WO2002095217A1 - Hochdruckdichtelement für injektoren - Google Patents

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WO2002095217A1
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sealing element
pressure chamber
injector
pressure
insert part
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Siegfried Ruthardt
Tibor Bauer
Wolfgang Ballerstedt
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/003—Valve inserts containing control chamber and valve piston

Definitions

  • Injection systems with a high-pressure accumulation chamber are used today in fuel injection systems for air-compressing ner internal combustion engines.
  • the fuel injection systems also include injectors for injecting fuel into the combustion chambers of the ner internal combustion engine, which have to withstand the pressures in the fuel injection system with regard to tightness and material strength.
  • injectors for injecting fuel into the combustion chambers of the ner internal combustion engine, which have to withstand the pressures in the fuel injection system with regard to tightness and material strength.
  • ring-shaped sealing elements are used on injectors, with which the high-pressure area of the injector is sealed off from areas of low pressure of the injector. If the pressure level in fuel injection systems is increased in order to generate a higher thef-dynamic efficiency of the ner internal combustion engine, the requirements on the sealing elements of the fuel injector also increase.
  • a fuel injection valve for high pressure injection.
  • a fuel injection valve which is used for high-pressure injection in self-igniting internal combustion engines and which comprises a solenoid valve for controlling the injection.
  • a control circuit is provided, which is divided into a first circuit part and a second circuit part.
  • the second circuit part is arranged separately on each individual injection valve from the first circuit part, which is used jointly to control a plurality of injection valves.
  • the housing is clipped onto the fuel injector and fuel flows through it for cooling.
  • a sealing ring made of bronze-reinforced Teflon and a metallic support ring are embedded between the housing and an insert part inserted into it below the control chamber.
  • the support ring made of metallic material is required to improve the sealing effect of the bronze-reinforced Teflon ring and to prevent extrusion of the bronze-reinforced Teflon ring. Suitable measures must be taken to prevent the sealing ring on the insert from moving in the direction of the discharge throttle that relieves pressure from the control chamber. It is also the case with the previous one Solution when using the bronze-reinforced Teflon ring and the metallic support ring required to assemble them in the correct process position, which requires a considerable amount of manufacturing technology.
  • the solution according to the invention compared to the solution known from the prior art, on the one hand one component can be saved and on the other hand the pressure prevailing in the pressure chamber when high pressure is applied e.g. Use via the inlet from the high-pressure collecting space (Co mon Rail) to support the sealing force of the sealing element.
  • the sealing element according to the proposed invention is non-positively shrunk onto an insert part embedded in the injector housing of the fuel injector by means of a press fit, a solution is provided which is particularly simple to manufacture.
  • the one-part sealing element which is preferably made of a metallic material or alloys of metallic materials, in particular does not tend to deform in such a way that it creeps into an annular gap between the insert part and a valve component which can be moved therein and hinders the smoothness of the valve component within the injector housing of the fuel injector ,
  • the sealing element which can be attached to an outer surface of the insert part by means of a press fit, also represents a symmetrical, inexpensive component.
  • the one-piece design of the sealing element enables uncomplicated assembly to be achieved;
  • the sealing element which can be attached to the outer surface of the insert by means of a press fit, offers a sealing potential, which also withstands further pressure level increases in the fuel injector of fuel injection systems, so that the high pressure area of the pressure chamber on the fuel injector is sealed even with increasing pressures.
  • the high-pressure area of the fuel injector is preferably sealed with an interference fit between the inner diameter of the sealing element and the valve element. Tappet or nozzle needle outer diameter Differences between 0.04 to 0.15 mm.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through the components of a fuel injector and the injector housing
  • FIG. 2 shows a reproduction of the detail Z from FIG. 1 on an enlarged scale.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through the components of a fuel injector and the injector housing.
  • a fuel injector 1 used in a fuel injection system for injecting fuel comprises an injector housing 2.
  • the injector housing 2 of the fuel injector 1 contains a pressure chamber 3, from the pressure chamber base 5 of which a bore 6 extends through the injector housing 2.
  • the bore 6 is penetrated by a rotationally symmetrical insert 7.
  • the insert part 7 can transition in its axial extent from a cylindrical cross section into a frustoconically tapered shoulder. Between the circumference 8 of the insert part 7 and the wall of the bore 6 there is an annular gap 18 required for assembly reasons.
  • An injection valve member 26, for example designed as a valve spool shown in FIG. 1, is accommodated within the insert part 7 shown double arrow, compare reference numeral 47, a vertical stroke movement for opening / closing injection openings, not shown in FIG. 1, on the combustion chamber end of the fuel injector 1.
  • the pressure chamber 3 formed in the interior of the injector housing 2 is delimited by the wall 4 of the injector housing 2 except through the pressure chamber base 5.
  • the pressure chamber 3 is connected to the high-pressure connection 22 of the high-pressure source via a high-pressure inlet 21 shown in dashed lines, which opens into the pressure chamber 3 at an outlet 20.
  • the outlet point 20 of the high-pressure inlet 21 is preferably at a strength-optimized point of the wall 4 of the pressure chamber 3 in the interior of the injector housing 2.
  • a sealing element 9 is received, which is pressed by the high pressure prevailing in the pressure chamber 3 onto the pressure chamber base 5 forming a support 17.
  • the high pressure prevailing in the pressure chamber 3 acts on the one-piece sealing element 9 on its first annular surface 12, which ce represents the hydraulic surface effective for the hydraulic contact pressure.
  • the sealing element 9 is preferably formed in one piece and has an annular shape.
  • the one-piece sealing element 9 is received by a non-positive connection 14, for example a press fit, on the circumference 8 of the insert part 7.
  • the press fit 14 is brought about by differences in the inside diameter of the one-piece sealing element 9 and the outside diameter of the insert part 7, which can be between 0.04 and 0.15 mm.
  • the one-piece ring element which preferably consists of a metallic material or an alloy of metallic materials, can be shrunk onto the circumference 8 of the insert part 7.
  • the one-piece sealing element 9 can consist, for example, of aluminum or an aluminum alloy.
  • a force-locking connection in the form of a press fit 14 can be made by cold pressing the sealing element 9 made of metallic material onto the peripheral surface 8 of the insert 7.
  • a corresponding radial force is established which determines the strength of the press fit 14 between the insert part 7 and the sealing element 9 formed in one piece.
  • the sealing element 9 has a first annular surface 12 which faces the pressure chamber 3 and a further second annular surface which faces the pressure chamber bottom 5.
  • the pressure chamber base acts as a support 17 which seals an annular gap 18 which is required between the peripheral surface 8 of the insert part 7 and the bore 6 within the injector housing 2 for assembly reasons.
  • the sealing effect of the sealing element 9 is increased by the fuel pressure present in the pressure chamber 3, since the pressure prevailing in the pressure chamber 3 in the direction 19 (see illustration according to FIG. 2) acts on the sealing element 9 in the direction of the pressure chamber base 5 of the pressure chamber.
  • the sealing element 9 Due to the use of a metallic material or an alloy of metallic materials in the manufacture of the sealing element, its deformation is excluded. This prevents the sealing element 9 from creeping into the annular gap 18 between the circumferential surface 8 of the insert part 7 and the bore 6 within the injector housing 2 as the service life of the fuel projector 1 increases, and leaks then occur. In addition to avoiding leaks, when using the sealing element 9 proposed according to the invention and made from a metallic material or alloys of metallic materials, the leakage losses remain limited from the pressure chamber 3 which is subjected to high pressure. From the pressure chamber 3, the fuel flowing in via the high-pressure inlet 21 and under very high pressure enters via an inlet funnel 23 and an inlet throttle 24 connected to it in the wall of the insert part 7 into a control chamber 25.
  • the control chamber 25 is delimited, on the one hand, by the insert part 7 and, on the other hand, by a valve component 26 guided therein, which can be designed, for example, as a valve piston.
  • a contour 26.1 can have in the end face of the valve component 26.
  • a frustoconical region 26.2 can be formed on the end face of the valve component 26, which cooperates with a complementarily shaped conical region 27.1 at the outlet 27 on the outlet side of the control chamber 27.
  • An outlet 27 extends from the control room 25, in which an outlet throttle 28 is accommodated.
  • the outlet throttle 28, via which a pressure relief of the control chamber 25 is brought about when a closing element 29 designed here as a spherical body is actuated, is arranged at the end of the outlet 27.
  • the closing element 29, which releases or closes the outlet throttle 28, is partially surrounded by a molded body 30 which is arranged on a lower end face of an armature part 31 of a magnet arrangement for actuating the fuel injector 1.
  • the anchor part 31 is made in one piece and comprises a bolt part and a plate-shaped part.
  • the insert part 7, which can have an upper, cylindrical part and an adjoining conically tapering part, which delimits an annular gap 18, is fixed in a stepped bore 6, 46 in the injector housing 2 by means of a fastening element 33 in the form of a clamping nut.
  • the fastening screw 33 is screwed into an internal thread 45 of the injector housing 2 and bears against an upper end face 32 of the insert part 7.
  • the insert part 7 is placed against the injector housing 2 above a bore 46 with a ring-shaped extension, causing a seal 34, so that the pressure chamber 3 inside the injector housing 2 is closed in a pressure-tight manner in the direction of the solenoid valve actuation arrangement.
  • the armature part 31 of the actuating arrangement which is formed in one piece in the illustration according to FIG. 1, is acted upon by a spring element 35 which is guided in a sleeve.
  • the sleeve surrounding the spring element 35 is surrounded by a magnetic coil 36, which in turn can be accommodated in a magnetic sleeve 37.
  • An annular projection 38 is formed on the outer circumferential surface of the magnetic sleeve 37, on which a union nut 39 bears.
  • the magnetic sleeve 37 is screwed onto the Throwing nut 39 with an external thread 40 on the outside of the injector housing 2 of the fuel injector 1.
  • the one-piece anchor part 31 of the actuation arrangement is partially guided in an insert sleeve 41, which is fixed with the interposition of a spacer ring 42 via the magnetic sleeve 38, which in turn is fastened to the external thread 40 of the injector housing 2 via the union nut 39.
  • a sealing element 43 which can be embodied as an O-ring made of elastic material is embedded.
  • a bore 44 is formed in the injector housing 2 of the fuel projector as shown in FIG. 1, which is in fluid communication via a connection (not shown here) with the high-pressure connection 22 of the high-pressure source of the fuel projector 1 and a nozzle chamber, which is also not shown in FIG surrounds an injection valve member, also not shown, to which fuel under high pressure is applied.
  • the injection valve member which can be designed as a nozzle needle with a combustion chamber-side seat, is actuated by a pressure relief of the control chamber 25, which is limited on the one hand by the insert part 7 fastened in the injector housing 2 by means of the fastening screw 33 and on the other hand by the valve component 26.
  • the pressure relief / pressurization of the control chamber 25 takes place by actuating the solenoid valve arrangement, e.g. via the energization of the magnetic coil 36.
  • FIG. 2 shows a reproduction of the detail Z according to FIG. 1 on an enlarged scale.
  • the pressure chamber 3 in the injector housing 2 is delimited by a wall 4 which has a radial diameter widening in the area of the mouth 20 of the high-pressure inlet 21.
  • the outlet point 20 of the high-pressure inlet 21 of the high-pressure inlet 22 (not shown in FIG. 2) preferably lies in an area of the delimiting wall 4 of the pressure chamber 3 that is optimized with regard to its pressure resistance.
  • the sealing element 9 On the circumference 8 of the insert part 7, which is fixed in the injector housing 2 by means of the fastening screw 33, the sealing element 9 is fastened by a non-positive connection 14 in the form of a press fit.
  • This pressurization of the sealing element 9 causes the sealing element 9 consisting of metallic or alloys of metallic materials to be pressed against the pressure chamber base 5, ie an increase in the sealing force between the insert part 7 and the injector housing 2 is favorable.
  • the outer diameter of the sealing element 9 is identified by reference numeral 10, while the inner diameter 11, which brings about the non-positive connection 14 in the form of a press fit with the outer diameter of the insert part 7, and lies opposite the outer diameter 10.
  • Chamfers 15 and 16 can be formed on the preferably annular sealing element 9 for sealing the annular gap 18 between the insert 7 and the bore 6 within the injector housing 2.
  • the sealing of the pressure chamber 3 to the annular gap 18 between the insert 7 and the bore 6 within the injector housing 2 takes place via the sealing element 9 made of metallic material or alloys of metallic materials, the sealing of the pressure chamber 3 on its upper side is achieved by the contact of the insert 7 on the injector housing 2 reached on the contact surface 34.
  • the insert part 7 is fixed within the injector housing 2 in a stepped Bo nmg 6, 46 by a fastening screw 33.
  • the external thread of the fastening screw 33 interacts with an internal thread 45 formed in the interior of the injector housing 2, so that the insert part 7 can be fixed in the injector housing 2 with a defined pretensioning force.
  • the upper region of the pressure chamber 3 is sealed, which merges into the bore section 46 of the stepped bore 6, 46.
  • valve component 26 the end face of which delimits the control chamber 25 within the insert part 7 can be shaped, that the end face of the valve component 26 has a truncated cone-shaped area 26.2 which projects with a complementary drain cone 27 of the drain 27.
  • One or more annular grooves, as shown in FIG. 2 can be formed on the outer peripheral surface of the valve component 26.
  • the solution according to the invention avoids targeted adjustments with regard to a possible pressure increase for further fuel injector generations in which higher pressures can be realized. build below the sealing ring.
  • the solution according to the invention it is possible to prevent the sealing element 9 from migrating upwards and to prevent the sealing element 9 from extruding into the gap 18 by suitable choice of material.
  • the solution proposed according to the invention offers a one-piece, inexpensive and easy-to-install symmetrical sealing element 9.
  • this is advantageously arranged such that it is acted upon by the high fuel pressure prevailing in the pressure chamber 3, which in addition to the formation of the non-positive connection 14 on the circumference of the insert part 7 to increase the sealing force in the area of the pressure chamber base 7, which forms the support 17 for the sealing element 9.

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine. Der Injektor (1) umfasst ein Injektorgehäuse (2), in welchem einer ein Einsatzteil (7) umschliessende Druckkammer (3) ausgebildet ist. Diese ist über einen Hochdruckzulauf (21) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff befüllbar. Über die Druckkammer (3) wird ein Steuerraum (25) druckbeaufschlagt, der von den im Injektorgehäuse (2) in einer Bohrung (6, 46) fixierten Einsatzteil (7) und einer Ventilkomponente (26) begrenzt wird. Die Ventilkomponente (26) ist innerhalb des Einsatzteiles (7) eine Hubbewegung (47) ausführend bewegbar. Am Umfang (8) des Einsatzteiles (7) ist ein einteiliges, metallisches Dichtelement (9) in kraftschlüssiger Verbindung (14) aufgenommen. Das Dichtelement (9) ist dem in der Druckkammer (3) herrschenden Hochdruck ausgesetzt.

Description

Hochdruckdichtelement für Injektoren
Technisches Gebiet
Bei Kraftstoffeinspritzsystemen für luftverdichtende Nerbrennungskraftmaschinen kommen heute Einspritzsysteme mit Hochdrucksammeiraum (Common Rail) zum Einsatz. Die Kraftstoffeinspritzsysteme umfassen femer Injektoren zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume der Nerbrennungskraftmaschine, die den im Kraftstoffeinspritzsystem herrschenden Drücken hinsichtlich Dichtigkeit und Materialfestigkeit standhalten müssen. Zu diesem Zweck werden an Injektoren ringförmige Dichtelemente eingesetzt, mit denen eine Abdichtung des Hochdruckbereiches des Injektors gegenüber Bereichen niedrigen Druckes des Injektors vorgenommen wird. Wird das Druckniveau in Kraftstoffeinspritzsystemen zur Erzeugung eines höheren thefmodynamischen Wirkungsgrades der Nerbrennungskraftmaschine angehoben, steigen auch die Anforderungen an die Dichtelemente des Kraftstoffinj ektors .
Stand der Technik
DE 196 19 523 AI bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil für Hochdruckeinspritzung. Gemäß dieser Lösung wird ein Kraftstoffeinspritzventil vorgeschlagen, das zur Hochdruckeinspritzung bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen eingesetzt wird und zur Steuerung der Einspritzung ein Magnetventil umfaßt. Zur Ansteuerung dieses Magnetventils ist eine Steuerschaltung vorgesehen, die ist in einen ersten Schaltungsteil und einen zweiten Schaltungsteil aufgeteilt. Das zweite Schaltungsteil ist vom ersten Schaltungsteil, der gemeinsam zur Steuerung von mehreren Einspritzventilen dient, getrennt auf jedem einzelnen Einspritzventil angeordnet. Das Gehäuse ist auf das Kraftstoffeinspritzventil auf- geclipst und im Inneren vom Kraftstoff zur Kühlung durchflössen.
Gemäß dieser Lösung sind zwischen dem Gehäuse und einem in dieses eingelassene Einsatzteil unterhalb des Steuerraumes ein Dichtring aus bronzeverstärktem Teflon und ein metallischer Stützring eingelassen. Der Stützring aus metallischem Werkstoff ist zur Ner- besserung der Dichtwirkung des bronzeverstärkten Teflonrings und zur Nerhinderung der Extrusion des bronzeverstärkten Teflonringes erforderlich. Um ein Wandern des Dichtringes am Einsatzteil in Richtung der den Steuerraum druckentlastenden Ablaufdrossel zu verhindern, sind geeignete Maßnahmen zu ergreifen. Außerdem ist es bei der bisherigen Lösung bei Einsatz des bronzeverstärkten Teflonringes und des metallischen Stützrings erforderlich, diese prozeßsicher lagerichtig zu montieren, was einen erheblichen fertigungstechnischen Aufwand erforderlich macht.
Darstellung der Erfindung
Mit der erfindungsgemäßen Lösung läßt sich gegenüber der aus dem Stande der Technik bekannten Lösung einerseits ein Bauteil einsparen und andererseits der in der Druckkammer herrschende Druck bei Hochdruckbeaufschlagung z.B. über den Zulauf vom Hoch- drucksammelraum (Co mon Rail) zur Unterstützung der Dichtkraft des Dichtelementes einsetzen. Wird das Dichtelement gemäß der vorgeschlagenen Erfindung kraftschlüssig mittels eines Preßsitzes auf einen im Injektorgehäuse des Kraftstoffϊnjektors eingelassenes Einsatzteil aufgeschrumpft, ist eine fertigungstechnisch besonders einfach herstellbare Lösung gegeben. Das bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff oder Legierungen metalli- scher Werkstoffe gefertigte einteilige Dichtelement neigt insbesondere nicht dazu, sich derart zu verformen, dass es in einen Ringspalt zwischen Einsatzteil und einer in diesen bewegbaren Ventilkomponente kriecht und die Leichtgängigkeit der Ventilkomponente innerhalb des Injektorgehäuses des Kraftstoffinjektors behindert. Das mittels einer Preßpassung auf einer Mantelfläche des Einsatzteiles befestigbare Dichtelement stellt darüber hinaus ein symmetrisches, kostengünstig herstellbares Bauteil dar.
Durch die einteilige Ausführung des Dichtelementes kann eine unkomplizierte Montage erzielt werden; daneben bietet das mittels einer Preßpassung an der Mantelfläche des Einsatzteiles befestigbare Dichtelement ein Abdichtpotential, was auch weiteren Druckniveau- erhöhungen im Kraftstoffinjektor von Kraftstoffeinspritzsystemen standhält, so daß auch bei weiter steigenden Drücken die Abdichtung des Hochdruckbereiches der Druckkammer am Kraftstoffinjektor gewährleistet ist.
Die Abdichtung des Hochdruckbereiches des Kraftstoffinjektors erfolgt bevorzugt mit ei- ner Preßpassung zwischen Dichtelementinnendurchmesser und Nentilelement-. Stößel-/ oder Düsennadelaußendurchmesser Unterschieden zwischen 0,04 bis 0,15 mm.
Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender erläutert. Es zeigt:
Figur 1 einen Längsschnitt durch die Komponenten eines Kraftstoffiηjektors sowie des Injektorgehäuses und
Figur 2 eine Wiedergabe des Details Z aus Figur 1 in vergrößertem Maßstab.
Ausführungsvarianten
Figur 1 ist ein Längsschnitt durch die Komponenten eines Kraftstoffiηjektors sowie des Injektorgehäuses zu entnehmen.
Der Darstellung gemäß Figur 1 ist entnehmbar, dass ein in einem Kraftstoffeinspritzsystem eingesetzter Kraftstoffinjektor 1 zum Einspritzen von Kraftstoff ein Injektorgehäuse 2 um- fasst. Das Injektorgehäuse 2 des Kraftstoffinjektors 1 enthält eine Druckkammer 3, von deren Druckkammerboden 5 aus sich eine Bohrung 6 durch das Injektorgehäuse 2 erstreckt. Die Bohrung 6 ist von einem rotationssymmetrisch ausgebildeten Einsatzteil 7 durchsetzt. Das Einsatzteil 7 kann in seiner Axialerstreckung von einem zylindrischen Querschnitt in einen kegelstumpfförmig verjüngten Absatz übergehen. Zwischen dem Umfang 8 des Ein- Satzteiles 7 und der Wandung der Bohrung 6 besteht ein aus Montagegründen erforderlicher Ringspalt 18. Innerhalb des Emsatzteiles 7 ist ein Einspritzventilglied 26, beispielsweise ausgebildet als ein in Figur 1 dargestellter Nentilkolben, aufgenommen, der gemäß des in Figur 1 dargestellten Doppelpfeiles, vergleiche Bezugszeichen 47, eine vertikale Hubbewegung zum Öffhen/Verschliessen von in Figur 1 nicht dargestellten Einspritzöff- nungen am brennraumseitigen Ende des Kraftstoffinjektors 1 dient.
Die im Inneren des Injektorgehäuses 2 ausgebildete Druckkammer 3 wird ausser durch den Druckkammerboden 5 von der Wandung 4 des Injektorgehäuses 2 begrenzt. Die Druckkammer 3 steht über einen gestrichelt dargestellten Hochdruckzulauf 21, der an einer Mün- dungsstelle 20 in die Druckkammer 3 mündet, mit dem Hochdruckanschluss 22 der Hochdruckquelle in Verbindung. Die Mündungsstelle 20 des Hochdruckzulaufes 21 liegt bevorzugt an einer festigkeitsoptimierten Stelle der Wandung 4 der Druckkammer 3 im Inneren des Injektorgehäuses 2.
Am Umfang 8 des Einsatzteiles 7 ist ein Dichtelement 9 aufgenommen, welches durch den in der Druckkammer 3 herrschenden hohen Druck auf den eine Auflage 17 bildenden Druckkammerboden 5 gepresst wird. Der in der Druckkammer 3 herrschende hohe Druck beaufschlagt das einteilig ausgebildete Dichtelement 9 an dessen erster Ringfläche 12, wel- c e die für die anstehende hydraulische Anpresskraft wirksame hydraulische Fläche darstellt. Das Dichtelement 9 ist vorzugsweise einteilig ausgebildet und von ringförmiger Gestalt. Das einteilig ausgebildete Dichtelement 9 ist durch eine kraftschlüssige Verbindung 14, beispielsweise einen Presssitz, am Umfang 8 des Einsatzteiles 7 aufgenommen. Die Presspassung 14 wird durch Unterschiede hinsichtlich des Innendurchmessers des einteilig ausgebildeten Dichtelementes 9 und des Außendurchmessers des Einsatzteiles 7 bewirkt, die zwischen 0,04 bis 0,15 mm betragen können. Das einteilig ausgebildete Ringelement, welches bevorzugt aus metallischem Werkstoff oder einer Legierung metallischer Werkstoffe besteht, kann dazu auf den Umfang 8 des Einsatzteiles 7 aufgeschrumpft werden. Das einteilig ausgebildete Dichtelement 9 kann z.B. aus Aluminium oder einer Alumini- urnlegierung bestehen. Zwischen der Umfangsfläche 8 des Einsatzteiles 7 und dem Innendurchmesser des einteiligen Dichtelementes 9 aus metallischem Werkstoff kann eine kraft- sc lüssige Verbindung in Gestalt eines Presssitzes 14 durch Kaltaufpressen des aus metallischem Werkstoff gefertigten Dichtelementes 9 auf die Umfangsfläche 8 des Einsatzteiles 7 erfolgen. Je nach Durchmesserdifferenzen der durch die kraftschlüssige Verbindung 14 miteinander zu fügenden Bauteile 7 bzw. 9 stellt sich eine entsprechende Radialkraft ein, welche die Festigkeit des Presssitzes 14 zwischen Einsatzteil 7 und einteilig ausgebildeten Dichtelement 9 bestimmt. Das Dichtelement 9 weist eine erste Ringfläche 12 auf, die der Druckkammer 3 zuweist sowie eine weitere, dem Druckkammerboden 5 zuweisende zweite Ringfläche. Bei dichtender Anlage der zweiten Ringfläche 13 des Dichtelementes 9 aus metallischem Werkstoff an der Druckkammerbodenfläche 5, wirkt der Druckkammerboden als Auflage 17, welche einen zwischen der Umfangsfläche 8 des Einsatzteiles 7 und der Bohrung 6 innerhalb des Injektorgehäuses 2 aus Montagegründen erforderlichen Ringspalt 18 dichtend verschliesst. Die Dichtwirkung des Dichtelementes 9 wird durch den in der Druckkammer 3 anstehenden Kraftstoff Druck erhöht, da der in der Druckkammer 3 herrschende Druck in Richtung 19 (vergleiche Darstellung gemäß Figur 2) das Dichtelement 9 in Richtung auf den Druckkammerboden 5 der Druckkammer beaufschlagt. Aufgrund der Verwendung eines metallischen Werkstoffs bzw. einer Legierung metallischer Werkstoffe bei der Herstellung des Dichtelementes, ist dessen Verformung ausgeschlossen. Dadurch wird vermieden, dass mit zunehmender Lebensdauer des Kraftstoffmjektors 1 das Dichtelement 9 in den Ringspalt 18 zwischen der Umfangsfläche 8 des Einsatzteiles 7 und der Bohrung 6 innerhalb des Injektorsgehäuses 2 hineinkriecht und sich daraufhin Undichtigkeiten einstellen. Neben der Vermeidung von Undichtigkeiten bleiben bei Einsatz des erfindungsgemäß vorgeschlagenen, aus einem metallischen Werkstoff oder Legierungen metallischer Werkstoffe gefertigten Dichtelementes 9 auch die Leckargeverluste .aus der mit hohem Druck beaufschlagten Druckkammer 3 begrenzt. Von der Druckkammer 3 aus tritt der über den Hochdruckzulauf 21 zuströmende, unter sehr hohem Druck stehende Kraftstoff über einen Einlauftrichter 23 und eine sich an diesen anschließende Zulaufdrossel 24 in der Wandung des Einsatzteiles 7 in einen Steuerraum 25 ein. Der Steuerraum 25 wird einerseits vom Einsatzteil 7 und andererseits von einer in die- sen geführten Ventilkomponente 26, die beispielsweise als ein Ventilkolben ausgebildet sein kann, begrenzt. In die Stirnfläche der Ventilkomponente 26 kann eine Kontur 26.1 aufweisen. So lässt sich an der Stirnfläche der Ventilkomponente 26 ein kegelstumpfför- miger Bereich 26.2 ausbilden, der mit einem komplementär geformten kegligen Bereich 27.1 am Ablauf 27 auf der Ablaufseite des Steuerraumes 27 zusammenwirkt. Vom Steuer- räum 25 aus erstreckt sich ein Ablauf 27, in welchem eine Ablaufdrossel 28 aufgenommen ist.
Die Ablaufdrossel 28, über welche bei Betätigung eines hier als Kugelkörper ausgebildeten Schliesselementes 29 eine Druckentlastung des Steuerraumes 25 herbeigeführt wird, ist am Ende des Ablaufes 27 angeordnet. Dass die Ablaufdrossel 28 freigebende bzw. verschlie- ssende Schliesselement 29 ist teilweise von einem Formkörpe 30 umgeben, der an einer unteren Stirnseite eines Ankerteiles 31 einer Magnetanordnung zur Betätigung des Kraft- stoffinjektors 1 angeordnet ist.
In der Darstellung gemäß Figur 1 ist das Ankerteil 31 einteilig ausgebildet und umfasst einen Bolzenteil sowie einen plattenförmig konfigurierten Teil.
Das Einsatzteil 7, welches einen oberen zylindrisch ausgeführten Teil sowie einen sich daran anschließenden konisch sich verjüngenden, einen Ringspalt 18 begrenzenden Teil aufweisen kann, wird mittels eines Befestigungselementes 33 in Gestalt einer Spannmutter in einer gestuften Bohrung 6, 46 im Injektorgehäuse 2 fixiert. Die Befestigungsschraube 33 wird in ein Innengewinde 45 des Injektorgehäuses 2 eingeschraubt und liegt an einer oberen Stirnseite 32 des Einsatzteiles 7 an. Dadurch wird das Einsatzteil 7 mit einem ringförmigen Ansatz, eine Abdichtung 34 bewirkend, an das Injektorgehäuse 2 oberhalb einer Bohrung 46 angestellt, so dass die Druckkammer 3 im Inneren des Injektorgehäuses 2 in Richtung auf die Magnetventilbetätigungsanordnung druckdicht verschlossen ist.
Das in der Darstellung gemäß Figur 1 einteilig ausgebildete Ankerteil 31 der Betätigungsanordnung ist durch ein Federelement 35 beaufschlagt, welches in einer Hülse geführt ist. Die das Federelement 35 umschliessende Hülse ist von einer Magnetspule 36 umgeben, die ihrerseits in einer Magnethülse 37 aufgenommen sein kann. An der Aussenumfangsfläche der Magnethülse 37 ist ein ringförmig verlaufender Vorsprung 38 ausgebildet, an welchem eine Überwurfmutter 39 anliegt. Die Magnethülse 37 wird durch Verschrauben der Über- wurfmutter 39 mit einem Aussengewinde 40 an der Aussenseite des Injektorgehäuses 2 des Kraftstoffinjektors 1 bewirkt.
Das einteilig ausgebildete Ankerteil 31 der Betätigungsanordnung ist teilweise in einer Einsatzhülse 41 geführt, die unter Zwischenschaltung eines Distanzringes 42 über die Magnethülse 38 fixiert ist, welche ihrerseits über die Überwurfmutter 39 am Aussengewinde 40 des Injektorgehäuses 2 befestigt wird. Zwischen der Magnethülse 38 und dem Injektorgehäuse 2, die über die Überwurfmutter 39 miteinander verbunden sind, ist ein als O-Ring aus elastischem Material ausführbares Dichtelement 43 eingelassen.
In dem Injektorgehäuse 2 des Kraftstoffmjektors gemäß der Darstellung in Figur 1 ist eine Bohrung 44 ausgebildet, die über eine hier nicht gezeigte Verbindung mit dem Hochdruck- anschluss 22 der Hochdruckquelle des Kraftstoffmjektors 1 in Fluidverbindung steht und einen in Figur 1 ebenfalls nicht dargestellten Düsenraum, welcher ein ebenfalls nicht dar- gestelltes Einspritzventilglied umgibt, mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Das Einspritzventilglied, welches als eine Düsennadel mit brennraumseitigen Sitz ausgebildet sein kann, wird durch eine Druckentlastung des Steuerraumes 25 betätigt, der durch das mittels der Befestigungsschraube 33 im Injektorgehäuse 2 befestigte Einsatzteil 7 einerseits und durch die Ventilkomponente 26 andererseits begrenzt wird. Die Druckentla- stung/Druckbeaufschlagung des Steuerraumes 25 erfolgt durch eine Betätigung der Magnetventilanordnung, so z.B. über die Bestromung der Magnetspule 36.
Figur 2 ist eine Wiedergabe des Details Z gemäß Figur 1 in vergrößertem Maßstab zu entnehmen.
Aus der in Figur 2 wiedergegebenen Darstellung des in Figur 1 mit Z bezeichneten Bereiches geht hervor, dass die Druckkammer 3 im Injektorgehäuse 2 von einer Wandung 4 begrenzt ist, die im Bereich der Mündungsstelle 20 des Hochdruckzulaufes 21 eine radiale Durchmesseraufweitung aufweist. Die Mündungsstelle 20 des Hochdruckzulaufes 21 von in Figur 2 nicht dargestellten Hochdruckzulauf 22 liegt bevorzugt in einem derart hinsichtlich seiner Druckfestigkeit optimierten Bereich der begrenzenden Wandung 4 der Druckkammer 3.
Am Umfang 8 des mittels der Befestigungsschraube 33 im Injektorgehäuse 2 fixierten Ein- Satzteiles 7 ist das Dichtelement 9 durch eine kraftschlüssige Verbindung 14 in Gestalt eines Presssitzes befestigt. Das Dichtelement 9, welches bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff oder Legierungen metallischer Werkstoffe gefertigt wird, weist mit einer ersten Ringfläche 12 der D ckkammer 3 zu, während die zweite Ringfläche 13 am Druckkam- merboden 5 Druckkammer 3 anliegt, welcher als Auflage 17 für das Dichtelement 9 fungiert. Aufgrund des in der Druckkammer 3 über den Hochdruckzulauf 21 herrschenden hohen Druckes ist die erste Ringfläche 12 des Dichtelementes 9 durch den Druck 19 innerhalb der Druckkammer 3 beaufschlagt. Diese Druckbeaufschlagung des Dichtelementes 9 bewirkt ein Andrücken des aus metallischen oder Legierungen metallischer Werkstoffe bestehenden Dichtelementes 9 an den Druckkammerboden 5, d.h. ist einer Erhöhung der abdichtenden Kraft zwischen dem Einsatzteil 7 und dem Injektorgehäuse 2 günstig. Der Aussendurchmesser des Dichtelementes 9 ist durch Bezugszeichen 10 identifiziert, während der Innendurchmesser 11, der mit dem Aussendurchmesser des Einsatzteiles 7 die kraftschlüssige Verbindung 14 in Gestalt eines Presssitzes herbeiführt, und dem Aussendurchmesser 10 gegenüberliegt. Am bevorzugt ringförmig ausgebildeten Dichtelement 9 zur Abdichtung des Ringspaltes 18 zwischen Einsatzteil 7 und der Bohrung 6 innerhalb des Injektorgehäuses 2 können Fasen 15 bzw. 16 ausgebildet werden.
Während die Abdichtung der Druckkammer 3 zum Ringspalt 18 zwischen Einsatzteil 7 und Bohrung 6 innerhalb des Injektorgehäuses 2 über das aus metallischem Werkstoff oder Legierungen metallischer Werkstoffe gefertigte Dichtelement 9 erfolgt, wird die Abdichtung der Druckkammer 3 an deren Oberseite durch das Anliegen des Einsatzteiles 7 am Injektorgehäuse 2 an der Anlagefläche 34 erreicht. Gemäß der Darstellung in Figur 1 wird das Einsatzteil 7 innerhalb des Injektorgehäuses 2 in einer gestuft ausgebildeten Bo nmg 6, 46 durch eine Befestigungsschraube 33 fixiert. Das Aussengewinde der Befestigungsschraube 33 wirkt mit einem im Inneren des Injektorgehäuses 2 ausgebildeten Innengewinde 45 zusammen, so dass das Einsatzteil 7 im Injektorgehäuse 2 mit einer definierten Vorspannkraft fixierbar ist. Dadurch wird eine Abdichtung des oberen Bereiches der Druck- kammer 3, welche in den Bohrungsabschnitt 46 der gestuft ausgebildeten Bohrung 6, 46 übergeht, erreicht.
In der Darstellung gemäß Figur 2, welche den in Figur 1 mit Z dargestellten Bereich vergrößertem Maßstab wiedergibt, ist darüber hinaus zu entnehmen, dass die Ventilkompo- nente 26, deren Stirnseite den Steuerraum 25 innerhalb des Einsatzteiles 7 begrenzt, der Gestalt geformt sein kann, dass die Stirnseite der Ventilkomponente 26 einen kegelstumpf- förmigen Bereich 26.2 aufweist, der mit einem komplimentär ausgebildeten Ablaufkegel 27 des Ablaufes 27 hineinragt. An der Aussenumfangsfläche der Ventilkomponente 26 können ein oder mehrere Ringnuten, wie in Figur 2 dargestellt, ausgebildet werden.
Die im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 näher beschriebene erfindungsgemäße Lösung vermeidet für weitere Kraftstoffmjektorgenerationen, bei denen höhere Drücke realisiert werden können, gezielte Abstimmungen hinsichtlich eines möglichen Druckauf- baues unterhalb des Dichtrings. Mit der erfmdungsgemäßen Lösung ist es möglich, das Hochwandern des Dichtelementes 9 auszuschliessen und durch geeignete Materialwahl das Extrudieren des Dichtelementes 9 in den Spalt 18 zu vermeiden. Femer bietet die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ein einteiliges kostengünstiges und einfach zu montie- rendes symmetrisches Dichtelement 9. Zur Erhöhung der Dichtwirkung des Dichtelementes 9 ist dies in vorteilhafter Weise derart angeordnet, dass dieses durch den in der Druckkammer 3 herrschenden hohen Kraftstoffdruck beaufschlagt wird, was neben der Ausbildung der kraftschlüssigen Verbindung 14 am Umfang des Einsatzteiles 7 zur Erhöhung der Dichtkraft im Bereich des D ckkammerbodens 7, welcher die Auflage 17 für das Dichte- lement 9 bildet, steigert.
Bezugszeichenliste
1 Injektor
2 Injektorgehäuse
3 Dmckkammer
4 Druckkammerwandung
5 Druckkammerboden
6 Bohrung
7 Einsatzteil
8 Umfangsfläche
9 Dichtelement
10 Außendurchmesser
11 Innendurchmesser
12 erste Ringfläche
13 zweite Ringfläche
14 kraftschlüssige Verbindung (Presssitz)
15 Fase
16 Fase
17 Auflage
18 Ringspalt
19 Druckrichtung
20 Mündungsstelle Hochdmckzulauf
21 Hochdruckzulauf
22 Hochdruckanschluss
23 Einlauftrichter
24 Zulaufdrossel
25 Steuerraum
26 Ventilkomponente
26.1 Stirnflächen-Kontur
26.2 kegelstumpfförmiger Bereich
27 Ablaufkanal
27.1 Ablaufkanalkegel
28 Ablaufdrossel
29 Schliesselement
30 Formkörper
31 Ankerteil (einteilig)
32 Stirnseite des Einsatzteiles 7 Befestigungsschraube Anlagefläche Stirnseite 32 am Injektorgehäuse 2 Federelement Magnetspule Magnethülse ringförmiger Vorsprung Überwurfmutter Aussengewinde Injektorgehäuse 2 Einsatzhülse Distanzring elastisches Dichtelement Zulaufbohrung Innengewinde Injektorgehäuse 2 Bohrungsabschnitt von Bohmng 6 Hubbewegung

Claims

Patentansprüche
1. Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschinen mit einem Injektorgehäuse (1), in welchem eine ein Einsatzteil (7) umschliessende Druckkammer (3) ausgebildet ist, die über eine Hochdruckzulauf (21) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff befüllbar ist und über die ein Steuerraum (25) druckbeaufschlagbar ist, der von dem in Injektorgehäuse (2) in einer Bohrung (6, 46) fixierten Einsatzteil (7) und einer Ventilkomponente (26) begrenzt wird, wobei die
Ventilkomponente (26) innerhalb des Einsatzteiles (7) eine Hubbewegung (47) ausführt, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang (8) des Einsatzteiles (7) ein einteiliges, metallisches Dichtelement (9) in kraftschlussiger Verbindung (14) aufgenommen ist, welches dem in der Dmckkammer (3) herrschenden Hochdruck ausgesetzt ist.
2. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) aus metallischem Werkstoff oder Legierungen metallischer Werkstoffe gefertigt ist.
3. Injektor gemäß Anspmch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) als Aluminiumring gefertigt wird.
4. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einteilige Dichtelement (9) durch einen Presssitz (14) am Umfang des Einsatzteiles (7) aufgenommen ist.
5. Injektor gemäß Anspmch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesserunter- schiede zwischen Innendurchmesser (11) des Dichtelementes (9) und dem Aussendurchmesser des Einsatzteiles (7) zwischen 0,04 bis 0,15 mm betragen.
6. Injektor gemäß Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) ring- förmig ausgestaltet ist und eine ersten Ringfläche (12) aufweist, welche der Dmckkammer (3) zuweist sowie eine dieser gegenüberliegende zweite Ringfläche (13) aufweist, welche dem als Auflage (17) dienenden Druckkammerboden (5) der Dmckkammer (3) zuweist.
7. Injektor gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anlage der zweiten Ringfläche (13) des einteiligen Dichtelementes (9) am Dmckkammerboden (5) der Dmckkammer (3) ein Ringspalt (18) zwischen dem Einsatzteil (7) und der Bohmng (6) innerhalb des Injektorgehäuses (2) verschlossen ist.
8. Injektor gemäß Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Injektorgehäuse (2) ausgebildete Dmckkammer (3) in ihrem oberen Bereich durch eine zwischen einer Ringfläche des Einsatzteiles (7) und einer Begrenzungsfläche eines Bohrungsab- Schnittes (46) gebildete Dichtstelle (34) abgedichtet ist, deren Dichtkraft über ein im
Injektorgehäuse (2) aufnehmbares Befestigungselement (33) definiert ist.
9. Injektor gemäß Anspmch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (3) durch eine Wandung (4) innerhalb des Injektorgehäuses (2) begrenzt ist, die einen im Durchmesser erweiterten Abschnitt aufweist, in welcher eine Mündungsstelle (20) eines Hochdruckzulaufes (21) liegt.
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