EP2891789B1 - Kraftstoffinjektor und Verfahren zum Herstellen eines Kraftstoffinjektors - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a fuel injector according to the preamble of claim 1, as he, for example, from DE 10 2009 002 554 A1 Furthermore, the invention relates to a method for producing a fuel injector according to the invention.
- the known fuel injector is used for injecting fuel into the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine.
- the fuel injector has a multipart injector housing, which forms a high-pressure space in a partial area.
- a guide piece for a coupler piston is arranged, which serves for the at least indirect control of the lifting movement of a nozzle needle arranged in a liftable manner in the injector housing.
- the high pressure chamber is connected on the one hand via a bore formed within the injector with a high pressure source (rail), and on the other hand is hydraulically in communication with injection openings formed in the injector.
- Such a high-pressure space forming a relatively large storage volume also serves, in particular, as a storage medium close to the nozzle and causes the amplitudes of pressure oscillations, which arise as a result of the injections when releasing the injection openings, to be considerably reduced. Furthermore, the need for relatively costly trained deep hole bores is at least partially reduced by such a high-pressure space. If, as in the cited prior art, additional components are arranged within the high-pressure chamber, it is necessary to form the injector housing in the region of the components or the high-pressure chamber with a relatively small wall thickness, since the outer diameter of the injector due to the installation space determined by the internal combustion engine usually limited.
- the present invention seeks to further develop a fuel injector according to the preamble of claim 1 such that the possible system pressure can be increased within a high-pressure chamber with constant inner and outer dimensions of the injector only by constructive measures without For example, materials with higher strength must be used.
- the high-pressure chamber is limited at least partially by two elements, an inner first, preferably sleeve-shaped element having a first element arranged in the first recess for forming the high-pressure chamber, and a second element immediately surrounding the first element with a second recess, wherein the second recess, the first element surrounds its outer peripheral surface, and wherein the second element is connected to form a radially acting pressure force on the first element with this.
- the first recess is arranged eccentrically in the first element and in the region of the first element having the greatest wall thickness, a bore arranged parallel to a longitudinal axis is formed. This bore can serve in particular the leadership of fuel or the like.
- This compressive force causes compressive stresses to arise within the wall of the inner element in the side facing the high-pressure chamber which counteract the tensile stresses caused as a result of the system pressure and thus at least partially compensate for them.
- the tensile stresses occurring on the inner wall of the inner element are less than tensile stresses that would occur without the outer element in the wall of the inner element.
- a press fit is formed between the outer diameter of the first element and the inner diameter of the second element.
- the second element is sleeve-shaped, wherein the second recess is arranged eccentrically in the second element.
- first element projects axially beyond the second element at least on one end face, preferably on both end faces, in the non-assembled state.
- the high-pressure chamber is sealed radially and securely over the radially inner first element safely and reliably, so that leakage of fuel in the direction of the second element is avoided ,
- an axial compressive stress can be formed between the first element and at least one component axially delimiting the first element.
- Such axial compressive stress can be achieved in practice by means of axial clamping elements, for example a union nut or the like.
- the use of the invention is particularly useful in applications in which the pressure in the high-pressure chamber is more than 2500 bar, in particular up to 3000 bar or above.
- Such a fuel injector is usually exposed to different operating conditions or operating temperatures, which may range in the case of cold start, for example, from -30 ° C to more than 150 ° C during operation.
- different operating conditions or operating temperatures which may range in the case of cold start, for example, from -30 ° C to more than 150 ° C during operation.
- the coefficient of thermal expansion of the radially inner element be equal or is greater than the thermal expansion coefficient of the radially outer element. In the simplest case, this condition is fulfilled if the radially inner element and the radially outer element consist of the same material.
- the invention also includes a method for producing a fuel injector according to the invention, in which two elements radially surrounding one another are joined together. According to the invention, it is provided that the radially inner element is cooled down before the joining and / or the radially outer element is heated.
- the erfindüngssiee method thus allows the two elements mechanically relatively low-stress mounting in which in particular an exciting removal of surfaces of the two elements is safely and reliably avoided.
- the Indian Fig. 1 shown fuel injector 10 is used for injecting fuel into the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine, not shown.
- the fuel injector 10 has a multi-part injector housing 11, in which in a longitudinal axis 12, a nozzle needle 13 is arranged as a liftable injection valve member.
- the nozzle needle 13 closes in the in the Fig. 1 shown lowered position of the nozzle needle 13 at least one, formed in the injector 11 injection port 14th
- the injector housing 11 consists of a nozzle body 15 facing the combustion chamber of the internal combustion engine, on the side remote from the combustion chamber in the axial direction a pressure body 18 formed of two elements 16, 17, an intermediate plate 19, a holding body 20 and a housing cover 21 connect.
- the nozzle body 15 has a radially circumferential retaining collar 22 which cooperates with a sleeve-shaped nozzle retaining nut 25, which in turn on the side facing away from the retaining collar 22 on its inner circumference has a thread 26 which cooperates with a corresponding external thread on the holding body 20 to between the nozzle body 15 and the holding body 20 to compress the pressure body 18 and the intermediate plate 19 axially.
- a high-pressure chamber 30 is spatially limited, via a formed in the intermediate plate 19, the holding body 20 and the housing cover 21 depth bore 32 hydraulically with a high-pressure accumulator in the form of a rail 33 is connected.
- the rail 33 provides the system pressure required during operation of the fuel injector 10, which at least substantially also prevails within the high-pressure chamber 30, wherein the system pressure may be more than 2500 bar, in particular up to 3000 bar.
- an actuating element in the form of a piezo-actuator 35 is arranged, which serves for the at least indirect control of the lifting movement of the nozzle needle 13, wherein the piezo-actuator 35 is electrically actuated via connecting lines 36 and actuated.
- the limited by the holding body 20 and the housing cover 21 receiving space 37 for the piezo-actuator 35 forms a low-pressure chamber of the injector 11, which is depressurized via a return line 38.
- a guide piece 40 is arranged in the region of the pressure body 18, which has a blind hole for receiving a coupler piston 41 on the side facing the nozzle needle 13. Further, in a guide piece 40 and the intermediate plate 19 traversing longitudinal bore a piston portion 42 is arranged, which is arranged in operative connection with the piezoelectric actuator 35.
- the coupler piston 41 acts on the nozzle needle 13 facing, protruding from the blind hole of the guide piece 40 end face with a plate 43 together, on which a spring 44 is supported. The spring 44 loads the coupler piston 41 with an axial force acting in the direction of the piezoactuator 35.
- a guide sleeve 45 On the side facing away from the coupler piston 41 side of the plate 43 is located on a guide sleeve 45 axially, into which the one end portion of the nozzle needle 13 is immersed.
- a compression spring 48 is supported, on the one hand axially presses the guide sleeve 45 to form a sealing seat against the plate 43, and on the other hand, the nozzle needle 13 in the direction of its closed position kraftbeaufschlagt in which the at least one injection opening 14 is hydraulically sealed by the nozzle needle 13.
- Essential to the invention is the structural design of a pressure medium 18 forming a boundary of the high-pressure chamber 30, consisting of the two elements 16, 17.
- the two elements 16, 17 are each sleeve-shaped and have a common longitudinal axis 49. It is essential to the invention that to form an interference fit in the joined state of the two elements 16, 17, the outer diameter D of the radially inner first element 16 is slightly larger than the inner diameter d of the radially outer second element 17. After the axial joining of the two elements 16, 17 is thereby generated in the outer peripheral wall 51 of the radially inner member 16, a compressive stress.
- the radially inner element 16 has a first recess 52 which directly delimits the high-pressure chamber 30, while the radially outer element 17 has a second recess 53 for receiving the radially inner element 16.
- the two elements 16, 17 each have the same axial extent or length I.
- the joining of the two elements 16, 17 is preferably carried out by heating the radially outer element 17 and / or cooling the radially inner element 16, so that after the joining of the two elements 16, 17, the two end faces of the elements 16, 17 flush complete each other.
- Fig. 4 the course of the tensile stress ⁇ of the two elements 16, 17 is shown, as it adjusts itself from the longitudinal axis 49 at a distance r due to a (hydraulic) pressure prevailing in the high-pressure chamber 30.
- the pressure or the corresponding tensile stress acting in the lateral surface 51 of the radially inner element 16 is reduced with increasing distance r as a result of the compressive stress induced in the radially inner element 16 by the radially outer element 17 and only in the region of second recess 53 of the radially outer member 17 occupies its maximum.
- the radially inner member 16 has a slightly greater length I than the radial outer element 17, so that in the joined state of the two elements 16, 17, the radially inner element 16 protrudes with its end face 55, at least on one, preferably at both end faces 55 slightly above the end face 56 of the radially outer member 17.
- the radially inner member 16 has a constant wall thickness a
- the radially outer member 17a viewed in the circumferential direction has a variable wall thickness A, which is caused by the second recess 53a eccentric to the longitudinal axis 54 of the second element 17a is arranged.
- Last is in the Fig. 8 the case of the invention shown in which in the radially inner member 16 b, which basically according to the radially inner member 16 a of Fig. 7 is formed, in the region of the largest wall thickness a an additional longitudinal bore 60 is formed for guiding pressure medium, wherein the longitudinal axis of the longitudinal bore 60 is parallel to the longitudinal axis 57 of the first recess 52a.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, wie er beispielsweise aus der
DE 10 2009 002 554 A1 der Anmelderin bekannt ist Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors. - Der bekannte Kraftstoffinjektor dient dem Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine. Der Kraftstoffinjektor weist ein mehrteilig ausgebildetes Injektorgehäuse auf, das in einem Teilbereich einen Hochdruckraum ausbildet. Innerhalb des Hochdruckraums ist ein Führungsstück für einen Kopplerkolben angeordnet, der zur zumindest mittelbaren Steuerung der Hubbewegung einer in dem Injektorgehäuse hubbeweglich angeordneten Düsennadel dient. Der Hochdruckraum ist einerseits über eine innerhalb des Injektorgehäuses ausgebildete Bohrung mit einer Hochdruckquelle (Rail) verbunden, und steht andererseits hydraulisch in Verbindung mit im Injektorgehäuse ausgebildeten Einspritzöffnungen. Ein derartiger, ein relativ großes Speichervolumen ausbildender Hochdruckraum dient insbesondere auch als düsennahes Speichervolumen und bewirkt, dass die Amplituden von Druckschwingungen, die durch die Einspritzungen beim Freigeben der Einspritzöffnungen entstehen, erheblich reduziert werden können. Weiterhin wird durch einen derart ausgebildeten Hochdruckraum zumindest teilweise die Notwendigkeit von relativ aufwendig ausgebildeten Tieflochbohrungen verringert. Wenn, wie im zitierten Stand der Technik, innerhalb des Hochdruckraums zusätzliche Bauteile angeordnet sind, ist es erforderlich, das Injektorgehäuse im Bereich der Bauteile bzw. des Hochdruckraums mit einer relativ geringen Wandstärke auszubilden, da der Außendurchmesser des Injektorgehäuses infolge des durch die Brennkraftmaschine bestimmten Einbauraums üblicherweise begrenzt ist.
- Die Tendenz bei modernen Dieseleinspritzsystemen geht mehr und mehr zu höheren System- bzw. Einspritzdrücken. Während derzeitige Einspritzsysteme einen Rail- bzw. Systemdruck von ca. maximal 2.500 bar aufweisen, sind zukünftige Systeme angedacht, bei denen der Rail- bzw. Systemdruck bis zu 3000 bar beträgt. Der innerhalb des Hochdruckraums herrschende Druck bewirkt an dem den Hochdruckraum begrenzenden Bauteil (Injektorgehäuse) eine in Umfangswirkung wirkende Zugspannung auf das Material des Bauteils bzw. des Injektorgehäuses. Da, wie oben erläutert, zur Aufnahme von Bauteilen innerhalb des Hochdruckraums bei den üblicherweise vorhandenen Einbauräumen der Kraftstoffinjektoren die Wandstärke des Bauteils (Injektorgehäuses) relativ gering ist, bewirken erhöhte Drücke eine zunehmende Materialbeanspruchung und somit die Gefahr von Rissen bzw. Beschädigungen. Es ist zwar theoretisch denkbar, die erhöhten Zugspannungen durch ein besonders hochwertiges Material für das Injektorgehäuse beherrschbar zu machen bzw. zumindest teilweise zu kompensieren, das entsprechend höhere Festigkeitswerte aufweist, jedoch sind aus Kosten- und anderen Gründen derartige Materialien oftmals nicht erwünscht oder einsetzbar.
- Aus der
US 4 894 900 A ,EP 1 757 800 A1 ,DE 10 2007 008 863 A1 ,EP 2 626 546 A1 undEP 2 626 545 A1 sind darüber hinaus Kraftstoffeinspritzventile bekannt, in denen Hochdruck führende Hohlräume ausgebildet sind, die zumindest teilweise von zwei Gehäuseteilen umgeben sind. - Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart weiterzubilden, dass der mögliche Systemdruck innerhalb eines Hochdruckraums bei gleichbleibenden Innen- und Außenabmessungen des Injektorgehäuses allein durch konstruktive Maßnahmen erhöht werden kann, ohne dass beispielsweise Materialen mit höherer Festigkeit verwendet werden müssen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass der Hochdruckraum zumindest bereichsweise von zwei Elementen begrenzt ist, einem inneren ersten, vorzugsweise hülsenförmigen Element mit einer im ersten Element angeordneten ersten Ausnehmung zur Ausbildung des Hochdruckraums, und einem das erste Element unmittelbar umgebenden zweiten Element mit einer zweiten Ausnehmung, wobei die zweite Ausnehmung das erste Element an seiner äußeren Umfangsfläche umgibt, und wobei das zweite Element unter Ausbildung einer radial wirkenden Druckkraft auf das erste Element mit diesem verbunden ist. Die erste Ausnehmung ist exzentrisch im ersten Element angeordnet und in dem die größte Wanddicke aufweisenden Bereich des ersten Elements ist eine parallel zu einer Längsachse angeordnete Bohrung ausgebildet. Diese Bohrung kann insbesondere der Führung von Kraftstoff oder ähnlichem dienen.
- Mit anderen Worten gesagt bedeutet dies, dass zwei einander unmittelbar umgebende und miteinander verbundene Elemente die Begrenzung des Hochdruckraums ausbilden, wobei das äußere Element auf das innere Element eine radial wirkende Druckkraft ausübt. Diese Druckkraft bewirkt, dass innerhalb der Wand des inneren Elements in der dem Hochdruckraum zugewandten Seite Druckspannungen entstehen, die den infolge des Systemdrucks hervorgerufenen Zugspannungen entgegenstehen und diese somit zumindest teilweise kompensieren. Dies hat zur Folge, dass die an der Innenwand des inneren Elements auftretenden Zugbeanspruchungen geringer sind als Zugbeanspruchungen, die ohne das äußere Element in der Wand des inneren Elements auftreten würden.
- Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
- Zur Ausbildung der radialen Druckkraft ist es insbesondere vorgesehen, dass zwischen der Außendurchmesser des ersten Elements und dem Innendurchmesser des zweiten Elements eine Presspassung ausgebildet ist.
- Eine über den gesamten Umfang der beiden Elemente gleich große mechanische Beanspruchung wird erzielt, wenn das zweite Element hülsenförmig ausgebildet ist, wobei die zweite Ausnehmung konzentrisch im zweiten Element angeordnet ist.
- Es sind jedoch auch Anwendungen denkbar, bei denen das zweite Element hülsenförmig ausgebildet ist, wobei die zweite Ausnehmung exzentrisch im zweiten Element angeordnet ist.
- Eine weitere, konstruktiv besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass das erste Element das zweite Element zumindest an einer Stirnseite, vorzugsweise an beiden Stirnseiten, in nicht montiertem Zustand axial überragt. Eine derartige Ausbildung bewirkt, dass im Einbauzustand der beiden Elemente, bei der diese innerhalb des Injektorgehäuses axial verspannt sind, der Hochdruckraum radial über das radial innere erste Element sicher und zuverlässig abgedichtet ist, so dass ein Austritt von Kraftstoff in Richtung zum zweiten Element vermieden wird.
- Hierzu ist es erforderlich, dass zwischen dem ersten Element und wenigstens einem, das erste Element axial begrenzenden Bauteil eine axiale Druckspannung ausbildbar ist. Eine derartige axiale Druckspannung ist in der Praxis mittels axialer Spannelemente, beispielsweise einer Überwurfmutter oder ähnlichem erzielbar.
- Der Einsatz der Erfindung ist insbesondere bei Anwendungen sinnvoll, bei denen der Druck im Hochdruckraum mehr als 2500 bar, insbesondere bis 3000 bar oder darüber beträgt.
- Ein derartiger Kraftstoffinjektor ist üblicherweise unterschiedlichen Betriebsbedingungen bzw. Betriebstemperaturen ausgesetzt, die im Falle des Kaltstarts von beispielsweise -30°C bis zu mehr als 150°C während des Betriebs reichen können. Um über den gesamten Temperaturbereich stets genügend Druckspannungen auf das radial innere erste Element ausüben zu können und somit die Funktionssicherheit bzw. mechanische Festigkeit des Kraftstoffinjektors sicherzustellen, ist es darüber hinaus in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des radial inneren Elements gleich oder größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des radial äußeren Elements. Im einfachsten Fall wird diese Bedingung erfüllt, wenn das radial innere Element und das radial äußere Element aus dem gleichen Material bestehen.
- Die Erfindung umfasst auch ein Verfahren zum Herstellen eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors, bei dem zwei einander radial umgebende Elemente miteinander gefügt werden. Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, dass vor dem Fügen das radial innere Element herabgekühlt und/oder das radial äußere Element erwärmt wird/werden. Das erfindüngsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine die beiden Elemente mechanisch relativ gering belastende Montage, bei der insbesondere ein spannender Abtrag an Flächen der beiden Elemente sicher und zuverlässig vermieden wird.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung.
- Diese zeigt in:
- Fig. 1
- einen vereinfachten Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor,
- Fig. 2
- zwei hülsenförmige Elemente zur Begrenzung eines Hochdruckraums im Längsschnitt,
- Fig. 3
- die beiden Elemente gemäß
Fig. 2 im montierten Zustand im Längsschnitt sowie im Querschnitt, - Fig. 4
- eine Darstellung des Verlaufs der Zugspannung der beiden Elemente bei unter Hochdruck stehendem Hochdruckraum,
- Fig. 5
- gegenüber der
Fig. 2 modifizierte Elemente in montiertem Zustand im Längsschnitt und - Fig. 6 bis Fig. 8
- jeweils im Querschnitt weitere, gegenüber der
Fig. 3 modifizierte Elemente. - Dabei dienen die
Fig. 1 bis 7 nur der Illustration der technischen Lehre, während dieFig. 8 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt. - Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
- Der in der
Fig. 1 dargestellte Kraftstoffinjektor 10 dient zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer nicht dargestellten selbstzündenden Brennkraftmaschine. Der Kraftstoffinjektor 10 weist ein mehrteilig ausgebildetes Injektorgehäuse 11 auf, in dem in einer Längsachse 12 eine Düsennadel 13 als Einspritzventilglied hubbeweglich angeordnet ist. Die Düsennadel 13 verschließt in der in derFig. 1 dargestellten abgesenkten Position der Düsennadel 13 wenigstens eine, im Injektorgehäuse 11 ausgebildete Einspritzöffnung 14. - Das Injektorgehäuse 11 besteht im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandten Düsenkörper 15, an den sich auf der dem Brennraum abgewandten Seite in axialer Richtung ein aus zwei Elementen 16, 17 ausgebildeter Druckkörper 18, eine Zwischenplatte 19, ein Haltekörper 20 sowie ein Gehäusedeckel 21 anschließen.
- Der Düsenkörper 15 weist einen radial umlaufenden Haltebund 22 auf, der mit einer hülsenförmigen Düsenspannmutter 25 zusammenwirkt, die wiederum auf der dem Haltebund 22 abgewandten Seite an ihrem Innenumfang ein Gewinde 26 aufweist, das mit einem entsprechenden Außengewinde am Haltekörper 20 zusammenwirkt, um zwischen dem Düsenkörper 15 und dem Haltekörper 20 den Druckkörper 18 sowie die Zwischenplatte 19 axial zu verspannen.
- Es sei nochmals erwähnt, dass der soweit beschriebene Aufbau des Injektorgehäuses 11 lediglich exemplarisch ist und von der dargestellten Ausführungsform abweichen kann.
- Von dem Druckkörper 18 sowie dem Düsenkörper 15 und der Zwischenplatte 19 ist ein Hochdruckraum 30 räumlich begrenzt, der über eine in der Zwischenplatte 19, dem Haltekörper 20 sowie dem Gehäusedeckel 21 ausgebildete Tiefenbohrung 32 hydraulisch mit einem Hochdruckspeicher in Form eines Rails 33 verbunden ist. Das Rail 33 stellt den beim Betrieb des Kraftstoffinjektors 10 erforderlichen Systemdruck zur Verfügung, der zumindest im Wesentlichen auch innerhalb des Hochdruckraums 30 herrscht, wobei der Systemdruck mehr als 2500bar, insbesondere bis zu 3000bar betragen kann.
- Innerhalb des Haltekörpers 20 ist ein Betätigungselement in Form eines Piezo-Aktors 35 angeordnet, das zur zumindest mittelbaren Steuerung der Hubbewegung der Düsennadel 13 dient, wobei der Piezo-Aktor 35 über Anschlussleitungen 36 elektrisch ansteuerbar bzw. betätigbar ist. Der von dem Haltekörper 20 und dem Gehäusedeckel 21 begrenzte Aufnahmeraum 37 für den Piezo-Aktor 35 bildet einen Niederdruckraum des Injektorgehäuses 11 aus, der über eine Rücklaufleitung 38 druckentlastbar ist.
- Im Hochdruckraum 30 ist im Bereich des Druckkörpers 18 ein Führungsstück 40 angeordnet, das auf der der Düsennadel 13 zugewandten Seite eine Sacklochbohrung zur Aufnahme eines Kopplerkolbens 41 aufweist. Ferner ist in einer das Führungsstück 40 sowie die Zwischenplatte 19 durchquerenden Längsbohrung ein Kolbenabschnitt 42 angeordnet, der in Wirkverbindung mit dem Piezo-Aktor 35 angeordnet ist. Der Kopplerkolben 41 wirkt auf der der Düsennadel 13 zugewandten, aus der Sacklochbohrung des Führungsstücks 40 herausragenden Stirnseite mit einer Platte 43 zusammen, an der sich eine Feder 44 abstützt. Die Feder 44 belastet den Kopplerkolben 41 mit einer in Richtung zum Piezo-Aktor 35 wirkenden Axialkraft. Auf der dem Kopplerkolben 41 abgewandten Seite der Platte 43 liegt an dieser eine Führungshülse 45 axial an, in die der eine Endbereich der Düsennadel 13 eintaucht. Zwischen einem an der Düsennadel 13 ausgebildeten, radial umlaufenden Bund 46 und der Führungshülse 45 stützt sich eine Druckfeder 48 ab, die einerseits die Führungshülse 45 unter Ausbildung eines Dichtsitzes gegen die Platte 43 axial drückt, und die andererseits die Düsennadel 13 in Richtung ihrer Schließposition kraftbeaufschlagt, in der die wenigstens eine Einspritzöffnung 14 von der Düsennadel 13 hydraulisch dicht verschlossen ist.
- Hinsichtlich der an sich bekannten Funktionsweise des soweit beschriebenen Kraftstoffinjektors 10 wird auf die
DE 10 2009 002 554 A1 der Anmelderin verwiesen. - Erfindungswesentlich ist die konstruktive Gestaltung des eine Begrenzung des Hochdruckraums 30 ausbildenden Druckkörpers 18, bestehend aus den beiden Elementen 16, 17. Wie insbesondere anhand der Darstellung der
Fig. 2 und 3 erkennbar ist, sind die beiden Elemente 16, 17 jeweils hülsenförmig ausgebildet und weisen eine gemeinsame Längsachse 49 auf. Erfindungswesentlich ist, dass zur Ausbildung einer Presspassung im gefügten Zustand der beiden Elemente 16, 17 der Außendurchmesser D des radial inneren ersten Elements 16 etwas größer ist als der Innendurchmesser d des radial äußeren, zweiten Elements 17. Nach dem axialen Fügen der beiden Elemente 16, 17 wird dadurch in der äußeren Umfangswand 51 des radial inneren Elements 16 eine Druckspannung erzeugt. Darüber hinaus weist das radial innere Element 16 eine erste Ausnehmung 52 auf, die den Hochdruckraum 30 unmittelbar begrenzt, während das radial äußere Element 17 eine zweite Ausnehmung 53 zur Aufnahme des radial inneren Elements 16 aufweist. - In dem in den
Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weisen die beiden Elemente 16, 17 jeweils dieselbe axiale Erstreckung bzw. Länge I auf. Das Fügen der beiden Elemente 16, 17 erfolgt vorzugsweise durch Erwärmen des radial äußeren Elements 17 und/oder Abkühlen des radial inneren Elements 16, so dass nach dem Fügen der beiden Elemente 16, 17 die beiden Stirnflächen der Elemente 16, 17 bündig bzw. plan miteinander abschließen. - In der
Fig. 4 ist der Verlauf der Zugspannung δ der beiden Elemente 16, 17 dargestellt, wie er sich aufgrund eines in dem Hochdruckraum 30 herrschenden (hydraulischen) Drucks im Abstand r von der Längsachse 49 einstellt. Insbesondere erkennt man, dass der in der Mantelfläche 51 des radial inneren Elements 16 wirkende Druck bzw. die entsprechende Zugspannung infolge der durch das radial äußere Element 17 in das radial innere Element 16 induzierten Druckspannung mit zunehmenden Abstand r reduziert ist und erst wieder im Bereich der zweiten Ausnehmung 53 des radial äußeren Elements 17 ihr Maximum einnimmt. - Zur Erhöhung der Dichtigkeit beim axialen Verspannen des Druckkörpers 18 bzw. des radial inneren Elements 16 zwischen dem Düsenkörper 15 und der Zwischenplatte 19 kann es entsprechend der
Fig. 5 vorgesehen sein, dass das radial innere Element 16 eine geringfügig größere Länge I aufweist als das radial äußere Element 17, so dass im gefügten Zustand der beiden Elemente 16, 17 das radial innere Element 16 mit seiner Stirnfläche 55, zumindest auf einer, vorzugsweise an beiden Stirnflächen 55 etwas über die Stirnfläche 56 des radial äußere Elements 17 hinausragt. Beim axialen Verspannen des Druckkörpers 18 mit der Düsenspannmutter 25 wird dadurch auf das innere Element 16 eine Druckspannung erzeugt, die eine besonders gute Abdichtung des Hochdruckraums 30 radial nach außen ermöglicht, wobei im Einbauzustand die beiden Stirnflächen 55, 56 vorzugsweise an dem Düsenkörper 15 bzw. der Zwischenplatte 19 anliegen. - In der
Fig. 6 ist der Fall dargestellt, bei der das radial innere Element 16 eine konstante Wanddicke a aufweist, während das radial äußere Element 17a in Umfangsrichtung betrachtet eine variable Wanddicke A aufweist, die dadurch hervorgerufen wird, dass die zweite Ausnehmung 53a exzentrisch zur Längsachse 54 des zweiten Elements 17a angeordnet ist. - In der
Fig. 7 ist zusätzlich der Fall dargestellt, bei der auch das radial innere Element 16a eine unterschiedliche Wanddicke a aufweist, d.h., dass die erste Ausnehmung 52a exzentrisch zur der Längsachse 57 des radial inneren Elements 16a angeordnet ist. - Zuletzt ist in der
Fig. 8 der erfindungsgemäße Fall dargestellt, bei der bei dem radial inneren Element 16b, das grundsätzlich entsprechend dem radial inneren Element 16a derFig. 7 ausgebildet ist, im Bereich der größten Wanddicke a eine zusätzliche Längsbohrung 60 zur Führung von Druckmittel ausgebildet ist, wobei die Längsachse der Längsbohrung 60 parallel zur Längsachse 57 der ersten Ausnehmung 52a verläuft.
Claims (10)
- Kraftstoffinjektor (10) mit einem Injektorgehäuse (11), das einen mit einer Hochdruckquelle (33) verbindbaren Hochdruckraum (30) ausbildet, in dem ein Einspritzventilglied (13) hubbeweglich angeordnet ist wobei der Hochdruckraum (30) zumindest bereichsweise von zwei Elementen (16; 16a; 16b, 17; 17a) begrenzt ist, einem inneren ersten, vorzugsweise hülsenförmigen Element (16; 16a; 16b) mit einer im ersten Element (16; 16a; 16b) angeordneten ersten Ausnehmung (52; 52a) zur Ausbildung des Hochdruckraums (30), und einem das erste Element (16; 16a; 16b) unmittelbar umgebenden zweiten Element (17; 17a) mit einer zweiten Ausnehmung (53; 53a), wobei die zweite Ausnehmung (53; 53a) das erste Element (16; 16a; 16b) an seiner äußeren Umfangsfläche (51) umgibt, und wobei das zweite Element (17; 17a) unter Ausbildung einer radial wirkenden Druckkraft auf das erste Element (16; 16a; 16b) mit diesem verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Ausnehmung (52a) exzentrisch im ersten Element (16a; 16b) angeordnet ist und dass in dem die größte Wanddicke (a) aufweisenden Bereich des ersten Elements (16b) eine parallel zu einer Längsachse (57) angeordnete Bohrung (60) ausgebildet ist.
- Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Ausbildung der Druckkraft zwischen der Außendurchmesser (D) des ersten Elements (16; 16a; 16b) zur Ausbildung einer Presspassung größer ist als der Innendurchmesser (d) der zweiten Ausnehmung (53; 53a) des zweiten Elements (17; 17a). - Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite Element (17) hülsenförmig ausgebildet ist, und dass die zweite Ausnehmung (53) konzentrisch im zweiten Element (17) angeordnet ist. - Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite Element (17a) hülsenförmig ausgebildet ist, und dass die zweite Ausnehmung (53a) exzentrisch im zweiten Element (17a) angeordnet ist. - Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Element (16; 16a; 16b) das zweite Element (17; 17a) zumindest an einer Stirnseite, vorzugsweise an beiden Stirnseiten, in nicht in dem Injektorgehäuse (11) montiertem Zustand axial überragt. - Kraftstoffinjektor nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass zwischen dem ersten Element (16; 16a; 16b) und wenigstens einem, das erste Element (16; 16a; 16b) axial begrenzenden Bauteil (15, 19) eine axiale Druckspannung ausbildbar ist. - Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die beiden Elemente (16; 16a; 16b, 17; 17a) Teil des Injektorgehäuses (11) sind. - Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass in dem Hochdruckraum (30) ein Druck von mehr als 2500 bar herrscht. - Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Wärmeausdehnungskoeffizient des radial inneren Elements (16; 16a; 16b) gleich oder größer ist als der Wärmeausdehnungskoeffizient des radial äußeren Elements (17; 17a). - Verfahren zum Herstellen eines Kraftstoffinjektors (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem zwei einander radial umgebende Elemente (16; 16a; 16b, 17; 17a) miteinander gefügt werden,
dadurch gekennzeichnet,
dass vor dem Fügen das radial innere Element (16; 16a; 16b) herabgekühlt und/oder das radial äußere Element (17; 17a) erwärmt wird/werden.
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