EP3794227B1 - Sitzplatte für einen injektor - Google Patents

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EP3794227B1
EP3794227B1 EP19729488.7A EP19729488A EP3794227B1 EP 3794227 B1 EP3794227 B1 EP 3794227B1 EP 19729488 A EP19729488 A EP 19729488A EP 3794227 B1 EP3794227 B1 EP 3794227B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
seat plate
flat side
opening
passage
recessed region
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP19729488.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP3794227A1 (de
Inventor
Verena KÖGEL
Norbert SCHÖFBÄNKER
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.)
Liebherr Components Deggendorf GmbH
Original Assignee
Liebherr Components Deggendorf GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Liebherr Components Deggendorf GmbH filed Critical Liebherr Components Deggendorf GmbH
Publication of EP3794227A1 publication Critical patent/EP3794227A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3794227B1 publication Critical patent/EP3794227B1/de
Active legal-status Critical Current
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/007—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059
    • F02M63/0077—Valve seat details
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/02—Fuel-injection apparatus having means for reducing wear
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/16—Sealing of fuel injection apparatus not otherwise provided for

Definitions

  • the present invention relates to a seat plate for an injector.
  • fuel is usually injected into a combustion chamber via an injector in a specific quantity and for a specific period of time. Due to the very short injection durations, which are in the microsecond range, it is necessary to open or close the outlet opening of the injector at a very high frequency.
  • Such an injector typically has a nozzle needle (also: injector needle), which allows fuel that has been subjected to high pressure to exit when an outlet hole of the injector is released.
  • this nozzle needle acts like a stopper, which allows the fuel to escape when it is lifted. Accordingly, it is therefore necessary to raise this needle at relatively short time intervals and, after a short time, to let it slide back into the outlet opening again.
  • Hydraulic servo valves can be used to trigger this movement. Such valves in turn are using a controlled by electromagnets. Alternatively, a piezo element can be used, which reacts faster than the valve controlled by electromagnets.
  • servo valves which control the nozzle needle and are themselves controlled via an electromagnetic valve or piezo valve.
  • a pressure level is built up with the help of the fuel that is available under high pressure, which pressure level acts on the nozzle needle in the closing direction.
  • This control chamber is typically connected to the high-pressure area of the fuel via an inlet throttle.
  • this control chamber has an outlet throttle which can be closed by a movable armature and from which the fuel can escape. This outlet throttle is arranged in the seat plate. If the fuel escapes, the pressure in the control chamber and the closing force acting on the nozzle needle are reduced, since the fuel, which is under high pressure, can flow out of the control chamber.
  • the outlet throttle of the valve which is arranged in the seat plate, is optionally closed or opened with the aid of an anchor element.
  • an injector for example, in DE 10 2017 116 383.2 played back. Furthermore shows DE 10 2006 000 256 A1 an injector having a valve seat member provided with a fluid channel and an annular seat portion surrounding an opening of the fluid channel.
  • a seat plate which is particularly advantageous over the prior art and which has a reduced outside diameter compared to conventional seat plates is presented in independent claim 1 .
  • the seat plate according to the invention for an injector comprises a plate-like base body with a first flat side and a second flat side, a passage that extends through the plate-like base body from the first flat side to the second flat side, and a recess area in the first flat side enclosing an opening of the passage.
  • the seat plate is characterized in that a plurality of webs are formed in the first flat side by the depression area, the ratio of length to width of each web being in the range of 2.5 - 3.5: 1, preferably in the range of 2. 7-3.3:1, preferably in the range 2.9-3.1:1.
  • the depression area is a recess in the otherwise planar first flat side of the seat plate. This is arranged around the opening of the passage in such a way that webs extend from the outer edge of the depression area towards the opening of the passage. These webs are used to place a closure element (the anchor) on the opening of the passage.
  • the claimed configuration of the webs reduces the contact surface of the closure element of the opening and thus also ensures reduced wear on the contacting surfaces of the closure element and web section.
  • the webs are not part of the depression area and run flat to the rest of the first flat side.
  • the passage that extends through the plate-like base body from the first flat side to the second flat side can be designed as an outlet throttle, which can represent an outlet for fuel stored under high pressure in a control chamber. Fuel is discharged upwards to the first flat side, so that the downward-acting pressure of the control chamber, emanating from the second flat side, decreases.
  • the webs are aligned with their respective longitudinal direction on the opening of the passage.
  • the webs preferably intersect the opening of the passage with their longitudinal direction, so that they protrude from the opening in a star shape. It is also advantageous for the invention if the flat sides of the plate-like base body are aligned parallel to one another.
  • the depression area is arranged at a distance from the opening of the passage, ie it is preferably at the same distance from the opening of the passage.
  • This is referred to as a sealing island on which the opening is arranged.
  • This "island" is completely surrounded by the depression.
  • the opening of The passage is therefore not in the recessed area but at the normal level of the first flat side. Provision can be made for the sealing island to be circular, ie the depression area is spaced evenly around the opening. This enables a particularly efficient placement process onto the opening of the passage with the closure element.
  • the seat plate is designed to be rotationally symmetrical, so that it is preferably indistinguishable from its original position when rotated by 120°.
  • the axis of rotation can run through the passage and is essentially perpendicular to the first flat side and to the second flat side.
  • the advantage of the rotationally symmetrical design is that there are several correct installation orientations when installing in an injector. This simplifies the process of assembling an injector, since at least the seat plate can be inserted without a fixed orientation.
  • the plate-like base body is rotationally symmetrical to an axis of rotation running centrally through the passage. This is advantageous with regard to the installation of the seat plate, since with a rotationally symmetrical design there are several correct installation positions with regard to the torsion and the actual orientation of the seat plate does not have to be taken into account.
  • the depression area encloses the opening of the passage in a circle and only the several webs interrupt the depression area from an outer edge of the depression area towards the opening.
  • the center of the circular depression area is aligned with the opening of the passage.
  • the depression area is thus circular and has a center which is aligned with the opening of the passage on the first flat side. This means that the center of the opening is identical to the center of the circular depression area, which is only interrupted on the outside by the webs.
  • the depression region has an inner edge which encloses the opening of the passage and whose wall running towards the first flat side has an incline.
  • the opening of the passage is not in the depression area, but is completely surrounded by it.
  • the edge delimiting the depression area has a wall which has an incline.
  • the abutment surface of the closure element which is placed on it to close the opening, becomes more resistant to edges breaking out in the edge area of the depression area.
  • the angle of inclination of the edge wall is advantageous in that it should be in the range of 2.5-7.5°, preferably 3.5-6.5°, preferably 4.5-5.5°.
  • the angle is measured from the perpendicular to the first flat side to the inclined wall.
  • the sealing island on which the opening of the passage is arranged rises out of the depression area with walls running obliquely towards the opening at least in the edge area.
  • the first flat side and the second flat side have a contact surface with a plane parallel to the respective flat side, the areas of which are of the same size or by less than 7%, preferably less than 5%. and preferably differ by less than 2%. Provision can also be made for the two areas to be essentially the same size.
  • the first flat side and/or the second flat side has or have an angled surface in the transition to the outer circumference, the processing of which achieves the desired contact surface size of the respective flat side.
  • the passage from the location of a minimum diameter, the throttle, to the second Flat side widens and essentially has the shape of a truncated cone or a cylinder.
  • an outer periphery of the seat plate is circular, and wherein preferably the circular outer periphery is provided with one or more flats.
  • the flattening or flattenings inserted into the circular shape ensure that fuel can be passed through when the seat plate is in the installed state.
  • the seat plate is accommodated in a circular hollow element, so that a space for conducting fuel past the seat plate is provided by the at least one flattening in the outer circumference of the seat plate. This optional flow of fuel around is another advantageous property of the seat plate according to the invention.
  • the seat plate with its circular sections, which is interrupted by the at least one flattening, is guided in its receptacle in order to ensure a seal on its upper side.
  • an outer circumference of the seat plate is circular and the circular shape is interrupted by one or more flattened areas, and the proportion of the flattened areas makes up at least 30%, preferably 50% and preferably at least 80% of the original circular shape of the outer circumference.
  • the multiple flattened areas are distributed equidistantly from one another on the outer circumference. In other words, the flattened areas are evenly spaced from each other.
  • the present invention includes an injector for injecting fuel with a seat plate according to one of the previously discussed variants. Furthermore, the invention also relates to an injector with a seat plate according to one of the variants described above.
  • figure 1 shows the seat plate 1 in a cross-sectional view.
  • the approximately plate-shaped base body 2 has an upper flat side 3 and a lower flat side 4 .
  • the end faces of the plate-like base body 2 connect the upper and lower flat sides 3, 4 of the base body 2 to one another.
  • the seat plate 1 has a passage 5 which connects the first flat side 3 to the second flat side 4 .
  • This passage runs through the base body 2 of the seat plate 1 .
  • the passage 5 has a control chamber which is in the form of a truncated cone in the illustration.
  • the passage widens somewhat and then goes over to an opening 51 in the first flat side 3.
  • the opening 51 is surrounded by a depression area 6 which, however, is at a distance from the opening 51 .
  • the opening 51 is arranged in the center of the seat plate 1 and is surrounded by the depression area 6 at the same distance.
  • the area adjacent to the opening, which runs from the opening 51 to the edge 62 of the depression area 6, is also called the sealing island.
  • the depression area 6 is of essentially circular configuration, but has webs 7 directed inwards from its outer edge 61 towards the opening 51 , which represent elements left out of the depression area 6 .
  • the three webs 7 are spaced apart from one another by a distance of 120° in each case.
  • the webs 7 serve as a support for a closure element, typically also called an anchor element, which is placed on the opening 51 to be closed. In order to prevent this element from tilting, a part of the closure element is also placed on the respective sections of the webs 7 directed towards the opening 51 .
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of a modified seat panel 1. Unlike 1 the edge area 62 of the depression area 6 no longer runs perpendicularly upwards to the sealing island, but has an angle of inclination. In the illustration, the angle of inclination is 7.5°, so that when the angle between opposite edge areas is measured, the angle value shown is 15°.
  • the inclination is advantageous, since otherwise the repeated placement of the closure element on the sealing island causes breakouts at the edge 62, which should be avoided. By sloping the edges 62 of the depression area towards the sealing island, the probability of a break-out is reduced.
  • FIG 4 shows a plan view of the first flat side 3 of the seat plate, with the closure element 9 also being shown. It can be seen that the closure element 9 also rests on the webs when it is brought into its position closing the opening 51 .
  • figure 5 also shows a top view of the seat plate 1.
  • a surface 83 can be seen which is angled in relation to the first flat side 3 and which is present both in the transition to the flattened areas 81 and to the remaining segments of the circular shape is.
  • This angled surface is advantageous because the bearing surface of the first flat side 3 can be changed by processing this surface. So it is now possible, the bearing surfaces of the first flat
  • Page 3 and the second flat side 4 to match each other, whereby material-removing machining processes can be carried out simultaneously on both flat sides.
  • FIG. 6 shows a cross section of the seat plate 1, in which one can also see an angled surface 82 in the transition area from the second flat side 4 to the outer circumference 8, which offers the same advantages described in the previous paragraph.
  • a cylindrical control chamber can also be seen, which is arranged between the throttle 52 and the second flat side 4 .
  • FIG. 7 shows a top view of the second flat side 4 of the seat plate 1.
  • the much larger opening of the passage 5 and the angled surfaces that are arranged in the transition from the second flat side 4 to the outer circumference 8 can be seen here.
  • FIG. 8 shows a plan view of the first flat side 3.
  • a dashed auxiliary circle which has its center in the middle of the opening 51 of the passage 5, it becomes clear that the flattened areas run tangentially to this auxiliary circle.
  • the points of contact of the flat areas 81 with the auxiliary circle are arranged equidistantly along the auxiliary circle.
  • the webs 7 in the depression area 6 extend radially inwardly offset from the point of contact towards the opening 51 .
  • FIG. 9 shows a plan view of a further embodiment of the seat plate 1. In contrast to the previous seat plates 1, has in the 9 Seat plate 1 shown now has a total of six flat areas 81 .
  • FIG. 10 shows a plan view of a further embodiment of the seat plate 1.
  • the outer circumference 8 of the seat plate 1 is circular and has no flat areas.
  • the seat plate is designed without the bore 51 and the bore 52 is continuous.

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sitzplatte für einen Injektor.
  • In Brennkraftmaschinen wie Dieselmotoren oder auch Benzinmotoren wird in der Regel über einen Injektor Kraftstoff mit einer bestimmten Menge und für eine bestimmte Zeitdauer in einen Brennraum eingespritzt. Dabei ist es aufgrund der sehr geringen Einspritzdauern, die im Mikrosekundenbereich liegen, erforderlich, die Austrittsöffnung des Injektors mit einer sehr hohen Frequenz zu öffnen beziehungsweise zu schließen.
  • Ein solcher Injektor verfügt typischerweise über eine Düsennadel (auch: Injektornadel), die einen mit einem hohen Druck beaufschlagten Kraftstoff bei Freigeben eines Austrittslochs des Injektors nach außen treten lässt. Diese Düsennadel wirkt im Zusammenspiel mit dieser Austrittsöffnung wie ein Pfropfen, der bei einem Anheben ein Austreten des Kraftstoffs ermöglicht. Demnach ist es also erforderlich, diese Nadel in relativ kurzen Zeitabständen anzuheben und nach einer kurzen Zeit erneut in die Austrittsöffnung zurückgleiten zu lassen. Dabei können hydraulische Servoventile verwendet werden, die das Auslösen dieser Bewegung ansteuern. Solche Ventile wiederum werden mithilfe eines Elektromagneten angesteuert. Alternativ dazu kann ein Piezoelement verwendet werden, das schneller als das mittels Elektromagneten angesteuerte Ventil reagiert.
  • Aufgrund der hohen Einspritzdrücke von über 2500 bar ist es nicht möglich, die Düsennadel direkt mithilfe eines Magnetventils anzusteuern beziehungsweise zu bewegen. Hierbei wäre die erforderliche Kraft zum Öffnen und Schließen der Düsennadel zu groß, sodass ein solches Verfahren nur mithilfe von sehr großen Elektromagneten realisierbar wäre. Eine solche Konstruktion scheidet aber aufgrund des nur beschränkt zur Verfügung stehenden Bauraums in einem Motor aus.
  • Typischerweise werden anstelle der direkten Ansteuerung sogenannte Servoventile verwendet, die die Düsennadel ansteuern und selbst über ein Elektromagnetventil bzw. Piezoventil gesteuert werden. Dabei wird in einem mit der Düsennadel zusammen wirkenden Steuerraum mithilfe des unter hohem Druck zur Verfügung stehenden Kraftstoffs ein Druckniveau aufgebaut, das auf die Düsennadel in Verschlussrichtung wirkt. Dieser Steuerraum ist typischerweise über eine Zulaufdrossel mit dem Hochdruckbereich des Kraftstoffs verbunden. Ferner weist dieser Steuerraum eine durch einen bewegbaren Anker verschließbare Ablaufdrossel auf, aus der der Kraftstoff entweichen kann. Diese Ablaufdrossel ist dabei in der Sitzplatte angeordnet. Entweicht der Kraftstoff, ist der Druck in dem Steuerraum und die auf die Düsennadel wirkende Verschlusskraft verringert, da der unter hohem Druck stehende Kraftstoff des Steuerraums abfließen kann. Dadurch kommt es zu einer Bewegung der Düsennadel, welche die Austrittsöffnung an der Injektorspitze freigibt. Um die Bewegung der Düsennadel steuern zu können, wird also die in der Sitzplatte angeordnete Ablaufdrossel des Ventils mithilfe eines Ankerelements wahlweise verschlossen oder geöffnet.
  • Da das allgemeine Prinzip eines Injektors zum Einspritzen von Kraftstoff dem Fachmann bekannt ist, wird nicht tiefergehender auf die Funktionalität dieses Bauteils eingegangen.
  • Die nähere Funktionsweise eines Injektors ist beispielsweise in der DE 10 2017 116 383.2 wiedergegeben. Ferner zeigt DE 10 2006 000 256 A1 ein Injektor mit einem Ventilsitzelement, das mit einem Fluidkanal und einem ringförmigen Sitzabschnitt versehen ist, der eine Öffnung des Fluidkanals umgibt.
  • Bei der Neuentwicklung eines Motors stellt es sich als besonders vorteilhaft dar, wenn der von einem Injektor in Anspruch genommene Raum kleiner ausfällt. Insgesamt führt dies zu einem kompakteren Motoraufbau und typischerweise zu einem besseren Gewichtsverhältnis.
  • Eine gegenüber dem Stand der Technik besonders vorteilhafte Sitzplatte, die einen verringerten Außendurchmesser gegenüber herkömmlichen Sitzplatten aufweist, ist in dem unabhängigen Anspruch 1 dargestellt.
  • Die erfindungsgemäße Sitzplatte für einen Injektor umfasst dabei einen plattenartigen Grundkörper mit einer ersten flächigen Seiten und einer zweiten flächigen Seite, einen Durchgang, der sich durch den plattenartigen Grundkörper von der ersten flächigen Seite hin zu der zweiten flächigen Seite erstreckt, und einen Vertiefungsbereich in der ersten flächigen Seite, der eine Öffnung des Durchgangs umschließt. Die Sitzplatte zeichnet sich dadurch aus, dass durch den Vertiefungsbereich mehrere Stege in der ersten flächigen Seite gebildet sind, wobei das Verhältnis von Länge zu Breite eines jeden Stegs im Bereich von 2,5 - 3,5 : 1, vorzugsweise im Bereich von 2,7 - 3,3 : 1, bevorzugterweise im Bereich von 2,9 - 3,1 : 1 liegt.
  • Der Vertiefungsbereich ist dabei eine Ausnehmung in der ansonsten plan verlaufenden ersten flächigen Seite der Sitzplatte. Dieser ist um die Öffnung des Durchgangs herum so angeordnet, dass sich Stege vom äußeren Rand des Vertiefungsbereichs hin zur Öffnung des Durchgangs hin erstrecken. Diese Stege dienen zum Aufsetzen eines Verschlusselements (dem Anker) auf die Öffnung des Durchgangs.
  • Die beanspruchte Ausgestaltung der Stege vermindert die Kontaktfläche des Verschlusselements der Öffnung und sorgt somit auch für einen verminderten Verschleiß an den sich kontaktierenden Flächen von Verschlusselement und Stegabschnitt.
  • Die Stege sind dabei nicht Teil des Vertiefungsbereichs und verlaufen plan zum Rest der ersten flächigen Seite.
  • Insbesondere kann dabei vorgesehen sein, dass drei Stege vorhanden sind, die ein stabiles Aufsetzen des Verschlusselements ermöglichen.
  • Dabei kann der Durchgang, der sich durch den plattenartigen Grundkörper von der ersten flächigen Seite hin zu der zweiten flächigen Seite erstreckt, als Ablaufdrossel ausgebildet sein, die einen Auslass für in einem Steuerraum unter hohem Druck gespeicherten Kraftstoff darstellen kann. Kraftstoff wird dabei nach oben hin zur ersten flächigen Seite abgelassen, so dass der von der zweiten flächigen Seite ausgehende, nach unten wirkende Druck des Steuerraums nachlässt.
  • Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stege mit ihrer jeweiligen Längsrichtung auf die Öffnung des Durchgangs ausgerichtet sind. Vorzugsweise schneiden die Stege mit ihrer Längsrichtung die Öffnung des Durchgangs, so dass sie sternförmig von der Öffnung abstehen. Ferner ist für die Erfindung von Vorteil, wenn die flächigen Seiten des plattenartigen Grundkörpers zueinander parallel ausgerichtet sind.
  • Erfindungsgemäss, ist der Vertiefungsbereich beabstandet von der Öffnung des Durchgangs angeordnet, weist also vorzugsweise einen gleichen Abstand von der Öffnung des Durchgangs auf. Man spricht hierbei von einer Dichtinsel, auf der die Öffnung angeordnet ist. Dabei ist diese "Insel" von der Vertiefung vollumfänglich umgeben. Die Öffnung des Durchgangs liegt dabei also nicht in dem Vertiefungsbereich sondern auf dem normalen Niveau der ersten flächigen Seite. Es kann vorgesehen sein, dass die Dichtinsel kreisförmig ist, der Vertiefungsbereich also um die Öffnung herum gleichmäßig beabstandet ist. Dies ermöglicht einen besonders effizienten Aufsetzvorgang auf die Öffnung des Durchgangs mit dem Verschlusselement.
  • Ferner kann vorgesehen sein, dass die Sitzplatte drehsymmetrisch ausgebildet ist, so dass sie vorzugsweise bei einer Drehung um 120° von ihrer Ursprungsposition nicht unterscheidbar ist. Die Drehachse kann dabei durch den Durchgang verlaufen und ist im Wesentlichen senkrecht zur ersten flächigen Seite und zur zweiten flächigen Seite.
  • Vorteilhaft an der drehsymmetrischen Ausführung ist, dass es bei einem Einbau in einen Injektor mehrere korrekte Einbauorientierungen gibt. Somit vereinfacht sich das Zusammensetzen eines Injektors, da zumindest das Einsetzen der Sitzplatte ohne fest vorgegebene Orientierung erfolgen kann.
  • Dabei kann auch vorgesehen sein, dass der plattenartige Grundkörper drehsymmetrisch zu einer mittig durch den Durchgang verlaufenden Drehachse ist. Dies ist hinsichtlich des Verbauens der Sitzplatte von Vorteil, da es bei einer drehsymmetrischen Ausgestaltung hinsichtlich der Verdrehung mehrere korrekte Einbaulagen gibt und die tatsächlich eingenommene Orientierung der Sitzplatte nicht beachtet werden muss.
  • Nach einer Fortbildung der Erfindung kann auch vorgesehen sein, dass der Vertiefungsbereich die Öffnung des Durchgangs kreisförmig umschließt und nur die mehreren Stege von einem äußeren Rand des Vertiefungsbereichs hin zur Öffnung den Vertiefungsbereich unterbrechen. Dadurch ergibt sich eine vorteilhaft ausgebildete Aufsatzfläche für das Verschlusselement (bspw. Ankerelement) des Durchgangs, bzw. der Öffnung auf der ersten flächigen Seite, das über eine hervorragende Dauerfestigkeit und sehr gute Schließeigenschaften verfügt. Zudem wird durch die zur Öffnung hin ausgerichteten Stege ein Verkippen des Verschlusselements, das beim Aufsetzen vorkommen kann, unterbunden.
  • Nach einer optionalen Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Mitte des kreisförmigen Vertiefungsbereichs mit der Öffnung des Durchgangs fluchtet. Der Vertiefungsbereich ist also kreisförmig und weist einen Mittelpunkt auf, der mit der Öffnung des Durchgangs auf der ersten flächigen Seite fluchtet. D.h. die Mitte der Öffnung ist identisch zum Mittelpunkt des kreisförmigen, an seiner Außenseite nur von den Stegen unterbrochenen Vertiefungsbereichs.
  • Weiter kann nach einer vorteilhaften Ausführung vorgesehen sein, dass der Vertiefungsbereich einen die Öffnung des Durchgangs umschließenden inneren Rand aufweist, deren zur ersten flächigen Seite hin verlaufende Wand eine Neigung aufweist. Die Öffnung des Durchgangs liegt nicht im Vertiefungsbereich, sondern ist von diesem vollständig umschlossen. Die den Vertiefungsbereich begrenzende Kante weist dabei eine Wand auf, die eine Neigung aufweist.
  • Durch das Vorsehen eines Neigungswinkels wird die Anschlagfläche des Verschlusselements, die zum Verschließen der Öffnung hierauf aufgesetzt wird, widerstandsfähiger gegen das Ausbrechen von Kanten im Randbereich des Vertiefungsbereichs.
  • Dabei hat sich als vorteilhafter Neigungswinkel der Kantenwand herausgestellt, dass dieser im Bereich von 2,5 - 7,5°, vorzugsweise 3,5 - 6,5°, bevorzugterweise 4,5 - 5,5° liegen soll. Der Winkel wird dabei von der Senkrechten auf die erste flächige Seite hin zur geneigten Wand gemessen. In anderen Worten erhebt sich die Dichtinsel, auf der die Öffnung des Durchgangs angeordnet ist, mit zumindest im Randbereich schräg zur Öffnung hin verlaufenden Wänden aus dem Vertiefungsbereich heraus.
  • Für die Winkelauslegung muss das Optimum für Produktion und Funktion gefunden werden. Hier sind die Anforderungen gegensätzlich. Um die Durchmesserstreuung der Dichtinsel im Laufe der Produktion zu verringern, sind möglichst kleine Winkel erforderlich, also eine möglichst senkrechter Verlauf der Wand von Vorteil. Die Geometrie ist dann so ausgeführt, dass durch Toleranzen eine relativ geringe Variation in der Auflagefläche entsteht. Andererseits sind möglichst große Winkel notwendig, um Ausbrüche, die durch die schlagende Beanspruchung im Betrieb der Sitzplatte in einem Injektor auftreten, zu vermeiden.
  • Zudem ist nach einer weiteren vorteilhaften Modifikation der Erfindung vorgesehen, dass die erste flächige Seite und die zweite flächige Seite eine Kontaktfläche mit einer zur jeweiligen flächigen Seite parallelen Ebene aufweisen, deren Flächen gleich groß sind oder um weniger als 7%, vorzugsweise weniger als 5% und bevorzugterweise um weniger als 2% voneinander abweichen. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die beiden Flächen im Wesentlichen gleich groß sind.
  • Dies ist vorteilhaft bei der Bearbeitung der beiden flächigen Seiten. Sind diese gleich groß oder im Wesentlichen gleich groß oder liegen innerhalb der oben aufgeführten Abweichung, kann ein Schleifen oder ein Abtragen von Material durch Doppelplanschleifen bzw. Läppen gleichmäßig an beiden Seiten durchgeführt werden. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Randbereiche am Außenumfang einer jeweiligen flächigen Seite angeschrägt sind, um die wirksame Kontaktfläche mit einer Schleif- oder Materialbearbeitungsebene anzupassen. Dadurch kann beispielsweise das gleichzeitige Bearbeiten der beiden flächigen Seiten der Sitzplatte ermöglicht werden, was den Herstellungsprozess beschleunigt.
  • Nach einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste flächige Seite und/oder die zweite flächige Seite im Übergang zum Außenumfang eine gewinkelte Fläche aufweist bzw. aufweisen, deren Bearbeitung ein Erreichen der gewünschten Kontaktflächengröße der jeweiligen flächigen Seite erbringt.
  • Nach einer weiteren optionalen Modifikation kann vorgesehen sein, dass sich der Durchgang vom Ort eines minimalen Durchmessers, der Drossel, zur zweiten flächigen Seite hin aufweitet und dabei im Wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes oder einer Zylinders aufweist.
  • Sitzplatte, wobei ein Außenumfang der Sitzplatte kreisförmig ist, und wobei vorzugsweise der kreisförmige Außenumfang mit einer oder mehreren Abflachungen versehen ist. Die in die Kreisform eingefügte Abflachung oder Abflachungen sorgen für ein Durchleiten von Kraftstoff in einem eingebauten Zustand der Sitzplatte. Die Sitzplatte ist dabei in ein kreisförmiges Hohlelement aufgenommen, so dass durch die mindestens eine Abflachung im Außenumfang der Sitzplatte ein Raum zum Leiten von Kraftstoff an der Sitzplatte vorbei vorgesehen ist. Diese optionale Umströmung von Kraftstoff ist eine weitere vorteilhafte Eigenschaft der erfindungsgemäßen Sitzplatte. Dabei wird die Sitzplatte mit ihren kreisförmigen Abschnitten, die von der mindestens einen Abflachung unterbrochen ist, in ihrer Aufnahme geführt, um eine Abdichtung an ihrer Oberseite sicherzustellen. Gleichzeitig muss Kraftstoff über eine Hochdruckbohrung in den Hochdruckbereich des Injektors gelangen. Um hierfür keine Orientierung der Sitzplatte zu benötigen, kann bspw. ein Dreiflach genutzt werden, den Kraftstoff an der Sitzplatte vorbeizuführen. Dabei wird also die eigentlich ringförmige Dichtfläche zum Gehäuse reduziert.
  • Es kann vorteilhafterweise vorgesehen sein, dass ein Außenumfang der Sitzplatte kreisförmig ist und die Kreisform durch eine oder mehrere Abflachungen unterbrochen ist, und wobei der Anteil der Abflachungen mindestens 30%, vorzugsweise 50% und bevorzugterweise mindestens 80% der ursprünglichen Kreisform des Außenumfangs ausmacht.
  • Zudem kann vorgesehen sein, dass die mehreren Abflachungen zueinander äquidistant am Außenumfang verteilt sind. In anderen Worten sind die Abflachungen also gleichmäßig voneinander beabstandet.
  • Zudem umfasst die vorliegende Erfindung einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff mit einer Sitzplatte nach einem der vorhergehend diskutierten Varianten. Ferner betrifft die Erfindung auch einen Injektor mit einer Sitzplatte nach einer der vorstehend beschriebenen Varianten.
  • Weitere Vorteile, Modifikationen und Einzelheiten werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung erläutert.
  • Dabei zeigen:
    • Fig. 1:
    eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Sitzplatte,
    Fig. 2:
    eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Sitzplatte,
    Fig. 3:
    eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Sitzplatte mit einem geneigten Rand der Vertiefungsbereichs,
    Fig. 4:
    eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Sitzplatte mit darauf aufgesetztem Verschlusselement,
    Fig. 5:
    eine weitere Draufsicht auf die erfindungsgemäße Sitzplatte mit darauf aufgesetztem Verschlusselement,
    Fig. 6:
    eine Querschnittsansicht einer erfindungsgemäßen Sitzplatte mit einem zylinderförmigen Steuerraum,
    Fig. 7:
    eine Draufsicht auf eine Unterseite der Sitzplatte,
    Fig. 8:
    eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Sitzplatte,
    Fig. 9:
    ein Draufsicht auf eine weitere Ausführung der Sitzplatte, und
    Fig. 10:
    eine Draufsicht auf eine weitere Ausführung der Sitzplatte.
  • Figur 1 zeigt die Sitzplatte 1 in einer Querschnittsansicht. Der in etwa plattenförmige Grundkörper 2 weist eine obere flächige Seite 3 und eine untere flächige Seite 4 auf. Die Stirnflächen des plattenartigen Grundkörpers 2 verbinden die obere und die untere flächige Seite 3, 4 des Grundkörpers 2 miteinander. Man erkennt, dass die Sitzplatte 1 einen Durchgang 5 aufweist, der die erste flächige Seite 3 mit der zweiten flächigen Seite 4 verbindet. Dieser Durchgang verläuft durch den Grundkörper 2 der Sitzplatte 1 hindurch. Ausgehend von der zweiten flächigen Seite 4 weist der Durchgang 5 einen Steuerraum auf, der in der Darstellung die Form eines Kegelstumpfes aufweist, an seinem spitzen Ende geht der kegelstumpfförmige Steuerraum in eine Drossel 5 über, die einen Bereich minimalen Durchmessers der Durchgangs 5 bezeichnet. Hin zu ersten flächigen Seite 3 weitet sich der Durchgang etwas auf und geht dann über zu einer Öffnung 51 in der ersten flächigen Seite 3.
  • Ferner erkennt man, dass die Öffnung 51 von einem Vertiefungsbereich 6 umgeben ist, der jedoch von der Öffnung 51 beabstandet ist.
  • Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die erste flächige Seite 3 der Sitzplatte 1. Mittig in der Sitzplatte 1 angeordnet ist die Öffnung 51, die mit gleichem Abstand von dem Vertiefungsbereich 6 umschlossen ist. Der an die Öffnung angrenzende Bereich, der von der Öffnung 51 bis hin zum Rand 62 des Vertiefungsbereichs 6 verläuft, wird auch Dichtinsel genannt.
  • Der Vertiefungsbereich 6 ist im Wesentlichen kreisförmig ausgestaltet, weist aber von seinem Außenrand 61 hin zur Öffnung 51 nach innen gerichtete Stege 7 auf, die vom Vertiefungsbereich 6 ausgesparte Elemente darstellten. Vorliegend sind die drei Stege 7 mit einem Abstand von jeweils 120° untereinander beabstandet. Die Stege 7 dienen als Auflage für ein Verschlusselement, typischerweise auch Ankerelement genannt, das auf die zu verschließende Öffnung 51 aufgesetzt wird. Um ein Kippen dieses Elements zu vermeiden, setzt ein Teil des Verschlusselements auch auf die jeweiligen zur Öffnung 51 hin gerichteten Abschnitte der Stege 7 auf.
  • Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht einer modifizierten Sitzplatte 1. Im Unterschied zur Fig. 1 verläuft der Randbereich 62 des Vertiefungsbereichs 6 nun nicht mehr senkrecht nach oben zur Dichtinsel, sondern weist einen Neigungswinkel auf. In der Darstellung beträgt der Neigungswinkel 7,5°, so dass sich bei einem Messen des Winkels zwischen gegenüberliegenden Randbereichen der dargestellte Winkelwert von 15° ergibt.
  • Die Neigung ist von Vorteil, da ansonsten durch das wiederholte Aufsetzen des Verschlusselements auf die Dichtinsel Ausbrüche an der Kante 62 auftreten, die es zu vermeiden gilt. Durch die Neigung der Ränder 62 des Vertiefungsbereichs hin zur Dichtinsel wird die Wahrscheinlichkeit eines Ausbrechens verringert.
  • Fig. 4 zeigt eine Draufsicht auf die erste flächige Seite 3 der Sitzplatte, wobei zudem auch das Verschlusselement 9 dargestellt ist. Man erkennt, dass das Verschlusselement 9 auch auf den Stegen aufsetzt, wenn es in seine die Öffnung 51 verschließende Position gebracht ist.
  • Am Außenumfang 8 der Sitzplatte 1 erkennt man eine Abflachung, die die eigentlich kreisförmige Form des Außenumfangs 8 unterbricht. Diese Abflachungen verlaufen geradlinig und sind typischerweise zueinander äquidistant entlang des Außenumfangs angeordnet. Zwischen den Abflachungen 81 des Außenumfangs 8 befinden sich die Segmente der Kreisform des Außenumfangs 8. Diese Segmente dienen für eine Halterung in einem kreisförmigen Gehäuse, in das die Sitzplatte 1 eingelegt wird.
  • Fig. 5 zeigt ebenfalls eine Draufsicht auf die Sitzplatte 1. Dabei erkannt man im Übergangsbereich zum Außenumfang 8 der ersten flächigen Seite 3 eine gegenüber der ersten flächigen Seite 3 gewinkelte Fläche 83, die sowohl im Übergang an die Abflachungen 81 als auch an die verbleibenden Segmente der Kreisform vorhanden ist. Diese gewinkelte Fläche ist von Vorteil, da durch Bearbeiten dieser Fläche die Auflagefläche der ersten flächigen Seite 3 veränderbar ist. So ist es nun möglich, die Auflageflächen der ersten flächigen
  • Seite 3 und der zweiten flächigen Seite 4 aneinander anzugleichen, wodurch materialabtragende Bearbeitungsverfahren an beiden flächigen Seiten gleichzeitig durchgeführt werden können.
  • Fig. 6 zeigt einen Querschnitt der Sitzplatte 1, bei dem man im Übergangsbereich von der zweiten flächigen Seite 4 hin zum Außenumfang 8 ebenfalls eine gewinkelte Fläche 82 erkennt, die dieselben im vorstehenden Absatz beschriebenen Vorteile bietet.
  • Zudem erkennt man einen zylinderförmigen Steuerraum, der zwischen der Drossel 52 und der zweiten flächigen Seite 4 angeordnet ist.
  • Fig. 7 zeigt eine Draufsicht auf die zweite flächige Seite 4 der Sitzplatte 1. Man erkennt hier die sehr viel größere Öffnung des Durchgangs 5 und die gewinkelten Flächen, die im Übergang von der zweiten flächigen Seite 4 zum Außenumfang 8 angeordnet sind.
  • Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf die erste flächige Seite 3. Zudem wird aufgrund eines gestrichelten Hilfskreises, der seinen Mittelpunkt in der Mitte der Öffnung 51 des Durchgangs 5 aufweist, deutlich, dass die Abflachungen tangential zu diesem Hilfskreis verlaufen. Die Berührpunkte der Abflachungen 81 mit dem Hilfskreis sind dabei entlang des Hilfskreises äquidistant angeordnet.
  • Zudem kann vorgesehen sein, dass die Stege 7 in dem Vertiefungsbereich 6 ausgehend von dem Berührpunkt sich radial nach innen versetzt hin zur Öffnung 51 erstrecken.
  • Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Sitzplatte 1. Im Gegensatz zu den vorhergehenden Sitzplatten 1, weist die in der Fig. 9 dargestellte Sitzplatte 1 nun insgesamt sechs Abflachungen 81 auf.
  • Fig. 10 zeigt eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Sitzplatte 1. Im Gegensatz zu den vorhergehenden Sitzplatten 1, ist der Außenumfang 8 der Sitzplatte 1 kreisförmig und weist keine Abflachungen auf.
  • Gemäß einer Variation der zuvor dargestellten Lösung kann es sein, dass die Sitzplatte ohne die Bohrung 51 ausgeführt wird und die Bohrung 52 durchgehend ist.

Claims (15)

  1. Sitzplatte (1) für einen Injektor, umfassend:
    einen plattenartigen Grundkörper (2) mit einer ersten flächigen Seiten (3) und einer zweiten flächigen Seite (4),
    einen Durchgang (5), der sich durch den plattenartigen Grundkörper (2) von der ersten flächigen Seite (3) hin zu der zweiten flächigen Seite (4) erstreckt, und
    einen Vertiefungsbereich (6) in der ersten flächigen Seite (3), der eine Öffnung (51) des Durchgangs (5) umschließt, wobei der Vertiefungsbereich (6) beabstandet von der Öffnung (51) des Durchgangs (5) angeordnet ist, so dass die Öffnung (51) des Durchgangs (5) nicht in dem Vertiefungsbereich (6), sondern auf einem normalen Niveau der ersten flächigen Seite (3) liegt,
    dadurch gekennzeichnet, dass durch den Vertiefungsbereich (6) mehrere Stege (7) in der ersten flächigen Seite (3) gebildet sind, wobei das Verhältnis von Länge zu Breite eines jeden Stegs im Bereich von 2,5 - 3,5 : 1, vorzugsweise im Bereich von 2,7 - 3,3 : 1, bevorzugterweise im Bereich von 2,9 - 3,1 : 1 liegt.
  2. Sitzplatte (1) nach Anspruch 1, wobei die Stege (7) mit ihrer jeweiligen Längsrichtung auf die Öffnung (51) des Durchgangs (5) ausgerichtet sind.
  3. Sitzplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vertiefungsbereich (6) einen gleichen Abstand von der Öffnung (51) des Durchgangs (5) aufweist.
  4. Sitzplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Sitzplatte (1) drehsymmetrisch ausgebildet ist, vorzugsweise bei einer Drehung von 120°.
  5. Sitzplatte (1) nach einem der vorgehenden Ansprüche, wobei der Vertiefungsbereich (6) die Öffnung (51) des Durchgangs (5) kreisförmig umschließt und nur die mehrere Stege (7) von einem äußeren Rand (61) des Vertiefungsbereichs (6) hin zur Öffnung (51) den Vertiefungsbereich (6) unterbrechen.
  6. Sitzplatte (1) nach Anspruch 5, wobei die Mitte des kreisförmigen Vertiefungsbereichs (6) mit der Öffnung (51) des Durchgangs (5) fluchtet.
  7. Sitzplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Vertiefungsbereich (6) einen die Öffnung (51) des Durchgangs (5) umschließenden inneren Rand (62) aufweist, deren zur ersten flächigen Seite (3) hin verlaufende Wand eine Neigung aufweist.
  8. Sitzplatte (1) nach Anspruch 7, wobei die Wand einen Neigungswinkel im Bereich von 2,5 - 7,5°, vorzugsweise 3,5 - 6,5°, bevorzugterweise 4,5 - 5,5° aufweist, der von der Senkrechten auf die erste flächige Seite (3) abweicht.
  9. Sitzplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die erste flächige Seite (3) und die zweite flächige Seite (4) eine Kontaktfläche mit einer zur jeweiligen flächigen Seite (3, 4) parallelen Ebene aufweisen, deren Flächen gleich groß sind oder um weniger als 7%, vorzugsweise weniger als 5% und bevorzugterweise um weniger als 2% voneinander abweichen.
  10. Sitzplatte (1) nach Anspruch 9, wobei die erste flächige Seite (3) und/oder die zweite flächige Seite (4) im Übergang zum Außenumfang eine gewinkelte Fläche (82) aufweisen, deren Bearbeitung ein Erreichen der gewünschten Kontakflächengröße der jeweiligen flächigen Seite (3, 4) erbringt.
  11. Sitzplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich der Durchgang (5) vom Ort eines minimalen Durchmessers, der Drossel (52), zur zweiten flächigen Seite (4) hin aufweitet und dabei im Wesentlichen die Form eines Kegelstumpfes oder einer Zylinders aufweist.
  12. Sitzplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Außenumfang (8) der Sitzplatte (1) kreisförmig ist, und vorzugsweise über eine oder mehrere Abflachungen (81) verfügt.
  13. Sitzplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Außenumfang der Sitzplatte (1) kreisförmig ist und über eine oder mehrere Abflachungen verfügt, und wobei der Anteil der Abflachungen mindestens 30%, vorzugsweise 50% und bevorzugterweise mindestens 80% der ursprünglichen Kreisform des Außenumfangs ausmacht.
  14. Sitzplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 12 oder 13, wobei die mehreren Abflachungen zueinander äquidistant am Außenumfang verteilt sind.
  15. Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff mit einer Sitzplatte (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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