WO2000039447A1 - Drossel für dieseleinspritzvorrichtungen - Google Patents

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Günter LEWENTZ
Wilhelm Frank
Andreas Voigt
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/28—Details of throttles in fuel-injection apparatus

Definitions

  • the invention relates to a throttle for diesel injection devices.
  • Co-on-rail injectors for diesel engines need one or more throttles to function properly, which have a significant influence on the opening behavior and / or the closing behavior of the injectors.
  • Throttle bores can either be produced by eroding or mechanical drilling and then brought to the desired diameter and thus the desired flow rate by rounding the inlet edges. Since the manufacturing tolerances can vary widely during drilling or eroding, there are very different degrees of rounding of the inlet edges for a tightly tolerated final flow, which in turn greatly influences the flow through the throttle. For example, the occurrence of cavitation or of cavitating flow is one of them. Function of the run-in conditions and thus the degree of rounding. The tolerances regarding the
  • EP 0 304 749 B1 describes a device in which inserts are made in bores with a constant diameter in each case, which are made of solid material and are provided with a bore.
  • the problem of hole tolerances also arises here.
  • spray-orifice disks for gasoline injection consist of a deep-drawn, cup-shaped sheet metal, which has at least one opening made by punching on the front side.
  • the object of the invention is to provide a throttle for diesel injection devices, which offers a high accuracy of the throttle opening with little manufacturing effort.
  • the invention solves the problem on the one hand in that the throttle cross section is produced by a high-precision stamping process. This makes it possible to produce diameters with very narrow tolerances and thus very small flow tolerances cost-effectively and reliably. Since the insert according to the invention is inserted into a large bore, which gradually changes into a small bore, and the diameter of the insert opening is slightly smaller than the diameter of the small bore, on the other hand, the surroundings of the insert opening are largely supported by the throttle body, so that practically there is no widening of the insert opening even at very high pressures.
  • the throttle inserts can be designed both as a flat, perforated disc and as cup-shaped, deep-drawn, perforated "pots" which are inserted into a stepped bore in such a way that they flow in the direction of flow against the small NEN hole formed paragraph are pressed.
  • the diameter of the small bore may only be minimally larger than the required throttle diameter itself.
  • the edge is widened so that the throttle seals itself.
  • the throttle can also be welded, flanged or treated in a comparable manner. If a certain ratio of throttle length to throttle cross-section is required, this can be achieved by stacking several disks or "pots".
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a throttle according to the invention
  • FIG. 2 shows a second embodiment of a throttle according to the invention
  • Figure 3 shows a third embodiment of a throttle according to the invention
  • Figure 4 shows a fourth embodiment of a throttle according to the invention.
  • two bores 2, 3 are made in a throttle body 1, which is formed, for example, by the base plate of a diesel injector, from two mutually opposite sides, one bore 2 having a smaller diameter than the other bore 3 Larger bore 3 tapers conically in order to then gradually pass into another bore 4.
  • the bore 4 has, for example, the same diameter as the bore 2.
  • the bore 2 and the bore 4 are connected to one another via a throttling bore 5, the diameter of which is substantially smaller than that of the bores 2 and 4.
  • the bore 5 is dimensioned in this way that it is always larger than a required one within its tolerances Throttle cross section.
  • the lower tolerance value of the bore 5 is advantageously just above the required throttle diameter.
  • An insert 6 is made in the bore 4, which consists of a cup-shaped deep-drawn sheet and which has a high-precision, punched opening 7 on the end face.
  • the opening 7 corresponds very precisely to the desired throttle diameter and comes to rest within the cross-sectional area of the bore 5.
  • the diameter of the opening 7 is only slightly smaller than the diameter of the bore 5.
  • a circular weld 8 between the insert 6 and the throttle valve 1, concentric with the opening 7, is provided on the one hand and on the other an expansion of the edge 9 is provided in the insert 6.
  • the pressure in the bores 3, 4, 5 and 2 stems from a pressure flow 10 which flows from the bore 3 via the bore 4 and 5 to the bore 2.
  • the pressure flow 10 can be given by a liquid under pressure or a correspondingly compressed gas.
  • a channel 11 is guided, from which a bore 12 branches off, which eventually opens in stages into a bore 13 leading to the bore 3.
  • An insert 14 is introduced into the bore 12, which essentially corresponds to the insert 6 and which is likewise sealed off from the throttle body 1 by a circular weld seam 15 and by widening of the edges 16.
  • the insert 14 also has an opening 17, the diameter of which is slightly smaller than the diameter of the bore 13 and which is arranged within the cross-sectional area of the bore 13.
  • the opening 17 is produced by high-precision stamping and corresponds to the desired throttle diameter with only small tolerances.
  • a pressure flow flows from channel 11 to bore 3.
  • a disk-shaped insert is provided instead of a cup-shaped insert.
  • a circular disk 18 made of sheet metal is used, which has a central opening 19 made by precise punching and which has a thickness of 1.
  • the disk is arranged over a bore 20 which has a larger diameter than the opening 19.
  • the disk is fastened and sealed, for example, by a circular weld seam 21 which runs concentrically to the opening 19 and the bore 20.
  • the opening 19 of the disk 18 is produced by high-precision stamping and the degree of punching is deburred, for example by laser rounding.
  • the exemplary embodiment from FIG. 3 has been modified such that four openings 22 are now provided in a disk 23 instead of an opening 19 in FIG.
  • the bores 22 are arranged so that they come to rest within a bore 24 in the coil body 1.
  • the embodiment according to FIG. 4 differs from the embodiment according to FIG. 2 in that a plurality of disks 25 to 28 are stacked one above the other, each of which has an opening 29 and, when stacked, results in a channel with a constant diameter.
  • the ratio of the length 1 of the respective opening is large compared to the diameter d of the respective punched opening. A larger ratio is for example, necessary if certain flow characteristics are to be achieved.

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Abstract

Es wird eine Drossel für Dieseleinspritzvorrichtungen vorgestellt, die einen Drosselkörper (1), in den eine große und eine kleine Bohrung (4, 5; 12, 13) eingebracht sind, und ein Einsatz (6, 14) aus Blech, in den an der Stirnseite durch Stanzen eine Öffnung (7, 17) mit einer gegenüber der kleinen Bohrung (5, 13) geringfügig kleineren Querschnittsfläche eingebracht ist und der in der großen Bohrung (4, 12) passend angeordnet ist, aufweist.

Description

Beschreibung
Drossel für Dieseleinspritzvorrichtungen
Die Erfindung betrifft eine Drossel für Dieseleinspritzvorrichtungen.
Insbesondere Co on-Rail-Injektoren für Dieselmotoren benötigen, um einwandfrei zu funktionieren, eine oder mehrere Dros- sein, die das Öffnungsverhalten und/oder das Schließverhalten der Injektoren wesentlich beeinflussen. Je genauer diese Drosseln im Bezug auf den hydraulischen Durchfluß abgestimmt werden können, um so reproduzierbarer ist die Funktion der Injektoren untereinander. Drossel-Bohrungen können dabei ent- weder durch Erodieren oder mechanisches Bohren hergestellt und anschließend über Runden der Einlaufkanten auf den gewünschten Durchmesser und damit den gewünschten Durchfluß gebracht werden. Da die Fertigungstoleranzen beim Bohren oder Erodieren stark streuen können, ergeben sich für einen eng tolerierten Enddurchfluß sehr unterschiedliche Rundungsgrade der Einlaufkanten, was wiederum die Durchströmung durch die Drossel stark beeinflußt. So ist beispielsweise das Auftreten von Kavitation bzw. von kavitierender Strömung unter anderem eine . Funktion der EinlaufVerhältnisse und damit des Rundungs- grades. Dabei spielen auch die Toleranzen hinsichtlich der
Konizität, die Rundheit, die Oberflächen-Rauhheit, etc. eine wesentliche Rolle.
Alternativ hierzu wird in der EP 0 304 749 Bl eine Vorrich- tung beschrieben, bei der in Bohrungen mit jeweils konstantem Durchmesser Einsätze eingebracht sind, welche aus festem Material hergestellt und mit einer Bohrung versehen sind. Jedoch tritt auch hier das Problem der Bohrungstoleranzen auf. Desweiteren sind aus der Firmenschrift Kern-Liebers, "Spritz- lochscheiben und Potentiometer-Komponenten zur Kraftstoff- Einsparung", Spritzlochscheiben zur Benzin-Einspritzung bekannt. Diese bestehen aus einem tiefgezogenen, becherförmigem Blech, das an der Stirnseite mindestens eine durch Stanzen hergestellte Öffnung aufweist. Eine Verwendung dieser ver- gleichsweise unaufwendigen und sehr genauen Technologie bei Einsätzen für Dieseleinspritzsysteme ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, da stanzfähiges Blech den in Dieseleinspritzsystemen auftretenden Drücken nicht standhält, d. h., daß die Öffnung sich im Betrieb unter den herrschenden Drük- ken aufweitet und damit die geforderten Toleranzen nicht mehr einhält .
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drossel für Dieseleinspritzvorrichtungen anzugeben, die eine hohe Genauigkeit der Drosselöffnung bei geringem Herstellungsaufwand bietet.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Drossel gemäß Patentanspruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.
Die Erfindung löst das Problem zum einen dadurch, daß der Drossel-Querschnitt durch einen hochpräzisen Stanzprozeß erzeugt wird. Dadurch ist es möglich, Durchmesser mit sehr engen Toleranzen und damit sehr kleinen Durchfluß-Toleranzen kostengünstig und prozeßsicher herzustellen. Da der Einsatz gemäß der Erfindung in eine große Bohrung eingesetzt wird, die stufig in eine kleine Bohrung übergeht, und der Durchmesser der Einsatzöffnung geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der kleinen Bohrung, wird zum anderen die Umgebung der Einsatzöffnung durch den Drosselkörper weitgehend abgestützt, so daß praktisch eine Aufweitung der Einsatzöffnung auch bei sehr hohen Drücken nicht erfolgt.
Die Drosseleinsätze können sowohl als ebene, gelochte Schei- be, als auch als becherförmig tiefgezogene, gelochte "Töpfe" ausgebildet werden, die so in eine Stufen-Bohrung eingesetzt werden, daß sie in Strömungsrichtung gegen den von der klei- nen Bohrung gebildeten Absatz gepreßt werden. Damit eine ausreichende Festigkeit der Drossel gewährleistet wird, darf der Durchmesser der kleinen Bohrung nur minimal größer sein, als der geforderte Drossel-Durchmesser selbst. Bei den becherför- migen Einsätzen wird der Rand so aufgeweitet, daß die Drossel sich selbst abdichtet. Alternativ oder zusätzlich können die Drossel auch eingeschweißt gebördelt oder auf vergleichbare Weise behandelt werden. Wird ein bestimmtes Verhältnis von Drossellänge zu Drosselquerschnitt gefordert, so kann dies durch Stapeln mehrerer Scheiben bzw. "Töpfe" erzielt werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der
Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigt:
Figur 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drossel,
Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drossel, Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drossel und
Figur 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drossel.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind in einem Drosselkörper 1, der beispielsweise durch die Grundplatte eines Dieselinjektors gebildet wird, von zwei einander gegenüberliegenden Seiten zwei Bohrungen 2, 3 eingebracht, wobei die eine Bohrung 2 einen kleineren Durchmesser aufweist als die andere Bohrung 3. Die größere Bohrung 3 verjüngt sich dabei kegelförmig, um dann stufig in eine weitere Bohrung 4 überzugehen. Die Bohrung 4 hat dabei beispielsweise den gleichen Durchmesser wie die Bohrung 2. Die Bohrung 2 und die Bohrung 4 sind über eine drosselnde Bohrung 5 miteinander verbunden, deren Durchmesser wesentlich kleiner ist als der der Bohrungen 2 und 4. Die Bohrung 5 ist dabei so bemessen, daß sie innerhalb ihrer Toleranzen immer größer ist als ein geforderter Drosselquerschnitt. Günstigerweise liegt der untere Toleranzwert der Bohrung 5 knapp über dem geforderten Drosseldurchmesser. In die Bohrung 4 ist ein Einsatz 6 eingebracht, der aus einem becherförmig tiefgezogenen Blech besteht und der an der Stirnseite eine hochpräzise, gestanzte Öffnung 7 aufweist. Die Öffnung 7 entspricht sehr genau dem gewünschten Drosseldurchmesser und kommt innerhalb der Querschnittsfläche der Bohrung 5 zum Liegen. Der Durchmesser der Öffnung 7 ist insgesamt nur geringfügig kleiner als der Durchmesser der Bohrung 5. Um den Einsatz 6 der Bohrung 4 abzudichten, sind zum einen eine zu der Öffnung 7 konzentrisch verlaufende, kreisförmige Schweißnaht 8 zwischen Einsatz 6 und Drosselklappe 1 vorgesehen und zum anderen eine Aufweitung des Randes 9 beim Einsatz 6 vorgesehen. Der Druck in den Bohrungen 3, 4, 5 und 2 rührt von einer Druckströmung 10 her, die von der Bohrung 3 über die Bohrung 4 und 5 zur Bohrung 2 fließt. Die Druckströmung 10 kann dabei durch eine unter Druck stehende Flüssigkeit oder ein entsprechend komprimiertes Gas gegeben sein.
Durch den Drosselkörper 1 ist ein Kanal 11 geführt, von dem eine Bohrung 12 abzweigt, die schließlich stufig in eine zu der Bohrung 3 führenden Bohrung 13 stufig einmündet. In die Bohrung 12 ist ein Einsatz 14 eingebracht, der im wesentli- chen dem Einsatz 6 entspricht und der ebenfalls durch eine kreisförmige Schweißnaht 15 sowie durch Aufweitung der Ränder 16 gegenüber dem Drosselkörper 1 abgedichtet ist. Der Einsatz 14 hat darüber hinaus eine Öffnung 17, deren Durchmesser geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung 13 und die innerhalb der Querschnittsfläche der Bohrung 13 angeordnet ist. Die Öffnung 17 ist durch hochpräzises Stanzen hergestellt und entspricht mit nur geringen Toleranzen den gewünschten Drosseldurchmesser. Eine Druckströmung fließt dabei ausgehend vom Kanal 11 zur Bohrung 3.
Die Stabilität des Einsatzes 14 bzw. 6 wird also jeweils dadurch gewährleistet, daß die Öffnung 17 bzw. 7 des Einsatzes 14 bzw. 6 geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung 13 bzw. 5, wodurch der Einsatz 14 bzw. 6 weitgehend von dem Drosselkörper 1 unterstützt wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 wird anstelle eines becherförmigen Einsatzes ein scheibenförmiger Einsatz vorgesehen. Als derartiger Einsatz wird eine aus Blech gefertigte, kreisrunde Scheibe 18 verwendet, die eine zentrale, durch präzises Stanzen eingebrachte Öffnung 19 aufweist und die die Stärke 1 hat. Die Scheibe ist dabei über einer Bohrung 20, die einen größeren Durchmesser aufweist als die Öffnung 19, angeordnet. Befestigt und abgedichtet wird die Scheibe beispielsweise durch eine konzentrisch zur Öffnung 19 und zur Bohrung 20 verlaufenden kreisrunden Schweißnaht 21. Die Öff- nung 19 der Scheibe 18 ist durch hochpräzises Stanzen hergestellt und der Stanzgrad ist beispielsweise durch Laserverrundung entgratet.
Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist das Aus- führungsbeispiel aus Figur 3 dahingehend abgeändert, daß anstelle einer Öffnung 19 in Figur 2 nunmehr vier Öffnungen 22 in einer Scheibe 23 vorgesehen sind. Die Bohrungen 22 sind dabei so angeordnet, daß sie innerhalb einer Bohrung 24 in dem Spulenkörper 1 zu liegen kommen. Durch eine derartige An- Ordnung mehrerer Löcher kann erreicht werden, daß größere Unterschiede zwischen der Querschnittsfläche der Bohrung 24 einerseits und der Summe der Querschnittsflächen der Bohrungen 22 andererseits erzielt werden.
Das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Figur 2 darin, daß mehrere Scheiben 25 bis 28 übereinander gestapelt sind, welche jeweils eine Öffnung 29 aufweisen und in gestapelter Lage einen Kanal mit konstantem Durchmesser ergeben. Im Gegensatz zu den bisheri- gen Ausführungsbeispielen ist das Verhältnis der Länge 1 der jeweiligen Öffnung groß gegenüber dem Durchmesser d der jeweiligen gestanzten Öffnung. Ein größeres Verhältnis ist bei- spielsweise dann erforderlich, wenn bestimmte Strömungscha- rakteristika erzielt werden sollen.

Claims

Patentansprüche
1. Drossel für Dieseleinspritzvorrichtungen mit einem Drosselkörper (1) , in den eine große und eine kleine Bohrung (4, 5; 12,13) eingebracht sind derart, daß kleine und große Bohrung (4, 5; 12,13) stufig ineinander übergehend, und einem Einsatz (6, 14) aus Blech, in den an der Stirnseite durch Stanzen eine Öffnung (7, 17) mit einer gegenüber der kleinen Bohrung (5,13) geringfügig kleineren Querschnittsfläche eingebracht ist und der in der großen Bohrung (4,12) passend angeordnet ist derart, daß die Stirnseite zur kleinen Bohrung (5,13) hin orientiert ist und die Öffnung (7, 17) des Einsatzes innerhalb der Querschnittsfläche der kleinen Bohrung (5,13) zu liegen kommt.
2. Drossel nach Anspruch 1, bei der der Einsatz (18, 23, 25 bis 28) scheibenförmig ausgebildet ist.
3. Drossel nach Anspruch 1, bei der der Einsatz (6, 14) becherförmig tiefgezogen ist.
4. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Einsatz (6, 14, 21) mit dem Drosselkörper (1) verschweißt ist.
5. Drossel nach nach Anspruch 4, bei der der Einsatz (6, 14, 21) an der Stirnseite mit dem Drosselkör- per (1) verschweißt ist.
6. Drossel nach Anspruch 3, bei der der becherförmige Einsatz (6, 14) an den Rändern aufgeweitet ist.
7. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Einsatz (23) mehrere gestanzte Öffnungen (22) aufweist, deren Querschnittsflächen zusammen geringfügig kleiner sind als die Querschnittsfläche der kleinen Bohrung (24) und die Öffnungen des Einsatzes (23) innerhalb der Querschnittsflä- ehe der kleinen Bohrung (24) zu liegen kommen.
8. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der mehrere Einsätze (25 bis 28) gestapelt angeordnet sind.
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