen dem Dusennadelsitz 262 und dem Zylinderabschnitt 264, die bevor- zugt nicht gesondert nachgearbeitet wird, sondern nach einem Einschleifen bzw. Feinbearbeiten des Dusennadelsitzes 262 stehen bleibt. Es ist jedoch möglich, diese Verschneidungskante 263 entsprechend nachzubearbeiten, insbesondere abzurunden .

Stromabwarts an den Zylinderabschnitt 264 des Absatzes 264 schließt sich dann ein im Wesentlichen in Radialrichtung R des Dusenkorpers 20 verlaufender Abschnitt an, der mit der Wandung 267 des Sacklochs 266 eine Verschneidungskante bil- det. Hierbei ist es wiederum bevorzugt, dass die Verschneidungskante sowie eine Kante bzw. ein Übergang vom Zylinderabschnitt 264 in den radial verlaufenden Abschnitt nicht gesondert - d. h. abgesehen von einer Feinbearbeitung z. B. des Sacklochs 266 - nachbearbeitet wird. Es ist jedoch wiederum möglich, die Verschneidungskante sowie die andere Kante bzw. den Übergang nachzubearbeiten, insbesondere ab- bzw. auszu- runden .

Es ist in Ausfuhrungsformen der Erfindung auch möglich, zwi- sehen dem Dusennadelsitz 262 und dem beginnenden Sackloch 266 nur einen Zylinderabschnitt 264 vorzusehen, der kein Teil des Absatzes 264 ist (in der Fig. 3 nicht dargestellt) . D. h. der Dusennadelsitz 262 geht über die Verschneidungskante 263 in den Zylinderabschnitt 264 und dieser über eine Verschnei- dungskante direkt in das dann beginnende Sackloch 266 über.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zunächst eine Zent- rumsbohrung als ein Sackloch in den Düsenkörper 20 eingebracht. Diese Zentrumsbohrung ist im Bereich der späteren Nadelbohrung 26, abgesehen von einer Feinbearbeitung, im Wesentlichen identisch mit der späteren Nadelbohrung 26. Die Zentrumsbohrung beträgt dabei ca. 80% der späteren Länge der Düsenbohrung 22 im Düsenkörper 20. Anschließend wird bevorzugt mittels eines einzigen entsprechend ausgebildeten Werkzeugs der Düsennadelsitz 262, der Absatz 264 bzw. der Zylinderabschnitt 264 und das Sackloch 266 vorgesehen. Letzterer Bearbeitungsschritt ist jedoch auch durch eine Mehrzahl von Werkzeugen durchführbar.

Zwischen den jeweiligen Bearbeitungsschritten kann ein einzelner oder können eine Mehrzahl anderer für die Erfindung nicht wesentlicher Bearbeitungsschritte erfolgen. Dies be- trifft z. B. Wärmebehandlungsschritte, eine Außenkontur des Düsenkörpers 20 in einem Bereich seines Längsendabschnitts, weitere Kanten/Fasen innerhalb der Düsenbohrung 22 und/oder eine Feinbearbeitung einer oder mehrerer Abschnitte der Düsenbohrung 22 oder des Düsenkörpers 20. Insbesondere bei der Feinbearbeitung erhält der Zylinderabschnitt 264 seine spätere Höhe H. Die Höhe H des Zylinderabschnitts 264 liegt dabei bevorzugt in einem Bereich von wenigen μm bis hin zu einem halben Millimeter.

Darüber hinaus kann eine Verschneidungskante zwischen dem Düsennadelsitz und dem Absatz bzw. dem Zylinderabschnitt, und/oder eine Verschneidungskante zwischen dem Absatz bzw. dem Zylinderabschnitt und dem beginnenden Sackloch gesondert bearbeitet, bevorzugt abgerundet, oder nicht bearbeitet werden .

Claims

Patentansprüche

1. Dusenkorper für eine Dusenbaugruppe (2) eines Kraftstoffinjektors (1), insbesondere eines Common-Rail-Kraftstoffin- jektors (1) , mit einer Nadelbohrung (26, 22) für einen Nadelkolben (36) einer Dusennadel (30), wobei die Nadelbohrung (26) über einen Dusennadelsitz (262) für eine Dichtflache (362) einer Dusenadelspitze (360) der Dusennadel (30), in einem Sackloch (266) mundet, in welches ein Zapfen (366) der Dusennadelspit- ze (360) eintauchbar ist, wobei in einem Ubergangsbereich (202) vom Dusennadelsitz (262) zum Sackloch (266) ein Absatz (264) vorgesehen ist.

2. Dusenkorper gemäß Anspruch 1, wobei der Absatz (264) innen in einer Wandung (267) des Dusenkorpers (20) eine im Wesentlichen hohlzylindrische Kontur aufweist.

3. Dusenkorper gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Dusenna- delsitz (262) in eine Längsrichtung (L) des Dusenkorpers (20) über den als eine Stufe ausgebildeten Absatz (264) in die Wandung (267) des Sacklochs (266) übergeht.

4. Dusenkorper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei sich eine Verschneidungskante (263) zwischen dem Dusennadelsitz (262) und dem Absatz (264), aus einer Verschneidung zwischen einem Kegel und einem Zylinder ergibt.

5. Dusenkorper gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei sich eine Verschneidungskante zwischen dem Absatz (264) und dem Sackloch (266), aus einer Verschneidung zwischen einem Zylinder und einem Kegel ergibt.

6. Düsenbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor (1), mit einem definierten hydraulischen Durchmesser zwischen einer Düsennadel (30) und einem Düsenkörper (20) der Düsenbaugruppe (2) stromabwärts eines Düsennadelsitzes (262) des Düsenkör- pers (20) , wobei die Düsennadel (30) in einer Düsenbohrung (22, 26) des Düsenkörpers (20) verschieblich geführt ist und mit einer an ihr vorgesehenen Dichtfläche (362) am Düsennadelsitz (262) des Düsenkörpers (20) dichtend zur Anlage bringbar ist, und die Düsenbohrung (22, 26) stromabwärts des Düsennadelsitzes (262) einen Zylinderabschnitt (264) aufweist.

7. Düsenbaugruppe gemäß Anspruch 6, wobei die Düsenbohrung (22, 26) stromabwärts des Zylinderabschnitts (264) in einem Sackloch (266) mündet.

8. Düsenbaugruppe gemäß Anspruch 6 oder 7, wobei die Düsennadel (30) an einer Düsennadelspitze (360) einen Zapfen (366) aufweist, der in das Sackloch (266) eintauchbar ist, wobei bevorzugt eine Außenkontur des Zapfens (366) zu einer Innenkontur des Sacklochs (266) ähnlich ausgestaltet ist.

9. Düsenbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei der Düsenkörper (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausges- taltet ist.

10. Düsenkörper oder Düsenbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei der Düsennadelsitz (262) kegelstumpfförmig und/oder das Sackloch (266) im Inneren konisch ausgebildet ist.

11. Düsenkörper oder Düsenbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei in einem Fertigzustand des Düsenkörpers (20) eine Höhe (H) des Absatzes (264) bzw. des Zylinderab- Schnitts (264) 2μm bis 250μm, bevorzugt 5μm bis lOOμm, insbesondere lOμm bis 75μm, insbesondere bevorzugt 15μm bis 50μm und insbesondere besonders bevorzugt 20μm bis 35μm beträgt.

12. Düsenkörper oder Düsenbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Verschneidungskante (263) zwischen dem Düsennadelsitz (262) und dem Absatz (264) bzw. dem Zylinderabschnitt (264) eine scharfe Kante ist.

13. Düsenkörper oder Düsenbaugruppe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Verschneidungskante (263) zwischen dem Düsennadelsitz (262) und dem Absatz (264) bzw. dem Zylinderabschnitt (264) nach einem Einbringen des Absatzes (264) bzw. des Zylinderabschnitts (264) unbearbeitet ist.

14. Kraftstoffinjektor, insbesondere Common-Rail-Kraftstoff- injektor (1), für einen Brennraum (7) eines Verbrennungsmotors, mit einem Düsenkörper (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, oder nach einem der Ansprüche 10 bis 13, oder einer Düsenbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 6 bis 13; und einer Injektorbaugruppe (5) .

15. Verfahren zum Einbringen einer Düsenbohrung (22) in ei- nen Düsenkörper (20) eines Kraftstoffinjektors (1), insbesondere eines Common-Rail-Kraftstoffinjektors (1), wobei zeitlich nach einem Einbringen einer Nadelbohrung (26, 22) der Düsenbohrung (22), ein Düsennadelsitz (262) im Düsenkörper (20) und sich an den Düsennadelsitz (262) innen in ei- ne Längsrichtung (L) des Düsenkörpers (20) anschließend, ein Absatz (262) oder ein Zylinderabschnitt (262) in bzw. an einer Wandung (267) des Düsenkörpers (20) vorgesehen wird.

16. Verfahren gemäß Anspruch 15, wobei ferner ein Sackloch (266) im Düsenkörper (20) vorgesehen wird, in welchem die Nadelbohrung (26, 22) des Düsenkörpers (20) mündet.

17. Verfahren gemäß Anspruch 15 oder 16, wobei der Düsenna- delsitz (262) und der Absatz (262) bzw. der Zylinderabschnitt (262) und/oder das Sackloch (266) durch ein einziges Werkzeug im Düsenkörper (20) vorgesehen wird.

18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei zeitlich nach dem Vorsehen des Absatzes (262) oder des Zylinderabschnitts (262) der Düsennadelsitz (262) eingeschliffen wird.

19. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei der Düsenkörper (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgebildet wird.