WO2006029927A1 - Injektor mit einrichtung zur verhinderung von schmutzablagerungen innerhalb des injektors - Google Patents

Injektor mit einrichtung zur verhinderung von schmutzablagerungen innerhalb des injektors Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to an injector for a common rail fuel injection system, consisting essentially of a
  • control part comprises a Zu ⁇ run for the fuel under high pressure and a valve for opening and closing the inlet to the injection part and the injection part comprises a nozzle needle which is controlled by the control part.
  • An injector is provided to a high-pressure fuel in very small subsets into a combustion chamber of a Inject fuel engine.
  • the injector consists of a control part and an injection part.
  • the control part essentially comprises an inlet which is provided for the fuel leading into the injector, which is under high pressure.
  • a solenoid valve is arranged in the control part, which essentially comprises a solenoid valve armature and a coil surrounding the solenoid valve armature.
  • the solenoid valve armature is held in a position corresponding to a spring.
  • the solenoid valve anchor further comprises a control valve seat which corresponds to a throttle valve.
  • the injection part of the injector comprises a valve control piston, which is in communication with a throttle valve and a Düsenna ⁇ del, which is arranged in the injector.
  • the nozzle needle itself is also spring loaded.
  • the solenoid valve In the idle state, the solenoid valve is not energized and therefore the solenoid valve armature is pressed ge due to the spring towards the nozzle. Thus, the throttle valve is closed and the valve control piston presses against the nozzle needle, which in turn closes the nozzle itself.
  • the solenoid valve armature is raised in the opening direction and the fuel flows through the nozzle.
  • a major disadvantage of the injectors described here is that it due to an existing amount of dirt in the Fuel prevails, leading to sometimes considerable erosion on the surfaces within the supply lines to the nozzle of an injector. Extremely high erosion occurs, in particular, at the points at which the flow velocities, which per se are very high due to the fuel under pressure, are deflected.
  • the object of the invention is to propose an injector in which the disadvantages of the prior art, in particular the increased erosion of the surface due to a contaminated fuel, is avoided.
  • the solution of the problem is to provide at least some Quer ⁇ changes and changes in direction of the supply lines to the nozzle with corresponding radii, so that selectively produced by the production edges are rounded.
  • One of the essential advantages of the invention is that simple erosion within the supply lines of an injector can be avoided by means of simple, targeted measures which can already be implemented in the production of an injector.
  • the locations are also affected, which are arranged in the region of the switching valve.
  • the region of the so-called A-throttle which is arranged below the throttle valve and is formed by corresponding reduction in cross-section, is advantageously provided with corresponding radii.
  • a further advantage of the invention lies in the fact that cross-sectional extensions are also to be provided with corresponding radii. Particularly in the area of the A throttle, the curves should be at least 10% larger than the diameter of the flow which is present per se. In addition, the point is provided with a corresponding rounding, which forms the stroke stop for the nozzle needle.
  • the curves in the region of the switching valve are important.
  • the radius is formed such that it is as large as possible.
  • FIG. 1 is a schematic representation of a section through a NEN common-rail injector with a solenoid valve.
  • FIG. 2 is an enlarged view of the area II marked in FIG. 1; FIG.
  • Fig. 3 shows an alternative embodiment of a switching valve ei ⁇ nes piezo-controlled common rail injector, partly in section. Description of the embodiments
  • FIG. 1 shows an injector 1. It consists of a control part 2 and an injection part. 3
  • the control part 2 comprises an inlet 4 for the fuel, which is to be injected via the injection part 3 by means of a nozzle 5 into a combustion chamber of a fuel-injection engine not shown here.
  • the control part 2 further comprises a solenoid valve armature 6 which controls a throttle valve 7.
  • the here illustrated Darge throttle valve 7 comprises a valve ball 8, which is open and fuel can escape in the direction of arrow 9.
  • the injection part 3 further comprises a valve control piston 10 which controls a nozzle needle 12 on its side 11 assigned to the fuel engine.
  • the enlargement shown in FIG. 2 is the region II shown in FIG. 1.
  • the valve ball 8 is seated on a valve seat 13, which first tapers in the direction 14 of the nozzle needle and forms a region 15, which is also known as an A throttle is.
  • This region 15 has a Querterrorismsver ⁇ narrowing compared to the adjacent cross-sections.
  • a first radius R1 is provided in the region of the valve seat 13.
  • radii R2 and R3 are provided in the areas forming the A-choke (area 15). Further, the end remote from the nozzle needle 12 of the Ven ⁇ til thoroughlykolbens 10 is formed such that also in the region of the exit of the fuel from the A-throttle, a further radius R4 is provided.
  • control part 2 has a switching valve 20 which is loaded by means of springs 21.
  • the switching valve 20 itself in turn has radii R21 and R22 in the area of the switching valve 20.
  • the corresponding turns 22 also have curves R23.
  • Radii R24, R25 and R26 are also provided in particular in the region of the cross-sectional taper 23.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor für ein Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem, bestehend im Wesentlichen aus einem Steuerteil (2; 2') und einem Einspritzteil (3), wobei das Steuerteil (2) einen Zulauf (4) für unter Hochdruck stehenden Kraftstoff sowie ein Ventil (7) zur Öffnung und Schließung des Zulaufs (4) zu dem Einspritzteil (3) umfasst und das Einspritzteil (3) eine Düsennadel (12) aufweist, die von dem Steuerteil (2; 2') zumindest mittelbar gesteuert wird. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, jegliche Querschnittsveränderungen und auch Richtungsveränderungen, die sich auf den Zulauf des Kraftstoffs von einem Zulauf (4) zu einer Düsennadel (12) beziehen, mit Radien (R1, R2, R3, R4; R21, R22, R23, R24, R25) zu versehen, um zu vermeiden, dass aufgrund des Hochdrucks, denen der Kraftstoff ausgesetzt ist und aufgrund dessen, dass der Kraftstoff mit Schmutzpartikeln versehen ist, Erosionen verringert oder vermieden werden.

Description

Injektor mit Einrichtung zur Verhinderung von Schmutzablagerungen innerhalb des Injektors
Die Erfindung betrifft einen Injektor für ein Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem, bestehend im Wesentlichen aus einem
Steuerteil und einem Einspritzteil, wobei das Steuerteil einen Zu¬ lauf für den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff sowie ein Ventil zur Öffnung und Schließung des Zulaufs zu dem Einspritzteil um- fasst und das Einspritzteil eine Düsennadel aufweist, die von dem Steuerteil gesteuert wird.
Stand der Technik
Ein Injektor ist dafür vorgesehen, einen unter Hochdruck stehenden Kraftstoff in sehr kleinen Teilmengen in einen Brennraum einer Brennstoffkraftmaschine einzuspritzen. Der Injektor besteht aus einem Steuerteil und einem Einspritzteil. Das Steuerteil umfasst im Wesentlichen einen Zulauf, der für den in den Injektor hinein führenden Kraftstoff, der unter Hochdruck steht, vorgesehen ist. Zudem ist in dem Steuerteil ein Magnetventil angeordnet, das im Wesentlichen einen Magnetventilanker sowie eine den Magnetventil¬ anker umgebende Spule umfasst. Der Magnetventilanker ist über eine Feder entsprechend in einer Position gehalten. Der Magnetventil¬ anker umfasst ferner einen Steuerventilsitz, der mit einem Dros- selventil korrespondiert.
Das Einspritzteil des Injektors umfasst einen Ventilsteuerkolben, der mit einem Drosselventil in Verbindung steht und eine Düsenna¬ del, die in dem Injektor angeordnet ist. Die Düsennadel selbst ist ebenfalls federbelastet.
Im Ruhezustand ist das Magnetventil nicht bestromt und daher wird der Magnetventilanker aufgrund der Feder in Richtung Düse ge¬ drückt. Damit ist das Drosselventil geschlossen und der Ven- tilsteuerkolben drückt gegen die Düsennadel, die wiederum die Düse selbst verschließt.
Sobald das Magnetventil bestromt wird, wird der Magnetventilanker in Öffnungsrichtung angehoben und durch die Düse strömt ent- sprechender Kraftstoff.
Nachteile des Standes der Technik
Ein wesentlicher Nachteil bei den hier beschriebenen Injektoren ist, dass es aufgrund eines bestehenden Schmutzanteils, der in dem Kraftstoff herrscht, zu teilweise erheblichen Erosionen an den Oberflächen innerhalb der Zulaufleitungen bis hin zur Düse eines Injektors kommt. Eine extrem hohe Erosion tritt insbesondere an den Stellen ein, an denen die an sich aufgrund des unter Druck stehenden Kraftstoffs sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten umge¬ lenkt werden.
Im Wesentlichen findet die ümlenkung durch die labyrinthartige Ausgestaltung der Zulaufkanäle statt.
Eine weitere Belastung durch Schmutz bzw. Erosion tritt an den Stellen ein, an denen auch eine entsprechende Querschnitts¬ reduzierung oder -Veränderung stattfindet. Derselbe Effekt tritt auch bei Common-Rail-Injektoren ein, die auf der Basis eines Pie- zoventils funktionieren.
Aufgabe der Erfindung
Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Injektor vorzuschlagen, bei dem die Nachteile des Standes der Technik, insbesondere die verstärkte Erosion der Oberfläche aufgrund eines verunreinigten Kraftstoffs, vermieden wird.
Lösung der Aufgabe
Der Lösungsgedanke der Aufgabe ist es, zumindest einige Quer¬ schnittsveränderungen und Richtungsänderungen der Zulaufleitungen bis hin zur Düse mit entsprechenden Radien zu versehen, so dass gezielt durch die Herstellung erzeugten Kanten abgerundet werden. Vorteile der Erfindung
Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung ist, dass durch ein¬ fache, gezielte Maßnahmen, die bei der Fertigung eines Injektors bereits umgesetzt werden können, erhebliche Erosionen innerhalb der Zuleitungen eines Injektors vermieden werden können.
Insbesondere an den Stellen, an denen Querschnittsveränderungen auftreten, sind anstelle der üblicherweise 90 Grad Kanten Rundun¬ gen mit entsprechenden Radien anzusetzen, so dass in diesen Berei- chen eine laminare Strömung entsteht, die auf der Oberfläche der Rundung entlang führt und entsprechend abgleitet. Dadurch wird vermieden, dass aufgrund des hohen Drucks, dem der Kraftstoff aus¬ gesetzt ist, dieser auf das Material stößt und aufgrund der pulsi- ven Beförderung des Kraftstoffs auch teilweise Material mit ab- trägt. Die Rundungen minimieren diese Abtragung bzw. vermeiden sie nahezu vollständig.
Insbesondere sind auch die Stellen betroffen, die im Bereich des Schaltventils angeordnet sind. Auch der Bereich der sogenannten A-Drossel, der unterhalb des Drosselventils angeordnet ist und durch entsprechende Querschnittsverringerung gebildet ist, wird vorteilhafterweise mit entsprechenden Radien versehen.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass auch Quer- schnittserweiterungen mit entsprechenden Radien zu versehen sind. Insbesondere im Bereich der A-Drossel sollen die Rundungen mindes¬ tens 10 % größer ausgelegt sein, als der Durchmesser des an sich vorhandenen Durchflusses. Zudem wird die Stelle mit einer entsprechenden Rundung versehen, die den Hubanschlag für die Düsennadel bildet.
Bei einem piezogesteuerten Common-Rail-Injektor sind insbesondere die Rundungen im Bereich des Schaltventils wichtig. Vorzugsweise wird der Radius derart ausgebildet, dass dieser so groß wie mög¬ lich ist.
Durch gezielte Ausbildungen von Rundungen anstelle von Kanten kann somit die Erosion der Oberfläche innerhalb der Zulaufleitung, ins¬ besondere hervorgerufen durch Schmutzpartikel, die im Kraftstoff vorhanden sind, verringert oder vermieden werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den Ansprüchen hervor.
Zeichnungen Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch ei- nen Common-Rail-Injektor mit einem Magnetventil;
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des in Figur 1 gekenn¬ zeichneten Bereichs II;
Fig. 3 eine alternative Ausgestaltung eines Schaltventils ei¬ nes piezogesteuerten Common-Rail-Injektors, teilweise im Schnitt. Beschreibung der Ausführungsbeispiele
In Figur 1 ist ein Injektor 1 dargestellt. Er besteht aus einem Steuerteil 2 und einem Einspritzteil 3.
Der Steuerteil 2 umfasst einen Zulauf 4 für den Kraftstoff, der über das Einspritzteil 3 mittels einer Düse 5 in einen hier nicht näher dargestellten Brennraum einer Brennstoffkraftmaschine einge¬ spritzt werden soll. Das Steuerteil 2 umfasst ferner einen Magnet- ventilanker 6, der ein Drosselventil 7 steuert. Das hier darge¬ stellte Drosselventil 7 umfasst eine Ventilkugel 8, die geöffnet ist und Kraftstoff in Pfeilrichtung 9 austreten kann.
Das Einspritzteil 3 umfasst ferner einen Ventilsteuerkolben 10, der an dessen der Brennstoffkraftmaschine zugeordneten Seite 11 eine Düsennadel 12 steuert.
Bei der in Figur 2 dargestellten Vergrößerung handelt es sich um den in Figur 1 dargestellten Bereich II. Die Ventilkugel 8 sitzt auf einem Ventilsitz 13, der sich in Richtung 14 der Düsennadel zunächst verjüngt und einen Bereich 15 bildet, der auch als A- Drossel bekannt ist. Dieser Bereich 15 weist eine Querschnittsver¬ engung gegenüber den benachbarten Querschnitten auf. Um nun eine entsprechende Erosion aufgrund der im Kraftstoff vorhandenen Schmutzpartikel zu verhindern, ist ein erster Radius Rl im Bereich des Ventilsitzes 13 vorgesehen.
Weitere Radien R2 und R3 sind in den Bereichen vorgesehen, die die A-Drossel (Bereich 15) bilden. Ferner ist das von der Düsennadel 12 abgewandte Ende des Ven¬ tilsteuerkolbens 10 derart ausgebildet, dass auch im Bereich des Austritts des Kraftstoffs aus der A-Drossel ein weiterer Radius R4 vorgesehen ist.
Alternativ hierzu ist eine vergrößerte Darstellung des Steuerteils 2' einer alternativen Ausbildung eines Common-Rail-Injektors (pie- zogesteuert) in Figur 3 dargestellt. Dieses Steuerteil (2) weist ein Schaltventil 20 auf, das mittels Federn 21 belastet ist. Das Schaltventil 20 selbst weist wiederum Radien R21 sowie R22 im Be¬ reich des Schaltventils 20 auf. Auch die korrespondierenden Wan¬ dungen 22 weisen Rundungen R23 auf.
Insbesondere im Bereich der QuerSchnittsVerjüngung 23 sind eben- falls Radien R24, R25 und R26 vorgesehen.
Durch die sehr vereinfachte Maßnahme anstelle der vorwiegend rechtwinkli¬ gen Kantenausbildungen innerhalb eines Injektors und Ersetzen dieser durch entsprechend große Radien werden Erosionen, die insbesondere durch den wechselweisen Hochdruck des Kraftstoffs, der teilweise zusätzlich mit Schmutzpartikeln verunreinigt ist, verringert oder gar vermieden.

Claims

A N S P R Ü C H E
1. Injektor für ein Common-Rail-Kraftstoffeinspritzsystem, beste¬ hend im Wesentlichen aus einem Steuerteil (2; 2') und einem Einspritzteil (3), wobei das Steuerteil (2; 2') einen Zulauf (4) für unter Hochdruck stehenden Kraftstoff sowie ein Ventil (7) zur Öffnung und Schließung des Zulaufs (4) zu dem Ein¬ spritzteil (3) umfasst und das Einspritzteil (3) eine Düsenna¬ del (12) aufweist, die von dem Steuerteil (2; 2') zumindest mittelbar gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass in den Bereichen, in den Kraftstoff innerhalb des Injektors (1) fließt, Querschnittsreduzierungen, Querschnittsvergrößerungen und Richtungsänderungen derart ausgelegt sind, dass diese je¬ weils Radien (Rl, R2, R3, R4; R21, R22, R23, R24, R25) aufwei¬ sen.
2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ra¬ dien (Rl, R2, R3, R4; R21, R22, R23, R24, R25) derart ausgelegt sind, dass die Querschnittsverringerung bzw. Querschnittsver¬ größerung nahezu kontinuierlich verläuft.
3. Injektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (20) Radien (R21, R22) aufweist.
4. Injektor nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventil (7) und dem Einspritz- teil (3) die sogenannte A-Drossel (Bereich 15) vorgesehen ist, die derart ausgelegt ist, dass in den Bereichen der Quer¬ schnittsveränderungen Radien (R2, R3) angeordnet sind.
5. Injektor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsteuerkolben (10) auf der der Düsennadel (12) abgewandten Seite einen Anschlag auf¬ weist und der Anschlag ebenfalls mit einem Radius (R4) versehen ist.
PCT/EP2005/053452 2004-09-13 2005-07-18 Injektor mit einrichtung zur verhinderung von schmutzablagerungen innerhalb des injektors WO2006029927A1 (de)

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