EP4193055A1 - Injektor zum einspritzen eines fluids sowie herstellungsverfahren für einen derartigen injektor - Google Patents

Injektor zum einspritzen eines fluids sowie herstellungsverfahren für einen derartigen injektor

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Publication number
EP4193055A1
EP4193055A1 EP21745817.3A EP21745817A EP4193055A1 EP 4193055 A1 EP4193055 A1 EP 4193055A1 EP 21745817 A EP21745817 A EP 21745817A EP 4193055 A1 EP4193055 A1 EP 4193055A1
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EP
European Patent Office
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spray hole
spray
hole component
area
injector
Prior art date
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Pending
Application number
EP21745817.3A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Riki TAKAYA
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
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    • F02M2200/80—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
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    • F02M2200/8069—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving removal of material from the fuel apparatus, e.g. by punching, hydro-erosion or mechanical operation

Definitions

  • the present invention relates to an injector for injecting a fluid, in particular a so-called vortex injector, and a method for producing such an injector.
  • the injector according to the invention is preferably a fuel injector, in particular a gasoline injector, or a water injector or a urea injector.
  • Injectors are known in the art in different configurations.
  • DE 102006 057279 A1 shows an injector with a spray hole plate which is electroformed.
  • injectors with a plurality of spray holes are used for the best possible atomization of the fluid to be injected.
  • this can result in a complex geometry of the injector.
  • the different geometric parameters influence a flow rate and an angle of the spray generated in the injection chamber, in particular the combustion chamber of an internal combustion engine, to a large extent.
  • the best possible atomization of the injected fluid should be made possible for combustion that is as complete as possible and to comply with emission regulations.
  • the injector according to the invention for injecting a fluid with the features of claim 1 has the advantage that certainly a very fine atomization of the fluid to be injected, in particular gasoline or water, is possible. This is particularly preferably possible in a low-pressure range of less than 100 ⁇ 10 5 Pa. According to the invention, very good atomization of the fluid to be injected is made possible without increasing the injection pressure.
  • the injector according to the invention can be manufactured very simply and inexpensively. Furthermore, a target angle of a substantially conical spray in the injection chamber can be made possible in a simple and reliable manner. According to the invention, this is achieved in that the injector has a closing element which opens and closes a fluid passage on a valve seat. Furthermore, a spray hole component with a plurality of spray holes is provided.
  • the spray hole component is, for example, a spray hole plate or a pot-shaped component, a plurality of, in particular cylindrical, spray holes, for example four or six spray holes, being provided in each case.
  • eddy chambers are formed around the spray holes on an inner side of the spray hole component that is directed towards the closing element.
  • the turbulence chambers on the inside of the spray hole component can impart a predetermined swirl to the exiting spray.
  • a material reduction region for reducing the thickness of the spray hole component is formed on each spray hole on an outside of the spray hole component that faces away from the closing element. As a result, a length, in particular a cylindrical length, of the spray hole can be set precisely.
  • the spray hole is preferably completely cylindrical. Since the spray hole length is set on the outside of the spray hole component, the inside of the spray hole component, which has the swirl chambers and possibly also channels or the like, can be adjusted in one step, e.g. B. by means of a forming process. The spray hole length can then only be adjusted on the outside of the spray hole component. An inner geometry of the spray hole component is not influenced by the setting of the spray hole length.
  • the material reduction area is preferably formed partially or completely around the spray hole.
  • a material reduction area that completely surrounds the spray hole can be produced very easily.
  • improved atomization can also be achieved by providing the material reduction area only partially around the spray hole, for example in a peripheral area of 50% or more of the total circumference, in order to achieve significant improvements in the atomization of the spray.
  • the material reduction area on the outside of the spray hole component is preferably provided as a forming area, which is provided by a forming process.
  • the forming process is particularly preferably pressure forming, in particular embossing or indenting the area on the outside of the spray hole component around an outlet area of the spray hole.
  • the material reduction area is provided as a machined area.
  • the material reduction area can be provided by a machining process, for example milling or grinding or the like. More preferably, the material reduction area is an eroding area or an etching area.
  • the spray hole component is preferably a spray hole plate or a pot-shaped spray hole component.
  • the valve seat of the injector is preferably also arranged on the spray hole component.
  • the swirl chambers on the inside of the spray hole component are also produced by a forming process, in particular embossing or pressure forming.
  • the injection hole component also preferably has channels which lead to the individual swirl chambers on the injection holes. The channels are preferably formed in a straight line.
  • the injector is preferably a gasoline injector or a water injector or a urea injector.
  • the present invention also relates to a method for producing a spray hole component of an injector for introducing a fluid with the features of claim 5.
  • the method according to the invention can be carried out very simply and inexpensively, so that the production costs for such a spray hole component can be kept very low.
  • the method comprises the steps of producing a multiplicity of, in particular cylindrical, spray holes in the spray hole component with a swirl chamber formed on an inner side of the spray hole component.
  • an outside of the spray hole component is then machined on the outside at an exit area of the spray holes in such a way that a length of the spray holes is adjusted by reducing the material.
  • a final length of the spray holes is made solely by machining on the outside of the spray hole component.
  • no machining is required on the inside of the spray hole component, on which the swirl chambers and possibly supplying channels or the like are formed. This avoids the risk of damage to the sometimes complex geometry on the inside of the spray hole component, since according to the invention only the length of the spray hole is machined on the outside.
  • the adjustment of the length of the spray holes is preferably carried out in a single process step.
  • the spray holes at the outlet area on the outside of the spray hole component are machined only on a partial circumference of the outlet area or alternatively on the entire circumference of the outlet area.
  • the machining of the outside of the spray hole component is preferably carried out by a forming process.
  • This has the advantage that the length of the spray holes can be adjusted in one step using only one forming step.
  • the forming process is preferably pressure forming, in particular embossing or indenting or the like.
  • the forming can be carried out as cold forming.
  • the outside of the injection component is processed by a machining process to adjust the length of the injection holes.
  • the machining process can be, for example, milling or grinding or the like.
  • a widening area is formed at the outlet area of the spray hole, in particular a conically widening area, as a result of which the length of the spray holes is adjusted.
  • the spray hole component is particularly preferably produced in a first step by deep-drawing to produce a turbulence path, in particular supply channels, as well as forming a basic internal geometry of the spray hole component, and in a second subsequent step the turbulence chambers.
  • the injection holes are then introduced, for example by a machining process such as drilling or by means of a laser.
  • the outside of the spray hole component is then machined in order to produce the material reduction areas at the outlet areas of the spray hole.
  • the outside of the spray hole component can also be produced by an eroding process or an etching process to reduce the material.
  • the spray hole component produced by the method according to the invention has no negative effects on a flow rate through the spray holes, since no changes are made to the spray holes themselves, in particular the diameter, or to the inner geometry of the spray hole component.
  • an existing tool for forming the inner geometry of the spray hole component does not have to be changed.
  • Figure 1 shows a schematic sectional view of an injector with a spray hole component according to a first preferred embodiment of the invention
  • Figure 2 is a schematic representation of an inside of the injector with a spray hole component
  • Figure 3 is a schematic representation of an outside of the
  • Figure 4 is a schematic partial sectional view of the spray hole component of
  • FIG. 5 shows a schematic external view of a spray hole component according to a second exemplary embodiment of the invention.
  • FIG. 6 shows a schematic partial sectional view of the spray hole component from FIG.
  • the injector 1 of this embodiment is a fuel injector.
  • the injector 1 includes a magnetic actuator 20 and a closing element 2 in the form of a closing needle.
  • a ball 21 is provided at the free end of the closing needle, which opens and closes a fluid passage on a valve seat 5 in a known manner.
  • valve seat 5 is formed on a component connected to an injection hole component 3 .
  • the spray hole component 3 has a multiplicity of cylindrical spray holes 4 . In this exemplary embodiment, exactly four spray holes 4. Furthermore, the spray hole component 3 is designed as a disk. As can be seen from FIG. 1, the spray hole component 3 is connected to a valve housing 21 .
  • Figure 2 shows a view of an inner side 6 of the spray hole component 3.
  • the spray holes 4 each swirl chambers 40 are formed, which the impose a twist on the fluid to be injected, so that when the fluid to be injected exits, the spray cone generated spreads out with a twist or eddy-like in the injection chamber.
  • each channel 41 leads to a vortex chamber 40 which, as can be seen from FIG. 2, is slightly bent at a predetermined angle in the circumferential direction of the injector.
  • the injection holes 4 are formed.
  • FIG. 3 shows an outside 7 of the spray hole component according to the first exemplary embodiment of the invention.
  • the channels and turbulence chambers produced by embossing are stamped from the inside in negative form.
  • a material reduction area 8 is formed at an exit area of each spray hole 4 .
  • the material reduction area 8 can be seen in detail from the sectional view of FIG.
  • a normal thickness of the spray hole component is identified by the reference number 9.
  • the spray hole component 3 has a reduced thickness, which is reduced by the material reduction 11.
  • the spray hole 4 is arranged in this area. In this way, a cylindrical length 10 of the spray hole 4, which is cylindrical, can be adjusted.
  • a predetermined cylindrical length of the injection hole 4 is thus produced exclusively by machining the injection hole on the outside 7 .
  • the material reduction area 8 can be, for example, a deformed area that was produced exclusively by a deforming process such as embossing or indenting or the like, or alternatively it can be a region produced by means of a machining process or an eroding process or an etching process. All material reduction areas 8 on the spray holes 4 are preferably produced simultaneously in one step. As can be seen from FIG. 4, the reduction in material 11 in this exemplary embodiment is approximately 20% of the thickness 9 of the spray hole component.
  • the spray hole component 3 can thus be produced by the method according to the invention in such a way that in a first step the inside 6 of the spray hole component 3 and the cylindrical spray holes 4 are produced and in a final step the outside 7 is machined in order to form a cylindrical Set the length 10 of the spray hole 4 in one step.
  • the inner side 6 can be produced, for example, first by deep-drawing the spray hole component 3 to produce a basic inner geometry 43 and a subsequent forming step, for example by embossing on the inner side 6 to produce the swirl chambers 14 and the channels 41 .
  • the spray holes 4 can then be placed in the center of the turbulence chambers 40 and, in a final, individual step, the outside 7 of the spray hole component 3 can be machined in order to produce the exact length 10 of the spray holes by reducing the material on the outside 7 .
  • the method according to the invention can be carried out very simply and inexpensively.
  • the spray hole component 3 produced in this way enables excellent atomization of the fluid to be injected by precisely maintaining the length 10 of the spray hole 4 without a flow rate through the spray holes 4 being adversely affected as a result.
  • a cone angle of the fluid to be injected in the injection chamber for example a combustion chamber of an internal combustion engine with a direct injecting injector, can also be exactly maintained.
  • FIGS. 5 and 6 show a spray hole component 3 according to a second embodiment of the invention. Identical or functionally identical parts are denoted by the same reference numerals as in the first exemplary embodiment.
  • the spray hole component 3 of the second exemplary embodiment has a different material reduction area 8 .
  • the material reduction area 8 is formed by a conically widening area 42 at the outlet area of the spray hole 4 .
  • the conically widening Area 42 does not have to be formed completely around the outer area of the spray hole 4, but it is sufficient to achieve the goals according to the invention if the conical area 42 is only partially made around the spray hole at the outlet area.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen eines Fluids, umfassend ein Schließelement (2), welches an einem Ventilsitz (5) einen Fluiddurchlass freigibt und verschließt, und ein Spritzlochbauteil (3) mit einer Vielzahl von Spritzlöchern (4), wobei an einer zum Schließelement (2) gerichteten Innenseite (6) des Spritzlochbauteils (3) Wirbelkammern (40) an den Spritzlöchern (4) ausgebildet sind, und wobei an einer vom Schließelement (2) abgewandten Außenseite (7) des Spritzlochbauteils (3) am Spritzloch (4) ein Materialreduktionsbereich (8) zur Reduzierung einer Dicke (9) des Spritzlochbauteils (3) ausgebildet ist, um eine Länge (10) des Spritzlochs (4) einzustellen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Injektors.

Description

Beschreibung
Titel
Injektor zum Einspritzen eines Fluids sowie Herstellungsverfahren für einen derartigen Injektor
Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen eines Fluids, insbesondere einen sogenannten Wirbelinjektor, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines derartigen Injektors.
Der erfindungsgemäße Injektor ist dabei vorzugsweise ein Kraftstoffinjektor, insbesondere ein Benzininjektor, oder ein Wasserinjektor oder ein Harnstoffinjektor.
Injektoren sind auf dem der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Beispielsweise zeigt die DE 102006 057279 A1 einen Injektor mit einer Spritzlochplatte, welche galvanogeformt ist. Insbesondere bei Benzininjektoren oder Wasserinjektoren im Niederdruckbereich (bis 100 x 105 Pa) werden für eine möglichst gute Zerstäubung des einzuspritzenden Fluids Injektoren mit mehreren Spritzlöchern verwendet. Dadurch kann jedoch eine komplexe Geometrie des Injektors entstehen. Die unterschiedlichen geometrischen Parameter beeinflussen jedoch in hohem Maße eine Durchflussrate sowie einen Winkel des im Einspritzraum, insbesondere Brennraum einer Brennkraftmaschine, erzeugten Sprays. Hierbei sollte für eine möglichst vollständige Verbrennung und zur Einhaltung von Emissionsvorschriften eine möglichst gute Atomisierung des eingespritzten Fluids ermöglicht werden.
Offenbarung der Erfindung
Der erfindungsgemäße Injektor zum Einspritzen eines Fluids mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sicher eine sehr feine Atomisierung des einzuspritzenden Fluids, insbesondere Benzin oder Wasser, möglich ist. Dies ist besonders bevorzugt in einem Niederdruckbereich kleiner 100 x 105 Pa möglich. Erfindungsgemäß wird dabei eine sehr gute Atomisierung des einzuspritzenden Fluids ohne eine Erhöhung des Einspritzdrucks ermöglicht. Dabei kann der erfindungsgemäße Injektor sehr einfach und kostengünstig hergestellt werden. Weiterhin kann auf einfache und sichere Weise ein Zielwinkel eines im Wesentlichen kegelförmigen Sprays im Einspritzraum ermöglicht werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Injektor ein Schließelement aufweist, welches an einem Ventilsitz einen Fluiddurchlass freigibt und verschließt. Ferner ist ein Spritzlochbauteil mit einer Vielzahl von Spritzlöchern vorgesehen. Das Spritzlochbauteil ist beispielsweise eine Spritzlochplatte oder ein topfförmiges Bauteil, wobei jeweils eine Vielzahl von, insbesondere zylindrischen, Spritzlöchern, beispielsweise vier oder sechs Spritzlöcher, vorgesehen sind. Hierbei sind an einer zum Schließelement gerichteten Innenseite des Spritzlochbauteils um die Spritzlöcher herum jeweils Wirbelkammern ausgebildet. Die Wirbelkammern an der Innenseite des Spritzlochbauteils können dem austretenden Spray einen vorbestimmte Drall aufprägen. An einer vom Schließelement abgewandten Außenseite des Spritzlochbauteils ist an jedem Spritzloch jeweils ein Materialreduktionsbereich zur Reduzierung einer Dicke des Spritzlochbauteils ausgebildet. Dadurch kann eine, insbesondere zylindrische, Länge des Spritzlochs exakt eingestellt werden. Durch die exakte Einhaltung einer Axiallänge des Spritzlochs, insbesondere mit minimalster Toleranz, kann die Einhaltung des vorbestimmten Winkels eines Spraykegels sowie eine besonders feine Atomisierung des einzuspritzenden Fluids sichergestellt werden. Das Spritzloch ist dabei vorzugsweise vollständig zylindrisch. Da die Einstellung der Spritzlochlänge an der Außenseite des Spritzlochbauteils erfolgt, kann die Innenseite des Spritzlochbauteils, welche die Wirbelkammern und gegebenenfalls noch Kanäle oder dergleichen aufweist, beispielsweise in einem Schritt, z. B. mittels eines Umformverfahrens, bereitgestellt werden. Eine Einstellung der Spritzlochlänge kann dann ausschließlich an der Außenseite des Spritzlochbauteils erfolgen. Eine Innengeometrie des Spritzlochbauteils wird durch die Einstellung der Spritzlochlänge nicht beeinflusst.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Vorzugsweise ist der Materialreduktionsbereich teilweise oder vollständig um das Spritzloch ausgebildet. Ein vollständig um das Spritzloch umlaufender Materialreduktionsbereich kann sehr einfach hergestellt werden. Es wurde jedoch auch festgestellt, dass eine verbesserte Atomisierung auch dadurch erreicht werden kann, dass der Materialreduktionsbereich nur teilweise um das Spritzloch, beispielsweise in einem Umfangsbereich von 50 % oder größer des Gesamtumfangs vorgesehen sein kann, um deutliche Verbesserungen der Atomisierung des Sprays zu erreichen.
Der Materialreduktionsbereich an der Außenseite des Spritzlochbauteils ist vorzugsweise als Umformbereich vorgesehen, welcher durch ein Umformverfahren bereitgestellt ist. Das Umformverfahren ist dabei besonders bevorzugt ein Druckumformen, insbesondere ein Prägen oder Eindrücken des Bereichs an der Außenseite des Spritzlochbauteils um einen Austrittsbereich des Spritzlochs herum.
Alternativ ist der Materialreduktionsbereich als spanabhebend bearbeiteter Bereich vorgesehen. Dabei kann der Materialreduktionsbereich durch ein spanabhebendes Verfahren, beispielsweise Fräsen oder Schleifen oder dergleichen, bereitgestellt werden. Weiter bevorzugt ist der Materialreduktionsbereich ein Erodierbereich oder ein Ätzbereich.
Das Spritzlochbauteil ist vorzugsweise eine Spritzlochplatte oder ein topfförmiges Spritzlochbauteil. Vorzugsweise ist am Spritzlochbauteil auch der Ventilsitz des Injektors angeordnet.
Weiter bevorzugt werden die Wirbelkammern an der Innenseite des Spritzlochbauteils ebenfalls durch ein Umformverfahren, insbesondere ein Prägen oder Druckumformen, hergestellt. Weiter bevorzugt weist das Spritzlochbauteil ausgehend von einem Punkt, durch welchen eine Mittelachse des Injektors verläuft, Kanäle auf, welche zu den einzelnen Wirbelkammern an den Spritzlöchern führen. Die Kanäle sind vorzugsweise geradlinig ausgebildet.
Der Injektor ist vorzugsweise ein Benzininjektor oder ein Wasserinjektor oder ein Harnstoffinjektor. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Spritzlochbauteils eines Injektors zum Einbringen eines Fluids mit den Merkmalen des Anspruchs 5. Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei sehr einfach und kostengünstig ausgeführt werden, sodass die Herstellungskosten für ein derartiges Spritzlochbauteil sehr gering gehalten werden können. Das Verfahren umfasst dabei die Schritte des Herstellens einer Vielzahl von, insbesondere zylindrischen, Spritzlöchern im Spritzlochbauteil mit an einer Innenseite des Spritzlochbauteils ausgebildeten Wirbelkammer. In einem anschließenden Schritt wird dann eine Außenseite des Spritzlochbauteils jeweils an einem Austrittsbereich der Spritzlöcher an der Außenseite derart bearbeitet, dass durch eine Materialreduktion eine Länge der Spritzlöcher eingestellt wird. Somit wird eine endgültige Länge der Spritzlöcher ausschließlich durch Bearbeitung an der Außenseite des Spritzlochbauteils vorgenommen. Dadurch muss nicht an der Innenseite des Spritzlochbauteils, an welcher die Wirbelkammern und gegebenenfalls zuführende Kanäle oder dergleichen ausgebildet sind, bearbeitet werden. Dadurch wird eine Gefahr einer Beschädigung der teilweise komplexen Geometrie an der Innenseite des Spritzlochbauteils vermieden, da erfindungsgemäß ausschließlich die Länge des Spritzlochs durch Bearbeitung an der Außenseite erfolgt. Die Einstellung der Länge der Spritzlöcher wird vorzugsweise nur durch einen einzigen Verfahrensschritt ausgeführt.
Vorzugsweise werden die Spritzlöcher am Austritts be re ich an der Außenseite des Spritzlochbauteils nur an einem Teilumfang des Austrittsbereichs oder alternativ am kompletten Umfang des Austrittsbereichs bearbeitet.
Die Bearbeitung der Außenseite des Spritzlochbauteils wird vorzugsweise durch ein Umformverfahren durchgeführt. Dies hat den Vorteil, dass die Einstellung der Länge der Spritzlöcher in einem Schritt durch nur einen Umformschritt realisiert werden kann. Das Umformverfahren ist vorzugsweise ein Druckumformen, insbesondere ein Prägen oder ein Eindrücken oder dergleichen. Die Umformung kann dabei als Kaltumformung vorgenommen werden.
Alternativ wird die Außenseite des Spritzbauteils durch ein spanabhebendes Verfahren bearbeitet, um die Länge der Spritzlöcher einzustellen. Das spanabhebende Verfahren kann beispielsweise Fräsen oder Schleifen oder dergleichen sein. Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird am Austrittsbereich des Spritzlochs ein sich erweiternder Bereich ausgebildet, insbesondere ein sich konisch erweiternder Bereich, wodurch eine Länge der Spritzlöcher eingestellt wird.
Besonders bevorzugt wird das Spritzlochbauteil in einem ersten Schritt durch Tiefziehen zur Herstellung eines Wirbelpfads, insbesondere von Zufuhrkanälen, sowie einer Ausbildung einer grundlegenden Innengeometrie des Spritzlochbauteils und in einem zweiten anschließenden Schritt die Wirbelkammern hergestellt. Anschließend werden die Spritzlöcher eingebracht, beispielsweise durch ein spanabhebendes Verfahren wie Bohren oder mittels eines Lasers. Im letzten Schritt wird dann die Außenseite des Spritzlochbauteils bearbeitet, um die Materialreduktionsbereiche an den Austrittsbereichen der Spritzlöcher herzustellen.
Weiterhin kann die Außenseite des Spritzlochbauteils zur Materialreduktion auch durch ein Erodierverfahren oder ein Ätzverfahren hergestellt werden.
Das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Spritzlochbauteil hat insbesondere keine negativen Auswirkungen auf eine Durchflussrate durch die Spritzlöcher, da an den Spritzlöchern selbst, insbesondere der Durchmesser, sowie an der Innengeometrie des Spritzlochbauteils keine Änderungen vorgenommen werden. Insbesondere muss ein schon vorhandenes Werkzeug zur Ausbildung der Innengeometrie des Spritzlochbauteils nicht geändert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Injektors mit einem Spritzlochbauteil gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 2 eine schematische Darstellung einer Innenseite des
Spritzlochbauteils von Figur 1,
Figur 3 eine schematische Darstellung einer Außenseite des
Spritzlochbauteils von Figur 1,
Figur 4 eine schematische Teilschnittansicht des Spritzlochbauteils von
Figur 1 ,
Figur 5 eine schematische Außenansicht eines Spritzlochbauteils gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Figur 6 eine schematische T eilschnittansicht des Spritzlochbauteils von
Figur 5.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 4 ein Injektor 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
Der Injektor 1 dieses Ausführungsbeispiels ist ein Kraftstoffinjektor.
Der Injektor 1 umfasst einen Magnetaktor 20 sowie ein Schließelement 2 in Form einer Schließnadel. Am freien Ende der Schließnadel ist eine Kugel 21 vorgesehen, welche in bekannter Weise einen Fluiddurchlass an einem Ventilsitz 5 freigibt und verschließt.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Ventilsitz 5 an einem mit einem Spritzlochbauteil 3 verbundenen Bauteil ausgebildet. Das Spritzlochbauteil 3 weist eine Vielzahl von zylindrischen Spritzlöchern 4 auf. In diesem Ausführungsbeispiel genau vier Spritzlöcher 4. Ferner ist das Spritzlochbauteil 3 als Scheibe ausgebildet. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist das Spritzlochbauteil 3 mit einem Ventilgehäuse 21 verbunden.
Figur 2 zeigt eine Ansicht einer Innenseite 6 des Spritzlochbauteils 3. Hierbei sind um die Spritzlöcher 4 jeweils Wirbelkammern 40 ausgebildet, welche dem einzuspritzenden Fluid einen Drall aufprägen, sodass beim Austritt des einzuspritzenden Fluids der erzeugte Spraykegel sich mit Drall bzw. wirbelartig im Einspritzraum ausbreitet.
An der Innenseite 6 sind ferner noch geradlinige Kanäle 41 ausgebildet, welche ausgehend von einer Mittelachse X-X des Injektors verlaufen. Jeder Kanal 41 führt dabei zu einer Wirbelkammer 40, welche, wie aus Figur 2 ersichtlich ist, in einem vorbestimmten Winkel in Umfangsrichtung des Injektors leicht abgeknickt ist.
In der Mitte der Wirbelkammern 40 sind jeweils die Spritzlöcher 4 ausgebildet.
Figur 3 zeigt eine Außenseite 7 des Spritzlochbauteils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. An der Außenseite 7 sind die durch Prägen hergestellten Kanäle und Wirbelkammern von der Innenseite in Negativform ausgeprägt. Ferner ist an einem Austrittsbereich jedes Spritzlochs 4 ein Materialreduktionsbereich 8 ausgebildet. Der Materialreduktionsbereich 8 ist im Detail aus der Schnittansicht von Figur 4 ersichtlich.
Wie im Detail aus Figur 4 ersichtlich ist, ist eine normale Dicke des Spritzlochbauteils mit dem Bezugszeichen 9 gekennzeichnet. Im Bereich des Spritzlochs 4 weist das Spritzlochbauteil 3 dabei eine reduzierte Dicke auf, welche um die Materialreduktion 11 reduziert ist. In diesem Bereich ist das Spritzloch 4 angeordnet. Hierdurch kann eine zylindrische Länge 10 des Spritzlochs 4, welches zylindrisch ist, eingestellt werden.
Eine vorbestimmte zylindrische Länge des Spritzlochs 4 wird somit ausschließlich durch Bearbeitung des Spritzlochs an der Außenseite 7 hergestellt.
Der Materialreduktionsbereich 8 kann beispielsweise ein Umformbereich sein, welcher ausschließlich durch ein Umformverfahren wie Prägen oder Eindrücken oder dergleichen hergestellt wurde oder alternativ ein mittels spanabhebenden Verfahrens oder eines Erodierverfahrens oder eines Ätzverfahrens hergestellter Bereich sein. Vorzugsweise werden in einem Schritt alle Materialreduktionsbereiche 8 an den Spritzlöchern 4 gleichzeitig hergestellt. Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, beträgt die Materialreduktion 11 in diesem Ausführungsbeispiel ca. 20 % der Dicke 9 des Spritzlochbauteils.
Das Spritzlochbauteil 3 kann somit durch das erfindungsgemäße Verfahren derart hergestellt werden, dass in einem ersten Schritt die Innenseite 6 des Spritzlochbauteils 3 und die zylindrischen Spritzlöcher 4 hergestellt werden und in einem abschließenden Schritt die Außenseite 7 bearbeitet wird, um durch Materialreduktion am Materialreduktionsbereich 8 eine zylindrische Länge 10 des Spritzlochs 4 in einem Schritt einzustellen. Dabei kann die Innenseite 6 beispielsweise zuerst durch Tiefziehen des Spritzlochbauteils 3 zur Herstellung einer grundlegenden Innengeometrie 43 und einem anschließenden Umformschritt beispielsweise durch Prägen an der Innenseite 6 zur Herstellung der Wirbelkammern 14 und der Kanäle 41 hergestellt werden. Anschließend können die Spritzlöcher 4 in die Mitte der Wirbelkammern 40 eingebracht werden und in einem letzten, einzelnen Schritt die Außenseite 7 des Spritzlochbauteils 3 bearbeitet werden, um die exakte Länge 10 der Spritzlöcher durch Materialreduktion an der Außenseite 7 herzustellen.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dabei sehr einfach und kostengünstig ausgeführt werden. Das derart hergestellte Spritzlochbauteil 3 ermöglicht durch die exakte Einhaltung der Länge 10 des Spritzlochs 4 eine exzellente Atomisierung des einzuspritzenden Fluids, ohne dass hierdurch eine Durchflussrate durch die Spritzlöcher 4 negativ beeinflusst wird. Durch die exakte Einhaltung der Länge 10 der Spritzlöcher 4 kann auch ein Kegelwinkel des einzuspritzenden Fluids im Einspritzraum, beispielsweise einem Brennraum einer Brennkraftmaschine bei einem direkten einspritzenden Injektor, exakt eingehalten werden.
Figuren 5 und 6 zeigen ein Spritzlochbauteil 3 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind mit den gleichen Bezugsziffern wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet.
Wie insbesondere aus Figur 6 ersichtlich ist, weist das Spritzlochbauteil 3 des zweiten Ausführungsbeispiels einen unterschiedlichen Materialreduktionsbereich 8 auf. In diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist der Materialreduktionsbereich 8 durch einen sich konisch erweiternden Bereich 42 am Austrittsbereich des Spritzlochs 4 ausgebildet. Der sich konisch erweiternde Bereich 42 muss dabei nicht vollständig um den Außenbereich des Spritzlochs 4 herum ausgebildet sein, sondern für die Erreichung der erfindungsgemäßen Ziele ist es ausreichend, wenn der konische Bereich 42 nur teilweise um das Spritzloch am Austrittsbereich hergestellt ist.

Claims

Ansprüche
1. Injektor zum Einspritzen eines Fluids, umfassend: ein Schließelement (2), welches an einem Ventilsitz (5) einen Fluiddurchlass freigibt und verschließt, und
- ein Spritzlochbauteil (3) mit einer Vielzahl von Spritzlöchern (4),
- wobei an einer zum Schließelement (2) gerichteten Innenseite (6) des
Spritzlochbauteils (3) Wirbelkammern (40) an den Spritzlöchern (4) ausgebildet sind, und
- wobei an einer vom Schließelement (2) abgewandten Außenseite (7) des Spritzlochbauteils (3) am Spritzloch (4) ein Materialreduktionsbereich (8) zur Reduzierung einer Dicke (9) des Spritzlochbauteils (3) ausgebildet ist, um eine Länge (10) des Spritzlochs (4) einzustellen.
2. Injektor nach Anspruch 1, wobei der Materialreduktionsbereich (8) teilweise oder vollständig um das Spritzloch (4) ausgebildet ist.
3. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Materialreduktionsbereich (8) als Umformbereich vorgesehen ist, welcher durch ein Umformverfahren bereitgestellt ist.
4. Injektor nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Materialreduktionsbereich (8) als spanabhebend bearbeiteter Bereich, welcher durch ein spanabhebendes Verfahren bereitgestellt ist, oder als Erodierbereich, welcher durch ein Erodierverfahren bereitgestellt ist, oder als Ätzbereich, welcher durch ein Ätzverfahren bereitgestellt ist, ausgebildet ist.
5. Verfahren zur Herstellung eines Spritzlochbauteils (3) eines Injektors zum Einspritzen eines Fluids, umfassend die Schritte:
- Herstellen einer Vielzahl von Spritzlöchern (4) mit an einer Innenseite (6) des Spritzlochbauteils (3) ausgebildeten Wirbelkammern (40), und - Bearbeiten einer Außenseite (7) des Spritzlochbauteils (3) am Austrittsbereich der Spritzlöcher (4) derart, dass durch Materialreduktion eine Länge (10) des Spritzlochs (4) eingestellt wird. Verfahren nach Anspruch 5, wobei die Spritzlöcher (4) am Austrittsbereich nur an einem Teilumfang des Austrittsbereichs bearbeitet werden oder wobei die Spritzlöcher am Austrittsbereich am vollständigen Umfang der Spritzlöcher bearbeitet werden. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Außenseite (7) des Spritzlochbauteils (3) durch ein Umformverfahren bearbeitet wird, um durch Materialreduktion die Länge (10) der Spritzlöcher (4) einzustellen. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Umformverfahren ein Druckumformen, insbesondere Prägen oder Eindrücken, ist. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei die Außenseite (7) des Spritzlochbauteils (3) durch ein spanabhebendes Verfahren oder ein Erodierverfahren oder ein Ätzverfahren bearbeitet wird, um die Länge (10) der Spritzlöcher (4) einzustellen. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, wobei am Austrittsbereich der Spritzlöcher (4) jeweils ein sich erweiternder Bereich (42), insbesondere ein sich konisch erweiternder Bereich, ausgebildet wird.
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