EP3887666A1 - Nozzle of a fuel injector, and fuel injector comprising such a nozzle - Google Patents

Nozzle of a fuel injector, and fuel injector comprising such a nozzle

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EP3887666A1
EP3887666A1 EP20704495.9A EP20704495A EP3887666A1 EP 3887666 A1 EP3887666 A1 EP 3887666A1 EP 20704495 A EP20704495 A EP 20704495A EP 3887666 A1 EP3887666 A1 EP 3887666A1
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EP
European Patent Office
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nozzle
contact surface
housing contact
rotation
axis
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EP20704495.9A
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EP3887666B1 (en
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Norbert SCHÖFBÄNKER
Verena KÖGEL
Klaus LICHTINGER
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Liebherr Components Deggendorf GmbH
Original Assignee
Liebherr Components Deggendorf GmbH
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Publication date
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Definitions

  • the present invention relates to a nozzle of a fuel injector and to a fuel injector with such a nozzle.
  • fuel is usually injected into a combustion chamber via an injector in a certain amount and for a certain period of time. Because of the very short injection times, which are in the microsecond range, it is necessary to open or close the outlet opening of the injector at a very high frequency.
  • An injector typically has a nozzle needle (also: injector needle) which allows a fuel to which a high pressure is applied to escape when an outlet hole of the injector is opened.
  • This nozzle needle acts in the Interaction with this outlet opening like a plug that allows the fuel to escape when it is lifted. Accordingly, it is therefore necessary to lift this needle at relatively short time intervals and to slide it back into the outlet opening again after a short time.
  • the typical structure of such a fuel injector comprises a nozzle which has a recess for receiving part of the nozzle needle.
  • an injector housing is provided in which the nozzle needle is raised and lowered.
  • both the housing and the nozzle have a stop surface which creates a sealing connection when a sufficiently high contact pressure is exerted on the two parts.
  • a nozzle clamping nut is usually provided, which engages the nozzle on a projection surface (also called: shoulder area or shoulder) and by means of a threaded connection of nozzle clamping nut and housing the necessary pressure between the generated both stop surfaces of the nozzle and housing.
  • the disadvantage here is that tensile stresses arise in the transition area of the nozzle body to the flange-like projection surface due to the high pressure required, which in this area under operating conditions promote cracks as well as crack formation and crack propagation. So there is an increasing number of cracks (vibration corrosion cracking), the occurrence of which is caused by the high tensile stresses at the internal transition from the nozzle body to the projection surface.
  • the object of the present invention is therefore to develop a nozzle of a fuel injector or a fuel injector with such a nozzle in such a way that the tensile stresses occurring in conventional nozzles are reduced without increasing the complexity and costs of the nozzle.
  • the nozzle of a fuel injector a rotationally symmetrical nozzle body with a cavity for inserting a nozzle needle, a nozzle tip which is provided at one longitudinal end of the nozzle body and has openings for discharging fuel, a housing contact surface which is at the other longitudinal end of the nozzle body is provided and is used to press against a housing of a fuel injector, and a projection surface, which is provided in the longitudinal extension of the nozzle body between the nozzle tip and the housing contact surface and is used to attach a nozzle clamping nut.
  • the nozzle is characterized in that the minimum distance from the axis of rotation of the nozzle body to the projection surface is smaller than the minimum distance from the axis of rotation of the nozzle body to the housing contact surface.
  • the maximum distance perpendicular to the axis of rotation of the nozzle body to an outer edge of the projection surface is smaller than the maximum distance perpendicular to the axis of rotation of the nozzle body to an outer edge of the
  • an inner line of the projection surface which defines the radial minimum distance of the projection surface to the axis of rotation along the circumference of the nozzle, has a smaller area than an inner line of the housing contact surface, which along the circumference of the nozzle defines the respective radial minimum distance of the Housing contact area defined.
  • the minimum distance between the cantilever surface or the housing contact surface is determined for each angle along the circumference of the nozzle, so that a closing line is created for the cantilever surface or the housing contact surface that surrounds the axis of rotation.
  • the inner line of the projection surface or the housing contact surface corresponds to a circle
  • the line can correspond, for example, to a polygon or another rotationally symmetrical shape.
  • the inner line of the housing contact surface completely encloses the inner line of the projection surface when projected along the axis of rotation. This ensures that at every point in the circumferential direction of the nozzle there is an advantageous flow of force from the inside to the outside.
  • an outline of the projection surface which defines the radial distance from the axis of rotation to an outer edge of the projection surface along the circumference of the nozzle, has a smaller area than an outline of the housing contact surface, which extends along the circumference of the nozzle defined in each case radial distance from the axis of rotation to an outer edge of the housing contact surface.
  • the distance from the axis of rotation to an outer edge of the projection surface to its or the housing contact surface is determined for each angle along the circumference of the nozzle, so that a closing line is created for the outer edge of the projection surface or the housing contact surface that surrounds the axis of rotation.
  • the outer line of the housing contact surface completely surrounds the outer line of the projection surface when projected along the axis of rotation.
  • the distance from the axis of rotation to an outer edge of the contact surface is always greater at any given angle in the circumferential direction than the distance from the axis of rotation to an outer edge of the cantilever surface at the specific angle in the circumferential direction.
  • a center line of the projection surface which along the circumference of the nozzle centrally subdivides the distance from the inner to the outer line of the projection surface in the radial direction, defines a smaller area than a center line of the housing contact surface, which along the circumference of the nozzle the distance from the inner to the outer line of the Housing contact surface (4) divided centrally in the radial direction.
  • a center line is introduced which runs in the middle between the outer line and the inner line and is arranged in the middle of the distance between the respective points for a specific circumferential angle of the outer and inner line.
  • center line of the housing contact surface completely encloses the center line of the projection surface when projected along the axis of rotation.
  • the housing contact surface and / or the projection surface is arranged perpendicular to the axis of rotation of the nozzle body.
  • Cantilever surface has the shape of a circular ring. Furthermore, it can be provided that the inside diameter of the circular ring of the projection surface is smaller than the inside diameter of the circular ring of the housing contact surface. Alternatively or additionally, it can be provided that the outer diameter of the circular ring of the projection surface is smaller than the outer diameter of the circular ring of the housing contact surface.
  • the invention also includes the advantageous further development according to which the nozzle is formed in one piece.
  • the nozzle is designed to be rotationally symmetrical.
  • the nozzle continuously increases in its outer diameter and / or its inner diameter transversely to the axis of rotation from the tip to the housing contact surface.
  • the cross section of the nozzle thus increases continuously from the nozzle tip to the housing contact surface or remains the same. It can only be the case that the corresponding edge is ground in the transition to the housing contact surface, so that the feature of the continuous increase in cross section is only valid until shortly before the housing contact surface is reached.
  • the invention further comprises a fuel injector with a nozzle according to one of the variants discussed above.
  • the injector is also provided with a housing and a nozzle clamping nut, the nozzle clamping nut being in a threaded connection with the housing, so that the nozzle presses the housing contact surface of the nozzle against the housing by means of the force of the nozzle clamping nut on the projection surface.
  • Fig. 1 a sectional view of part of an injector for
  • FIG. 2 an enlarged section around the shoulder area of the nozzle shown in FIG. 1, on which the nozzle clamping nut engages, and
  • Fig. 1 shows a sectional view of part of an injector for injecting fuel.
  • the injector comprises a housing 5 in which, among other things, the nozzle needle 8 is received. This protrudes from the housing 5 and is received by the nozzle 1 in a receptacle 2 provided for this purpose. At its distal end, the nozzle 1 has its nozzle tip 3, which is provided with openings for discharging fuel.
  • a nozzle clamping nut 7 is placed on the nozzle 1 and brought into engagement with a thread provided on the housing 5. Due to the threaded connection between the nozzle clamping nut 7 and the housing 5, the housing contact surface 4 of the nozzle 1 directed towards the housing 5 is pressed against a corresponding surface of the housing, so that a sealing connection results.
  • the nozzle clamping nut 7 presses against the projection surface 6 of the nozzle 1 and thus presses the nozzle 1 against the housing 5.
  • the axis of rotation 8 or, in the case of a rotationally symmetrical structure, the axis of rotation 8 is also present.
  • the dotted rectangle shows the area shown enlarged in FIG. 2.
  • FIG. 2 the elements that have already been introduced are provided with the same reference symbols as in FIG the axis of rotation 8 runs. This is due to the inner edge of the housing contact surface 4, which is arranged closer to the axis of rotation 8 opposite the projection surface 6 and which enables the force flow shown. As a result, such an arrangement leads to a large tensile stress in the transition area to the flange-like projection or the projection surface 6, as indicated by the thick arrow pointing obliquely to the bottom left in the drawing is symbolized. The presence of such high tensile stress tends to cause cracks to appear in the shoulder area of the nozzle.
  • FIG. 3 now shows a nozzle 1 according to the invention, the already known elements of the nozzle 1 having been provided with the same reference numerals as in the previous figures. These are no longer discussed separately in the following.
  • the maximum distance D 3 perpendicular to the axis of rotation 8 of the nozzle body 1 to an outer edge of the projection surface 6 is smaller than the maximum distance D 4 perpendicular to the axis of rotation 8 of the nozzle body 1 to an outer edge of the Housing contact surface 4. This also contributes to the desired reduction in tensile stress in the transition area of the shoulder of the nozzle 1.

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Abstract

The invention relates to a nozzle of a fuel injector, having a rotationally symmetrical nozzle body with a cavity for introducing a nozzle needle, a nozzle tip which is provided on one longitudinal end of the nozzle body and has openings for discharging fuel, a housing contact surface which is provided on the other longitudinal end of the nozzle body and which is used to press against the housing of a fuel injector, and a projection surface which is provided between the nozzle tip and a housing contact surface in the longitudinal extension of the nozzle body and which is used to apply a nozzle clamping nut. The nozzle is characterized in that the minimum distance between the rotational axis of the nozzle body and the projection surface is less than the minimum distance between the rotational axis of the nozzle body and the housing contact surface.

Description

Düse eines Kraftstoffinjektors und Nozzle of a fuel injector and
Kraftstoffinjektor mit einer solchen Düse Fuel injector with such a nozzle
Die vorliegende Erfindung betrifft Düse eines Kraftstoffinjektors sowie einen Kraftstoffinjektor mit einer solchen Düse. The present invention relates to a nozzle of a fuel injector and to a fuel injector with such a nozzle.
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 in Mikrosekunden-Bereich liegen, erforderlich, die Austrittsöffnung des Injektors mit einer sehr hohen Frequenz zu öffnen bzw. zu schließen. In internal combustion engines such as diesel engines or gasoline engines, fuel is usually injected into a combustion chamber via an injector in a certain amount and for a certain period of time. Because of the very short injection times, which are in the microsecond range, it is necessary to open or close the outlet opening of the injector at a very high frequency.
Da dem Fachmann das grundlegende Funktionsprinzip eines Injektors bekannt ist, wird nachfolgend nur kurz auf einige Aspekte eingegangen, die für das Verständnis der Erfindung von Vorteil sind. Ein 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. Since the person skilled in the art is familiar with the basic functional principle of an injector, only a few aspects that are advantageous for understanding the invention will be discussed briefly below. An injector typically has a nozzle needle (also: injector needle) which allows a fuel to which a high pressure is applied to escape when an outlet hole of the injector is opened. This nozzle needle acts in the Interaction with this outlet opening like a plug that allows the fuel to escape when it is lifted. Accordingly, it is therefore necessary to lift this needle at relatively short time intervals and to slide it back into the outlet opening again after a short time.
Der typische Aufbau eines solchen Kraftstoffinjektors umfasst dabei eine Düse, die eine Ausnehmung zur Aufnahme eines Teils der Düsennadel aufweist. Darüber hinaus ist ein Injektorgehäuse vorgesehen, in dem das Anheben und Senken der Düsennadel bewerkstelligt wird. Für ein Ansetzen der Düse an dem Gehäuse weist sowohl das Gehäuse als auch die Düse eine Anschlagfläche auf, die bei Ausüben eines ausreichend hohen Anpressdrucks der beiden Teile eine dichtende Verbindung erstellt. Um nun die Düse mit ausreichend hohem Druck gegen das Gehäuse zu drängen, ist in der Regel eine Düsenspannmutter vorgesehen, welche die Düse an einer Auskragungsfläche (auch genannt: Schulterbereich oder Schulter) angreift und mittels einer Gewindeverbindung von Düsenspannmutter und Gehäuse den nötigen Druck zwischen den beiden Anschlagflächen von Düse und Gehäuse erzeugt. The typical structure of such a fuel injector comprises a nozzle which has a recess for receiving part of the nozzle needle. In addition, an injector housing is provided in which the nozzle needle is raised and lowered. To place the nozzle on the housing, both the housing and the nozzle have a stop surface which creates a sealing connection when a sufficiently high contact pressure is exerted on the two parts. In order to push the nozzle against the housing with sufficiently high pressure, a nozzle clamping nut is usually provided, which engages the nozzle on a projection surface (also called: shoulder area or shoulder) and by means of a threaded connection of nozzle clamping nut and housing the necessary pressure between the generated both stop surfaces of the nozzle and housing.
Nachteilhaft hieran ist, dass im Übergangsbereich des Düsenkörpers hin zur der flanschartigen Auskragungsfläche durch den hohen notwendigen Druck Zugspannungen entstehen, die in diesem Bereich unter Betriebsbedingungen Risse sowie eine Rissbildung und einen Rissfortschritt begünstigen. So kommt es dort vermehrt zu Rissen (Schwingungsrisskorrosion), deren Auftreten durch die hohen Zugspannungen beim innenliegenden Übergang vom Düsenkörper zur Auskragungsfläche herrührt. The disadvantage here is that tensile stresses arise in the transition area of the nozzle body to the flange-like projection surface due to the high pressure required, which in this area under operating conditions promote cracks as well as crack formation and crack propagation. So there is an increasing number of cracks (vibration corrosion cracking), the occurrence of which is caused by the high tensile stresses at the internal transition from the nozzle body to the projection surface.
Die hohen Zugspannungen sind darüber hinaus auch Resultat einer oftmals ballig ausgeformten Kontaktfläche von Düse und/oder Gehäuse in deren Kontaktbereich, womit eine sichere Abdichtung gewährleistet werden soll. The high tensile stresses are also the result of an often convex contact surface of the nozzle and / or housing in their contact area, which is intended to ensure a reliable seal.
Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Ansätze bekannt, um die hohen Zugspannungen zu senken. So sind im Übergangsbereich zur flanschartigen Auskragungsfläche Freistiche vorgesehen worden oder die Oberflächen zusätzlich abgeschliffen worden. Auch wurde versucht, den Schulterbereich der Düse gegenüber den aggressiven und korrosionsfördernden Brenngasen abzudichten. Sämtliche dieser Ansätze bringen jedoch den Nachteil mit sich, dass diese aufwändig und kostenintensiv sind. Various approaches are known from the prior art for reducing the high tensile stresses. So are in the transition area to the flange-like Overhang area undercuts have been provided or the surfaces have also been sanded off. Attempts have also been made to seal the shoulder area of the nozzle from the aggressive and corrosive fuel gases. However, all of these approaches have the disadvantage that they are complex and cost-intensive.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Düse eines Kraftstoffinjektors bzw. einen Kraftstoffinjektor mit einer solchen Düse derart weiterzubilden, dass die bei herkömmlichen Düsen auftretenden Zugspannungen verringert werden ohne die Komplexität und die Kosten der Düse ansteigen zu lassen. The object of the present invention is therefore to develop a nozzle of a fuel injector or a fuel injector with such a nozzle in such a way that the tensile stresses occurring in conventional nozzles are reduced without increasing the complexity and costs of the nozzle.
Dies gelingt mit Hilfe der erfindungsgemäßen Düse, die sämtliche Merkmale des Anspruchs 1 aufweist. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt. This is achieved with the aid of the nozzle according to the invention, which has all the features of claim 1. Further advantageous configurations of the invention are set out in the dependent claims.
Demnach umfasst die Düse eines Kraftstoffinjektors nach Anspruch 1 , einen drehsymmetrischen Düsenkörper mit einem Hohlraum zum Einführen einer Düsennadel, eine Düsenspitze, die an einem Längsende des Düsenkörpers vorgesehen ist und Öffnungen zum Auslassen von Kraftstoff aufweist, eine Gehäusekontaktfläche, die an dem anderen Längsende des Düsenkörpers vorgesehen ist und zum Anpressen an ein Gehäuse eines Kraftstoffinjektors dient, und eine Auskragungsfläche, die in der Längserstreckung des Düsenkörpers zwischen Düsenspitze und der Gehäusekontaktfläche vorgesehen ist und zum Ansetzen einer Düsenspannmutter dient. Die Düse ist dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Abstand von der Drehachse des Düsenkörpers zur Auskragungsfläche kleiner ist als der minimale Abstand von der Drehachse des Düsenkörpers zur Gehäusekontaktfläche. Accordingly, the nozzle of a fuel injector according to claim 1, a rotationally symmetrical nozzle body with a cavity for inserting a nozzle needle, a nozzle tip which is provided at one longitudinal end of the nozzle body and has openings for discharging fuel, a housing contact surface which is at the other longitudinal end of the nozzle body is provided and is used to press against a housing of a fuel injector, and a projection surface, which is provided in the longitudinal extension of the nozzle body between the nozzle tip and the housing contact surface and is used to attach a nozzle clamping nut. The nozzle is characterized in that the minimum distance from the axis of rotation of the nozzle body to the projection surface is smaller than the minimum distance from the axis of rotation of the nozzle body to the housing contact surface.
Durch diesen Aufbau der Düse wird der Kraftfluss von Düsenspannmutter, Düse und Gehäuse bewusst nach außen verlegt, so dass die Zugspannung im inneren Übergangsbereich der Auskragungsfläche zum Ansetzen der Düsenspannmutter verringert wird. Die Verringerung der Zugspannung in dem Übergangsbereich ergibt sich, da der Kontaktbereich zwischen Düse und Gehäuse nun weiter außen angeordnet ist als der Kontaktbereich von Düse und Düsenspannmutter. So gelingt es, das Spannungsniveau auf ein unbedenkliches Maß abzusenken und das Auftreten von Rissen in diesem Bereich zu unterdrücken. Due to this structure of the nozzle, the flow of force from the nozzle clamping nut, nozzle and housing is deliberately shifted to the outside, so that the tensile stress is inside Transition area of the cantilever surface for attaching the nozzle clamping nut is reduced. The reduction in tensile stress in the transition area results because the contact area between the nozzle and the housing is now arranged further outside than the contact area between the nozzle and the nozzle clamping nut. This makes it possible to lower the stress level to a harmless level and to suppress the occurrence of cracks in this area.
Nach einer optionalen Modifikation der Erfindung ist vorgesehen, dass der maximale Abstand senkrecht zur Drehachse des Düsenkörpers zu einem äußeren Rand der Auskragungsfläche kleiner ist als der der maximale Abstand senkrecht zur Drehachse des Düsenkörpers zu einem äußeren Rand derAccording to an optional modification of the invention it is provided that the maximum distance perpendicular to the axis of rotation of the nozzle body to an outer edge of the projection surface is smaller than the maximum distance perpendicular to the axis of rotation of the nozzle body to an outer edge of the
Gehäusekontaktfläche. Housing contact surface.
Auch dies bewirkt den als vorteilhaft angesehenen nach außen von der Drehachse der Düse weg verlaufenden Kraftfluss, der von der Düsenspannmutter ausgeht, durch die Düse verläuft und zum Gehäuse gerichtet ist. This, too, causes the flow of force which is considered to be advantageous and which runs outwardly away from the axis of rotation of the nozzle and which emanates from the nozzle clamping nut, runs through the nozzle and is directed towards the housing.
Ferner kann vorgesehen sein, dass eine Innenlinie der Auskragungsfläche, die entlang des Umfangs der Düse den jeweils radialen minimalen Abstand der Auskragungsfläche zur Drehachse definiert, eine kleinere Fläche besitzt als eine Innenlinie der Gehäusekontaktfläche, die entlang des Umfangs der Düse den jeweils radialen minimalen Abstand der Gehäusekontaktfläche definiert. Furthermore, it can be provided that an inner line of the projection surface, which defines the radial minimum distance of the projection surface to the axis of rotation along the circumference of the nozzle, has a smaller area than an inner line of the housing contact surface, which along the circumference of the nozzle defines the respective radial minimum distance of the Housing contact area defined.
In anderen Worten wird also für jeden Winkel entlang des Umfangs der Düse der minimale Abstand der Auskragungsfläche bzw. der Gehäusekontaktfläche bestimmt, so dass für die Auskragungsfläche bzw. die Gehäusekontaktfläche jeweils eine sich schließende Linie entsteht, die die Drehachse umgibt. In other words, the minimum distance between the cantilever surface or the housing contact surface is determined for each angle along the circumference of the nozzle, so that a closing line is created for the cantilever surface or the housing contact surface that surrounds the axis of rotation.
Bei einer rotationssymmetrischen Düse entspricht die Innenlinie der Auskragungsfläche bzw. der Gehäusekontaktfläche einem Kreis, wohingegen bei einer drehsymmetrischen Düse die Linie bspw. einem Vieleck oder einer anderen drehsymmetrischen Form entsprechen kann. Ferner kann dabei vorgesehen sein, dass die Innenlinie der Gehäusekontaktfläche bei einer Projektion entlang der Drehachse die Innenlinie der Auskragungsfläche vollständig umschließt. Dadurch wird sichergestellt, dass an jedem Punkt in Umfangsrichtung der Düse der vorteilhafte Kraftfluss von innen nach außen vorliegt. In the case of a rotationally symmetrical nozzle, the inner line of the projection surface or the housing contact surface corresponds to a circle, whereas in the case of a rotationally symmetrical nozzle the line can correspond, for example, to a polygon or another rotationally symmetrical shape. Furthermore, it can be provided that the inner line of the housing contact surface completely encloses the inner line of the projection surface when projected along the axis of rotation. This ensures that at every point in the circumferential direction of the nozzle there is an advantageous flow of force from the inside to the outside.
Nach einer weiteren optionalen Modifikation der Düse besitzt eine Außenlinie der Auskragungsfläche, die entlang des Umfangs der Düse den jeweils radialen Abstand von der Drehachse zu einem äußeren Rand der Auskragungsfläche definiert, eine kleinere Fläche als eine Außenlinie der Gehäusekontaktfläche, die entlang des Umfangs der Düse den jeweils radialen Abstand von der Drehachse zu einem äußeren Rand der Gehäusekontaktfläche definiert. In anderen Worten wird also für jeden Winkel entlang des Umfangs der Düse der Abstand von der Drehachse zu einem äußeren Rand der Auskragungsfläche zu dessen bzw. der Gehäusekontaktfläche bestimmt, so dass für den äußeren Rand der Auskragungsfläche bzw. der Gehäusekontaktfläche jeweils eine sich schließende Linie entsteht, die die Drehachse umgibt. According to a further optional modification of the nozzle, an outline of the projection surface, which defines the radial distance from the axis of rotation to an outer edge of the projection surface along the circumference of the nozzle, has a smaller area than an outline of the housing contact surface, which extends along the circumference of the nozzle defined in each case radial distance from the axis of rotation to an outer edge of the housing contact surface. In other words, the distance from the axis of rotation to an outer edge of the projection surface to its or the housing contact surface is determined for each angle along the circumference of the nozzle, so that a closing line is created for the outer edge of the projection surface or the housing contact surface that surrounds the axis of rotation.
Dadurch kann weiter sichergestellt werden, dass der vorteilhafte Kraftfluss die gewünschte Orientierung von einem nahen Bereich der Drehachse im Bereich der Auskragungsfläche hin zu einem entfernteren Bereich der Drehachse im Bereich der Kontaktfläche besitzt. This can further ensure that the advantageous force flow has the desired orientation from a near area of the axis of rotation in the area of the projection surface to a more distant area of the axis of rotation in the area of the contact surface.
Auch hier kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Außenlinie der Gehäusekontaktfläche bei einer Projektion entlang der Drehachse die Außenlinie der Auskragungsfläche vollständig umschließt. Der Abstand von der Drehachse zu einem äußeren Rand der Kontaktfläche ist also bei einem beliebigen bestimmten Winkel in Umfangsrichtung immer größer als der Abstand der Drehachse zu einem äußeren Rand der Auskragungsfläche bei dem bestimmen Winkel in Umfangsrichtung. Vorzugsweise definiert eine Mittenlinie der Auskragungsfläche, die entlang des Umfangs der Düse den Abstand von Innen- zur Außenlinie der Auskragungsfläche in Radialrichtung mittig unterteilt, eine kleinere Fläche als eine Mittenlinie der Gehäusekontaktfläche, die entlang des Umfangs der Düse den Abstand von Innen- zur Außenlinie der Gehäusekontaktfläche (4) in Radialrichtung mittig unterteilt. Here, too, it can preferably be provided that the outer line of the housing contact surface completely surrounds the outer line of the projection surface when projected along the axis of rotation. The distance from the axis of rotation to an outer edge of the contact surface is always greater at any given angle in the circumferential direction than the distance from the axis of rotation to an outer edge of the cantilever surface at the specific angle in the circumferential direction. Preferably, a center line of the projection surface, which along the circumference of the nozzle centrally subdivides the distance from the inner to the outer line of the projection surface in the radial direction, defines a smaller area than a center line of the housing contact surface, which along the circumference of the nozzle the distance from the inner to the outer line of the Housing contact surface (4) divided centrally in the radial direction.
Es wird eine Mittenlinie eingeführt, die in der Mitte zwischen der Außenlinie und der Innenlinie verläuft und in der Mitte des Abstands der jeweiligen Punkte für einen bestimmten Umfangswinkel von Außen- und Innenlinie angeordnet ist. A center line is introduced which runs in the middle between the outer line and the inner line and is arranged in the middle of the distance between the respective points for a specific circumferential angle of the outer and inner line.
Hier kann ebenfalls vorgesehen sein, dass die Mittenlinie der Gehäusekontaktfläche bei einer Projektion entlang der Drehachse die Mittenlinie der Auskragungsfläche vollständig umschließt. It can also be provided here that the center line of the housing contact surface completely encloses the center line of the projection surface when projected along the axis of rotation.
Nach einer weiteren Fortbildung der Erfindung ist die Gehäusekontaktfläche und/oder die Auskragungsfläche senkrecht zur Drehachse des Düsenkörpers angeordnet. Vorzugsweise besitzt dabei die Gehäusekontaktfläche und/oder dieAccording to a further development of the invention, the housing contact surface and / or the projection surface is arranged perpendicular to the axis of rotation of the nozzle body. The housing contact surface and / or the
Auskragungsfläche die Form eines Kreisrings. Ferner kann dabei vorgesehen sein, dass der Innendurchmesser des Kreisrings der Auskragungsfläche kleiner ist als der Innendurchmesser des Kreisrings der Gehäusekontaktfläche. Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass der Außendurchmesser des Kreisrings der Auskragungsfläche kleiner ist als der Außendurchmesser des Kreisrings der Gehäusekontaktfläche. Cantilever surface has the shape of a circular ring. Furthermore, it can be provided that the inside diameter of the circular ring of the projection surface is smaller than the inside diameter of the circular ring of the housing contact surface. Alternatively or additionally, it can be provided that the outer diameter of the circular ring of the projection surface is smaller than the outer diameter of the circular ring of the housing contact surface.
Von der Erfindung ist ebenfalls die vorteilhafte Weiterbildung umfasst, wonach die Düse einstückig ausgebildet ist. The invention also includes the advantageous further development according to which the nozzle is formed in one piece.
Ferner kann nach der Erfindung vorgesehen sein, dass die Düse rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Nach einer optionalen Modifikation der Erfindung ist vorgesehen, dass die Düse in ihrem Außendurchmesser und/oder ihrem Innendurchmesser quer zur Drehachse von der Spitze zur Gehäusekontaktfläche kontinuierlich zunimmt. Der Querschnitt der Düse nimmt somit von der Düsenspitze zur Gehäusekontaktfläche kontinuierlich zu oder bleibt gleich. Es kann lediglich der Fall sein, dass im Übergang zu Gehäusekontaktfläche die entsprechende Kante geschliffen ist, so dass das Merkmal der kontinuierlichen Querschnittszunahme nur bis kurz vor Erreichen der Gehäusekontaktfläche Gültigkeit hat. Furthermore, it can be provided according to the invention that the nozzle is designed to be rotationally symmetrical. According to an optional modification of the invention it is provided that the nozzle continuously increases in its outer diameter and / or its inner diameter transversely to the axis of rotation from the tip to the housing contact surface. The cross section of the nozzle thus increases continuously from the nozzle tip to the housing contact surface or remains the same. It can only be the case that the corresponding edge is ground in the transition to the housing contact surface, so that the feature of the continuous increase in cross section is only valid until shortly before the housing contact surface is reached.
Die Erfindung umfasst ferner einen Kraftstoffinjektor mit einer Düse nach einer der vorhergehend diskutierten Varianten. The invention further comprises a fuel injector with a nozzle according to one of the variants discussed above.
Hierbei kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass der Injektor ferner mit einem Gehäuse und einer Düsenspannmutter versehen ist, wobei die Düsenspannmutter mit dem Gehäuse in einer Gewindeverbindung steht, so dass die Düse mittels Krafteinwirkung der Düsenspannmutter auf die Auskragungsfläche die Gehäusekontaktfläche der Düse gegen das Gehäuse presst. Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Figurenbeschreibung ersichtlich. Dabei zeigen: In this case, it can preferably be provided that the injector is also provided with a housing and a nozzle clamping nut, the nozzle clamping nut being in a threaded connection with the housing, so that the nozzle presses the housing contact surface of the nozzle against the housing by means of the force of the nozzle clamping nut on the projection surface. Further details, features and advantages of the invention are evident from the following description of the figures. Show:
Fig. 1 : eine Schnittansicht eines Teils eines Injektors zur Fig. 1: a sectional view of part of an injector for
Kraftstoffeinspritzung nach dem Stand der Technik, State-of-the-art fuel injection,
Fig.2: einen vergrößerten Ausschnitt um den Schulterbereich der in Fig. 1 dargestellten Düse, an dem die Düsenspannmutter angreift, und FIG. 2: an enlarged section around the shoulder area of the nozzle shown in FIG. 1, on which the nozzle clamping nut engages, and
Fig. 3: einen vergrößerten Ausschnitt um die Sitzplatte eines erfindungsgemäßen Injektors aus unterschiedlichen Ansichtsseiten. Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht eines Teils eines Injektors zum Einspritzen von Kraftstoff. 3: an enlarged section around the seat plate of an injector according to the invention from different view sides. Fig. 1 shows a sectional view of part of an injector for injecting fuel.
Der Injektor umfasst dabei ein Gehäuse 5, in dem unter anderem die Düsennadel 8 aufgenommen ist. Diese steht aus dem Gehäuse 5 hervor und wird von der Düse 1 in einer dafür vorgesehenen Aufnahme 2 aufgenommen. An ihrem distalen Ende weist die Düse 1 ihre Düsenspitze 3 auf, die mit Öffnungen zum Auslassen von Kraftstoff versehen ist. Um eine dichtende Verbindung von Gehäuse 5 und Düse 1 herzstellen, wird eine Düsenspannmutter 7 auf die Düse 1 aufgesetzt und mit einem am Gehäuse 5 vorgesehen Gewinde in Eingriff gebracht. Durch die Gewindeverbindung zwischen Düsenspannmutter 7 und Gehäuse 5 wird die zum Gehäuse 5 gerichtete Gehäusekontaktfläche 4 der Düse 1 gegen eine entsprechende Fläche des Gehäuses gepresst, so dass sich eine dichtende Verbindung ergibt. Dabei drängt die Düsenspannmutter 7 gegen die Auskragungsfläche 6 der Düse 1 und drängt so die Düse 1 gegen das Gehäuse 5. In der Zeichnung ist darüber hinaus auch die Drehachse 8 bzw. bei einem rotationssymmetrischen Aufbau die Rotationsachse 8 vorhanden. The injector comprises a housing 5 in which, among other things, the nozzle needle 8 is received. This protrudes from the housing 5 and is received by the nozzle 1 in a receptacle 2 provided for this purpose. At its distal end, the nozzle 1 has its nozzle tip 3, which is provided with openings for discharging fuel. In order to establish a sealing connection between the housing 5 and the nozzle 1, a nozzle clamping nut 7 is placed on the nozzle 1 and brought into engagement with a thread provided on the housing 5. Due to the threaded connection between the nozzle clamping nut 7 and the housing 5, the housing contact surface 4 of the nozzle 1 directed towards the housing 5 is pressed against a corresponding surface of the housing, so that a sealing connection results. The nozzle clamping nut 7 presses against the projection surface 6 of the nozzle 1 and thus presses the nozzle 1 against the housing 5. In the drawing, the axis of rotation 8 or, in the case of a rotationally symmetrical structure, the axis of rotation 8 is also present.
Das gepunktete Rechteck zeigt den in Fig. 2 vergrößert dargestellten Bereich. The dotted rectangle shows the area shown enlarged in FIG. 2.
In der Fig. 2 sind die bereits eingeführten Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie in der Fig. 1. Der von einem Anlegen der Düsenspannmutter herrührende Kraftfluss ist dabei mit einem gewinkelten Pfeil dargestellt, der von einem entfernteren Bereich der Drehachse 8 zu einem näheren Bereich der Drehachse 8 verläuft. Dies ist in dem gegenüber der Auskragungsfläche 6 näher zur Drehachse 8 angeordneten Innenrand der Gehäusekontaktfläche 4 begründet, die den dargestellten Kraftfluss ermöglicht. Eine solche Anordnung führt im Ergebnis zu einer großen Zugspannung im Übergangsbereich zur flanschartigen Auskragung bzw. der Auskragungsfläche 6, wie es mit dem dicken in der Zeichnung schräg nach links unten gerichteten Pfeil symbolisiert ist. Das Vorhandensein einer solch hohen Zugspannung begünstigt das Auftreten von Rissen im Schulterbereich der Düse. In FIG. 2, the elements that have already been introduced are provided with the same reference symbols as in FIG the axis of rotation 8 runs. This is due to the inner edge of the housing contact surface 4, which is arranged closer to the axis of rotation 8 opposite the projection surface 6 and which enables the force flow shown. As a result, such an arrangement leads to a large tensile stress in the transition area to the flange-like projection or the projection surface 6, as indicated by the thick arrow pointing obliquely to the bottom left in the drawing is symbolized. The presence of such high tensile stress tends to cause cracks to appear in the shoulder area of the nozzle.
Fig. 3 zeigt nun eine erfindungsgemäße Düse 1 , wobei die bereits bekannten Elemente der Düse 1 mit den gleichen Bezugszeichen versehen worden sind wie in den vorhergehenden Figuren. Diese werden im Folgenden auch nicht mehr separat diskutiert. FIG. 3 now shows a nozzle 1 according to the invention, the already known elements of the nozzle 1 having been provided with the same reference numerals as in the previous figures. These are no longer discussed separately in the following.
Im Unterschied zum Stand der Technik stellt sich aufgrund der geänderten Gestaltung von der Gehäusekontaktfläche 4 ein anderer Kraftfluss von der Düsenspannmutter 7 über die Düse 1 und das Gehäuse 5 ein. Dieser Kraftfluss ist in der Fig. 3 durch den gewinkelten Pfeil dargestellt, der von der Auskragungsfläche 6 zur Gehäusekontaktfläche 4 verläuft. Man erkennt, dass dieser nun bei Blickrichtung von unten nach oben (also von Auskragungsfläche 6 hin zur Gehäusekontaktfläche 4) nach außen hin gerichtet ist, was dazu führt, dass die Zugspannung im Übergangsbereich zur flanschartigen Auskragung bzw. der Auskragungsfläche 6 deutlich geringer ausfällt. Dies ist mit einem im Vergleich zur Fig. 2 schlankeren Pfeil illustriert. Ferner ist der minimale Abstand Di von der Drehachse 8 des Düsenkörpers 1 zur Auskragungsfläche 6 dargestellt, der kleiner ist als der minimale Abstand D2 von der Drehachse 8 des Düsenkörpers 1 zur Gehäusekontaktfläche 4. In contrast to the prior art, due to the changed design of the housing contact surface 4, there is a different flow of force from the nozzle clamping nut 7 via the nozzle 1 and the housing 5. This power flow is shown in FIG. 3 by the angled arrow which runs from the projection surface 6 to the housing contact surface 4. It can be seen that when looking from the bottom to the top (i.e. from the projection surface 6 to the housing contact surface 4) it is directed outwards, which means that the tensile stress in the transition area to the flange-like projection or the projection surface 6 is significantly lower. This is illustrated with an arrow that is narrower than that in FIG. 2. Furthermore, the minimum distance Di from the axis of rotation 8 of the nozzle body 1 to the projection surface 6 is shown, which is smaller than the minimum distance D 2 from the axis of rotation 8 of the nozzle body 1 to the housing contact surface 4.
Zudem ist in der vorliegenden Ausführungsform auch zu erkennen, dass der maximale Abstand D3 senkrecht zur Drehachse 8 des Düsenkörpers 1 zu einem äußeren Rand der Auskragungsfläche 6 kleiner ist als der maximale Abstand D4 senkrecht zur Drehachse 8 des Düsenkörpers 1 zu einem äußeren Rand der Gehäusekontaktfläche 4. Auch dies trägt zu der gewünschten Verringerung der Zugspannung im Übergangsbereich der Schulter der Düse 1 bei. In addition, in the present embodiment it can also be seen that the maximum distance D 3 perpendicular to the axis of rotation 8 of the nozzle body 1 to an outer edge of the projection surface 6 is smaller than the maximum distance D 4 perpendicular to the axis of rotation 8 of the nozzle body 1 to an outer edge of the Housing contact surface 4. This also contributes to the desired reduction in tensile stress in the transition area of the shoulder of the nozzle 1.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Düse eines Kraftstoffinjektors, umfassend: 1. A nozzle of a fuel injector comprising:
einen drehsymmetrischen Düsenkörper (1 ) mit einem Hohlraum (2) zum Einführen einer Düsennadel, a rotationally symmetrical nozzle body (1) with a cavity (2) for inserting a nozzle needle,
eine Düsenspitze (3), die an einem Längsende des Düsenkörpers (1 ) vorgesehen ist und Öffnungen zum Auslassen von Kraftstoff aufweist, a nozzle tip (3) which is provided at one longitudinal end of the nozzle body (1) and has openings for discharging fuel,
eine Gehäusekontaktfläche (4), die an dem anderen Längsende des Düsenkörpers (1 ) vorgesehen ist und zum Anpressen an ein Gehäuse (5) eines Kraftstoffinjektors dient, und a housing contact surface (4) which is provided at the other longitudinal end of the nozzle body (1) and is used for pressing against a housing (5) of a fuel injector, and
eine Auskragungsfläche (6), die in der Längserstreckung des Düsenkörpers (1 ) zwischen Düsenspitze (3) und der Gehäusekontaktfläche (4) vorgesehen ist und zum Ansetzen einer Düsenspannmutter (7) dient, a cantilever surface (6) which is provided in the longitudinal extension of the nozzle body (1) between the nozzle tip (3) and the housing contact surface (4) and which is used to attach a nozzle clamping nut (7),
dadurch gekennzeichnet, dass characterized in that
der minimale Abstand (D von der Drehachse (8) des Düsenkörpers (1 ) zur Auskragungsfläche (6) kleiner ist als der minimale Abstand (D2) von der Drehachse (8) des Düsenkörpers (1 ) zur Gehäusekontaktfläche (4). the minimum distance (D from the axis of rotation (8) of the nozzle body (1) to the projection surface (6) is smaller than the minimum distance (D 2 ) from the axis of rotation (8) of the nozzle body (1) to the housing contact surface (4).
2. Düse nach Anspruch 1 , wobei der maximale Abstand (D3) senkrecht zur Drehachse (8) des Düsenkörpers (1 ) zu einem äußeren Rand der Auskragungsfläche (6) kleiner ist als der der maximale Abstand (D4) senkrecht zur Drehachse (8) des Düsenkörpers (1 ) zu einem äußeren Rand der Gehäusekontaktfläche (4). 2. Nozzle according to claim 1, wherein the maximum distance (D 3 ) perpendicular to the axis of rotation (8) of the nozzle body (1) to an outer edge of the projection surface (6) is smaller than the maximum distance (D 4 ) perpendicular to Axis of rotation (8) of the nozzle body (1) to an outer edge of the housing contact surface (4).
3. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Innenlinie der Auskragungsfläche (6), die entlang des Umfangs der Düse den jeweils radialen minimalen Abstand der Auskragungsfläche (6) zur Drehachse (8) definiert, eine kleinere Fläche besitzt als eine Innenlinie der Gehäusekontaktfläche (4), die entlang des Umfangs der Düse den jeweils radialen minimalen Abstand der Gehäusekontaktfläche (4) definiert. 3. Nozzle according to one of the preceding claims, wherein an inner line of the projection surface (6), which defines the radial minimum distance between the projection surface (6) and the axis of rotation (8) along the circumference of the nozzle, has a smaller area than an inner line of the housing contact surface (4), which defines the radial minimum distance of the housing contact surface (4) along the circumference of the nozzle.
4. Düse nach Anspruch 3, wobei die Innenlinie der Gehäusekontaktfläche (4) bei einer Projektion entlang der Drehachse (8) die Innenlinie der Auskragungsfläche (6) vollständig umschließt. 4. Nozzle according to claim 3, wherein the inner line of the housing contact surface (4) completely encloses the inner line of the projection surface (6) when projected along the axis of rotation (8).
5. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Außenlinie der5. Nozzle according to one of the preceding claims, wherein an outline of the
Auskragungsfläche (6), die entlang des Umfangs der Düse den jeweils radialen Abstand von der Drehachse (8) zu einem äußeren Rand der Auskragungsfläche (6) definiert, eine kleinere Fläche besitzt als eine Außenlinie der Gehäusekontaktfläche (4), die entlang des Umfangs der Düse den jeweils radialen Abstand von der Drehachse (8) zu einem äußeren Rand der Gehäusekontaktfläche (4) definiert. Projection surface (6), which defines the radial distance from the axis of rotation (8) to an outer edge of the projection surface (6) along the circumference of the nozzle, has a smaller area than an outline of the housing contact surface (4), which extends along the circumference of the Nozzle defines the radial distance from the axis of rotation (8) to an outer edge of the housing contact surface (4).
6. Düse nach Anspruch 5, wobei die Außenlinie der Gehäusekontaktfläche (4) bei einer Projektion entlang der Drehachse (8) die Außenlinie der Auskragungsfläche (6) vollständig umschließt. 6. Nozzle according to claim 5, wherein the outline of the housing contact surface (4) completely encloses the outline of the projection surface (6) when projected along the axis of rotation (8).
7. Düse nach den vorhergehenden Ansprüchen 3 bis 6, wobei eine Mittenlinie der Auskragungsfläche (6), die entlang des Umfangs der Düse den Abstand von Innen- zur Außenlinie der Auskragungsfläche (6) mittig unterteilt, eine kleinere Fläche definiert als eine Mittenlinie der Gehäusekontaktfläche (4), die entlang des Umfangs der Düse den Abstand von Innen- zur Außenlinie der7. Nozzle according to the preceding claims 3 to 6, wherein a center line of the projection surface (6), which along the circumference of the nozzle centrally divides the distance from the inner to the outer line of the projection surface (6), defines a smaller area than a center line of the housing contact surface (4), along the circumference of the nozzle, the distance from the inside to the outside of the
Gehäusekontaktfläche (4) mittig unterteilt. Housing contact surface (4) divided in the middle.
8. Düse nach Anspruch 7, wobei die Mittenlinie der Gehäusekontaktfläche (4) bei einer Projektion entlang der Drehachse (8) die Mittenlinie der8. A nozzle according to claim 7, wherein the center line of the housing contact surface (4) when projected along the axis of rotation (8) is the center line of the
Auskragungsfläche (6) vollständig umschließt. Completely encloses the cantilever surface (6).
9. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die9. Nozzle according to one of the preceding claims, wherein the
Gehäusekontaktfläche (4) und/oder die Auskragungsfläche (6) senkrecht zur Drehachse (8) des Düsenkörpers (1 ) angeordnet sind. Housing contact surface (4) and / or the projection surface (6) are arranged perpendicular to the axis of rotation (8) of the nozzle body (1).
10. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Gehäusekontaktfläche (4) und/oder die Auskragungsfläche (6) die Form eines10. Nozzle according to one of the preceding claims, wherein the housing contact surface (4) and / or the projection surface (6) has the shape of a
Kreisrings aufweist. Has circular ring.
11. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Düse einstückig ausgebildet ist. 11. Nozzle according to one of the preceding claims, wherein the nozzle is formed in one piece.
12. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Düse rotationssymmetrisch ausgebildet ist. 12. Nozzle according to one of the preceding claims, wherein the nozzle is designed to be rotationally symmetrical.
13. Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Düse in ihrem Außendurchmesser und/oder ihrem Innendurchmesser quer zur Drehachse (8) von der Spitze zur Gehäusekontaktfläche (4) kontinuierlich zunimmt. 13. Nozzle according to one of the preceding claims, wherein the nozzle increases continuously in its outer diameter and / or its inner diameter transversely to the axis of rotation (8) from the tip to the housing contact surface (4).
14. Kraftstoffinjektor mit einer Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche. 14. Fuel injector with a nozzle according to one of the preceding claims.
15. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 14, ferner mit einem Gehäuse (5) und einer15. A fuel injector according to claim 14, further comprising a housing (5) and a
Düsenspannmutter (7), wobei die Düsenspannmutter (7) mit dem Gehäuse (5) in einer Gewindeverbindung steht, so dass die Düse mittels Krafteinwirkung der Düsenspannmutter (7) auf die Auskragungsfläche (6) die Gehäusekontaktfläche (4) gegen das Gehäuse (5) presst. Nozzle clamping nut (7), whereby the nozzle clamping nut (7) is in a threaded connection with the housing (5) so that the nozzle moves the housing contact surface (4) against the housing (5) by the force of the nozzle clamping nut (7) on the projection surface (6). presses.
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