WO2008046678A1 - Injektor mit lasergebohrtem filter - Google Patents

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WO2008046678A1
WO2008046678A1 PCT/EP2007/058465 EP2007058465W WO2008046678A1 WO 2008046678 A1 WO2008046678 A1 WO 2008046678A1 EP 2007058465 W EP2007058465 W EP 2007058465W WO 2008046678 A1 WO2008046678 A1 WO 2008046678A1
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WO
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filter
injector
fuel
pressure
laser
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PCT/EP2007/058465
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Inventor
Juergen Frasch
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/165—Filtering elements specially adapted in fuel inlets to injector
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M37/00—Apparatus or systems for feeding liquid fuel from storage containers to carburettors or fuel-injection apparatus; Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines
    • F02M37/22—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system
    • F02M37/32—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system characterised by filters or filter arrangements
    • F02M37/34—Arrangements for purifying liquid fuel specially adapted for, or arranged on, internal-combustion engines, e.g. arrangements in the feeding system characterised by filters or filter arrangements by the filter structure, e.g. honeycomb, mesh or fibrous
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M57/00—Fuel-injectors combined or associated with other devices
    • F02M57/02—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps
    • F02M57/022—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive
    • F02M57/025—Injectors structurally combined with fuel-injection pumps characterised by the pump drive hydraulic, e.g. with pressure amplification

Definitions

  • the invention relates to an injector, in particular to a pressure-intensified injector in a storage injection system of an internal combustion engine with a filter for cleaning the injector supplied Schollbeetzschlagten fuel according to the preamble of patent claim 1.
  • pressure-compensated injectors are used in the so-called Amplified Common Rail, which have a pressure interrupter arranged between the central high-pressure accumulator and the injection nozzle, which increases the pressure of the fuel supplied from the high-pressure accumulator during the injection phase. Due to the complex design of the injectors, in particular the pressure-translated injectors, the accuracy and proper functioning of these components is particularly vulnerable to particles that can be supplied to the injector with the fuel. In order to protect the injector from particles, the fuel supplied to the injector is therefore filtered by a gap filter, which is preferably arranged in the injector inlet.
  • a throttle is additionally arranged on the high-pressure accumulator, which throttles the pressure of the supplied fuel.
  • the object of the invention is to provide an injector with a filter which supplies the high-pressure fuel to the injector almost without loss of pressure and only requires a small installation space when the filter effect is high.
  • the preferably pressure-intensified injector has a housing with an injector inlet, is supplied from the fuel from a central high-pressure accumulator under high pressure to the injector.
  • the injector serves in such
  • Fuel in the combustion chamber of an internal combustion engine In order to increase the injection pressure to a pressure which is greater than the fuel pressure provided by the central high-pressure accumulator, in particular pressure-compensated injectors are used, which have a pressure intensifier for increasing the pressure.
  • a filter with laser-drilled holes is arranged in the injector inlet, which cleans the supplied high-pressure fuel from particles.
  • the laser-drilled holes are preferably made with a pulsed laser beam into a workpiece, in particular a metallic material introduced burr-free, with continuous feed or constant rotation of the filter to be produced by continuous rows of perforations.
  • the distance between these rows of laser drilled holes is in this case arbitrarily adjustable as a function of the feed or rotational speed of the workpiece. Due to the freedom from burrs of the laser-drilled holes, they are advantageously shaped hydrodynamically and do not have to undergo elaborate reworking.
  • the geometry of the holes by a change in the process parameters, in particular the pulse rate, pulse pause and the feed, in the range of circular symmetrical holes to elongated holes changeable.
  • the laser-drilled holes have a conical hole geometry in the direction of flow.
  • the smaller hole diameter is advantageously located on the side facing the separation mixture of fuel and particles or the inside of the filter and the larger hole diameter downstream of in the flow direction of the fuel Side or outside of the filter arranged.
  • the laser-drilled holes have an open cross-sectional area, which gives the filter a high permeability or permeability and the fuel can flow through the filter at substantially constant pressure conditions.
  • the number and / or the size of the holes and the spacing of the perforation rows can be designed in such a way that pressure losses during flow through the high-pressure fuel are avoided and the filter does not act as a throttle.
  • the size of the holes must be adapted to the size of the particles.
  • the filter according to the invention comprises a lateral wall in which the laser-drilled holes extend in the radial direction.
  • the cup-shaped design of the filter has the advantage that the surface of the filter available for the laser-drilled holes and thus also the permeability of the filter increases.
  • the laser-drilled holes can in this case be arranged both in the lateral wall of the cup-shaped filter and in the region of the filter bottom.
  • the flow direction of the fuel is directed in an advantageous manner from the inner cross section of the cup-shaped filter to the outside of the filter.
  • the inner wall of the injector housing and the lateral wall of the cup-shaped filter define a gap in the region of the injector inlet.
  • the preferably radial gap has a width which allows the high-pressure fuel to flow through the laser-drilled holes into the interior of the injector, without the pressure of the supplied fuel being reduced.
  • the inner cross-section of the cup-shaped filter has a size which limits the pressure of the fuel supplied to the injector, so that the filter is a throttle.
  • a cylindrical region is provided on the filter according to the invention, which cooperates with a cylindrical pressing collar arranged on the housing in the region of the injector inlet.
  • the outer diameter of the cylindrical region of the filter is preferably greater than the inner diameter of the cylindrical pressing collar in the injector inlet, so that the filter can be easily pressed into the housing.
  • the inner cross-section of the injector inlet and the outer cross-section of the filter decreases in the flow direction of the fuel, so that the filter is supported on the housing.
  • the cylindrical press collar housing paragraph serve as a support for the filter.
  • the cup-shaped filter comprises a first section and a second section downstream in the direction of flow.
  • the first section extends essentially over the lateral wall of the Filter away, wherein extending in the wall, the laser drilled holes in the radial direction.
  • the second section which comprises the bottom of the cup-shaped filter, however, has a closed liquid-tight surface.
  • the filter can be produced as a turned part, deep-drawn part or sintered part, wherein the choice of the production method depends in particular on the geometry of the filter and on the material properties to be achieved, such as strength. Turning is particularly suitable for producing rotationally symmetrical filter geometries as a machining method of preferably metallic materials. In order to inexpensively produce hollow bodies as well as rotationally symmetrical filter geometries in large numbers, preferably deep-drawing, also called tension-forming, is used. A filter geometry produced according to this production method is characterized by a constant wall thickness profile and high dimensional accuracy. By contrast, a filter with high strength can be produced by sintering, which can be designed both as a flat or hollow body. For a high dimensional and fit accuracy, however, a repressing is required here.
  • the laser-drilled holes are introduced into the rotating part, deep-drawn part or sintered part according to one of the methods mentioned.
  • Figure 1 is a hydraulic circuit diagram of a storage injection system with a schematic cross-sectional view of a erf ⁇ ndungshielen pressure-translated injector with laser drilled filter, and
  • FIG. 2 shows a cross-sectional view of an injector inlet with a laser-drilled filter arranged therein.
  • a pressure-intensified injector 1 for controlling the injection of highly pressurized fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, not shown in FIG. 1, can be seen in a schematic manner.
  • the injector 1 comprises a housing 2 with an injector inlet 4 for supplying highly pressurized fuel to the injector 1.
  • the injector 1 is fluidly connected via a high-pressure line 6 to a central high-pressure accumulator 8 - the so-called rail.
  • Fuel is supplied from a fuel tank 12 under high pressure via a high-pressure pump 10 to the central high-pressure accumulator 8.
  • injectors can be supplied via further high pressure lines 14 with
  • a Einspitzdüse 16 is disposed at one end of the injector 1, which is released from a nozzle needle of an injector 18 during the injection phase for injecting the fuel.
  • the start of injection and the end of injection of fuel via the injection nozzle 16 are determined via a first control valve 20, wherein the actuating forces for opening and closing of the first control valve 20 via electromagnets or piezoelectric actuator are generated.
  • the first control valve 20 is not activated, so that the injection nozzle 16 is closed via the nozzle needle of the injection valve 18.
  • the first control valve 20 is preferably a multi-way valve that can be controlled by current supply.
  • a pressure booster 22 is arranged, which increases the voltage applied by the central high pressure accumulator 8 pressure of the fuel during the injection phase.
  • the fuel is supplied under high pressure via the Injektorzulauf 4 the pressure booster 22.
  • the control of the pressure booster 22 via a second control valve 24, in particular a solenoid valve, which is arranged at the injection nozzle 16 opposite the end of the injector 1.
  • the second control valve 24 is preferably a multi-way valve that can be controlled via the energization of electromagnets or piezoelectric actuators.
  • a filter 26 is arranged with laser drilled holes, which filters out the particles from the fuel supplied before these the pressure booster 22 and the Can reach the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the laser drilled filter is shown in Figure 1 only as a symbol.
  • FIG. 2 shows a schematic cross-sectional view of an injector inlet 4 of an injector 1 with a filter 26 arranged therein according to the invention.
  • the injector inlet 4 through which the high-pressure fuel is supplied to the pressure booster 22 of the injector 1 in the direction of arrow 48, is designed as a hollow cylindrical neck, wherein the free end 28 of the injector inlet 4 via a high-pressure line 6 shown in Figure 1 fluidly with the central high-pressure accumulator 8 is connected.
  • the arranged in the injector inlet 4 filter 26 has a cup shape, in particular a circularly symmetrical cup shape, wherein the open end of the filter 26 faces the free end portion 28 of the Injektorzulaufs 4 and comprises a cylindrical portion 32 for pressing into the injector inlet 4.
  • the cylindrical region 32 of the filter 26 within the Injektorzulaufs 4 associated with a cylindrical compression collar 34, wherein the cylindrical compression collar 34 has approximately the same cross-sectional shape as the cylindrical portion 32 of the filter 26 and preferably tapers conically in the direction of the pressure booster 22.
  • a housing shoulder 36 which extends radially inward and has a smaller cross section than the cylindrical area 32 of the filter 26, is also provided in the injector inlet 4.
  • the cross section of the first portion 40 is opposite to the cylindrical portion 32 of the
  • Filter 26 as well as with respect to the inner diameter of the injector inlet 26 radially reduced Nert is and has in the wall 36 in the radial direction extending laser drilled holes 30.
  • a radial gap 46 is delimited by the lateral wall 38 of the filter 26 in the first section 40 and the inner wall of the injector inlet 4.
  • the high-pressure fuel supplied in the direction of the arrow 48 thus first flows through the circular inner section of the filter 26 before passing through the laser-drilled holes 30 into the radial gap 46 between the housing 2 and the lateral wall 38 of the filter 26 passes to flow from there in the direction of the pressure booster 22.
  • the radial gap 46 has a width which allows the fuel to flow through the radial gap 46 without appreciable pressure loss. The width of the radial gap 46 is in this case dimensioned such that even an inclination of the filter 26 during pressing does not lead to an unwanted throttling.
  • the particles which are filtered by the laser-drilled holes 30 arranged in the first section 40 of the filter 26 accumulate in the second section 42, so that the laser-drilled holes 30 are not added by particles and the effective area of the filter 26 is not reduced.

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Injektor (1) zur Steuerung der Einspritzung von hochdruckbeaufschlatgten Kraftstoff aus einem zentralen Hochdruckspeicher (8) in den 5 Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine umfassend ein Gehäuse (2) mit einem Injektorzulauf (4), in dem ein Filter (26) angeordnet ist, der den Kraftstoff, der dem Injektor (1) vom zentralen Hochdruckspeicher (8) zugeführt wird, von Partikeln reinigt, wobei der Filter (26) lasergebohrte Löcher (30) umfasst.

Description

Beschreibung
Titel
Injektor mit lasergebohrtem Filter
Die Erfindung bezieht sich auf einen Injektor, insbesondere auf einen druckübersetzten Injektor in einem Speichereinspritzsystem einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Filter zur Reinigung des dem Injektor zugeführten hochdruckbeaufschlagten Kraftstoffes gemäß des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.
Stand der Technik
Speichereinspritzsysteme von Verbrennungskraftmaschinen, die auch als Common-Rail- Systeme bekannt sind, weisen Injektoren auf, welche die Einspritzung von hochdruckbeaufschlagten Kraftstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschinen steuern. Den einzelnen Injektoren wird dabei der hochdruckbeaufschlagte Kraftstoff über Hochdruckleitun- gen von einem zentralen Hochdruckspeicher, dem so genannten Rail, zugeführt.
Zur Steigerung des erreichbaren Spitzendruckes und zur Entlastung der Hochdruckpumpe werden beim sogenannten Amplified Common Rail druckübersetzte Injektoren verwendet, die einen zwischen dem zentralen Hochdruckspeicher und der Einspritzdüse angeordneten Druckübersetzer aufweisen, der während der Einspritzphase den Druck des vom Hochdruckspeicher zugeführten Kraftstoffes erhöht. Aufgrund der aufwendigen Bauweise der Injektoren, insbesondere der druckübersetzten Injektoren ist die Genauigkeit und einwandfreie Funktionsfähigkeit dieser Bauelemente besonders anfällig gegenüber Partikel, die dem Injektor mit dem Kraftstoff zugeführt werden können. Um den Injektor vor Partikeln zu schützen, wird der dem Injektor zugeführte Kraftstoff daher durch einen Spaltfilter gefiltert, der vorzugsweise im Injektorzulauf angeordnet ist.
Insbesondere bei druckübersetzten Einspritzsystemen ist ein geringer und genau zu bestimmender Druckverlust hinsichtlich des zu erzielenden Spitzendruckes des durch den Injektor in den Brennraum einzuspritzenden Kraftstoffes erforderlich, da die Injektorgenauigkeit sehr stark von Zulaufdruckschwankungen des Kraftstoffes abhängt. Bei der Verwendung von Spaltfϊltern in Injektoren hat sich gezeigt, dass der hydraulische Druckverlust des dem Injektor zugeführten Kraftstoffes verhältnismäßig hoch und insbesondere bei wechselnden Druckverhältnissen nur ungenau bestimmbar ist. Weiterhin erreichen Spaltfilter nicht die gewünschte Filterwirkung, so dass die Funktionsfähigkeit des In- jektors durch Partikel beeinträchtigt wird. Der für den Spaltfüter zur Verfügung stehende Bauraum ist zur Vermeidung von Druckverlusten begrenzt, so dass der Filter für eine bessere Filterwirkung nicht vergrößerbar ist.
Um im Speichereinspritzsystem auftretende Druckschwankungen des dem Injektor zuge- führten Kraftstoffes zu reduzieren, ist bei manchen Einspritzsystem zwischen Hochdruckspeicher und Injektor zusätzlich eine Drossel am Hochdruckspeicher angeordnet, die den Druck des zugeführten Kraftstoffes drosselt.
Darstellung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Inkjektor mit einem Filter bereitzustellen, welcher dem Injektor den hochdruckbeaufschlagten Kraftstoff nahezu druckverlustfrei zuführt und bei hoher Filterwirkung nur einen geringen Bauraum benötigt.
Gemäß der Erfindung weist der vorzugsweise druckübersetzte Injektor ein Gehäuse mit einem Injektorzulauf auf, durch den Kraftstoff von einem zentralen Hochdruckspeicher aus unter hohen Druck dem Injektor zugeführt wird. Der Injektor dient in einem derartigen
Speichereinspritz- bzw. Common-Rail-System zur Steuerung des Einspritzvorganges von
Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine. Um den Einspritzdruck auf einen Druck zu erhöhen, der größer ist als der von dem zentralen Hochdruckspeicher bereit gestellte Kraftstoffdruck, kommen insbesondere druckübersetzte Injektoren zum Einsatz, die einen Druckübersetzer zur Druckerhöhung aufweisen.
Aufgrund der Anfälligkeit der Injektoren gegenüber Verunreinigungen im Kraftstoff ist im Injektorzulauf ein Filter mit lasergebohrten Löchern angeordnet, der den zugeführten hoch- druckbeaufschlagten Kraftstoff von Partikeln reinigt.
Derartige Filter mit lasergebohrten Löchern sind bereits aus der chemischen Industrie sowie aus dem Bereich der Pharmazie und auch der Biotechnologie bekannt, wo hohe Anforderungen an die Reinheit der gefilterten Produkte gestellt werden.
Zur Herstellung eines lasergebohrten Filters werden die lasergebohrten Löcher vorzugsweise mit einem gepulsten Laserstrahl in ein Werkstück aus insbesondere metallischen Material gratfrei eingebracht, wobei bei konstantem Vorschub bzw. konstanter Drehung des herzustellenden Filters durchgehende Perforationsreihen herstellbar sind. Der Abstand zwischen diesen Reihen lasergebohrter Löcher ist hierbei in Abhängigkeit der Vorschub- bzw. Drehgeschwindigkeit des Werkstücks beliebig einstellbar. Durch die Gratfreiheit der lasergebohr- ten Löcher sind diese hydrodynamisch vorteilhaft geformt und müssen keiner aufwendigen Nachbearbeitung unterzogen werden. Weiterhin ist die Geometrie der Bohrungen durch eine Veränderung der Prozessparameter, insbesondere der Pulsfrequenz, Pulspause und des Vorschubs, im Bereich von kreissymmetrischen Bohrungen bis hin zu Langlöchern veränderbar.
Die lasergebohrten Löcher weisen in Durchströmungsrichtung eine konische Lochgeometrie auf. Um eine Verstopfen bzw. Zusetzen der Filterlöcher mit Partikeln zu vermeiden, ist der kleinere Lochdurchmesser in vorteilhafter Weise auf der dem Trenngemisch aus Kraftstoff und Partikel zugewandten Seite bzw. der Innenseite des Filters und der größere Loch- durchmesser auf der in der Strömungsrichtung des Kraftstoffes nachgeordneten Seite bzw. Außenseite des Filters angeordnet. Durch eine Nachbearbeitung des lasergebohrten Filters ist es jedoch auch möglich, nahezu zylindrische Lochgeometrien herzustellen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die lasergebohrten Lö- eher eine offene Querschnittsfläche auf, die dem Filter eine hohe Permeabilität bzw. Durchlässigkeit verleiht und der Kraftstoff bei im Wesentlichen gleich bleibenden Druckverhältnissen durch den Filter hindurch strömen kann. Erfindungsgemäß können hierzu die Anzahl und/oder die Größe der Löcher sowie der Abstand der Perforationsreihen so ausgelegt sein, dass Druckverluste beim Durchströmen des hochdruckbeaufschlagten Kraftstoffes vermie- den werden und der Filter nicht als Drossel wirkt. Um die gewünschte Filterwirkung zu erreichen, ist die Größe der Löcher dabei jedoch an die Größe der Partikel anzupassen.
Neben der Ausführung des lasergebohrten Filters als Flachfilter oder Filterscheibe sind auch anderer Filterformen möglich. Als besonders vorteilhafte Filtergeometrie hat sich hierbei eine Napfform, insbesondere eine Napfform mit kreissymmetrischem Querschnitt, herausgestellt. Der Filter umfasst dabei erfindungsgemäß eine seitliche Wandung, in der sich die lasergebohrten Löcher in radialer Richtung erstrecken. Durch die napfförmige Gestaltung des Filters ergibt sich der Vorteil, dass sich die für die lasergebohrten Löcher zur Verfügung stehende Oberfläche des Filters und sich somit auch die Durchlässigkeit des Filters vergrö- ßert. Die lasergebohrten Löcher können hierbei sowohl in der seitlichen Wandung des napf- förmigen Filters als auch im Bereich des Filterbodens angeordnet sein. Die Durchströmungsrichtung des Kraftstoffes ist dabei in vorteilhafter Weise vom Innenquerschnitt des napfförmigen Filters zur Außenseite des Filters hin gerichtet. Neben einer weitgehenden Vermeidung von Druckverlusten beim Durchströmen des Kraftstoffes benötigt der erfindungsgemäße Filter bei hoher Filterwirkung in vorteilhafter Weise nur einen geringen Bauraum.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung begrenzen im Bereich des Injektorzulaufs die Innenwand des Injektorgehäuses und die seitliche Wandung des napfförmigen Filters einen Spalt. Der vorzugsweise radiale Spalt weist hierbei eine Weite auf, die den hochdruckbeaufschlagten Kraftstoff durch die lasergebohrten Löcher in das Innere des Injektors strömen lässt, ohne dass dabei der Druck des zugeführten Kraftstoffes reduziert wird. Bei der Montage des Filters im Gehäuse hat ein großer radialer Spalt weiterhin den Vorteil, dass eine Schrägstellung des Filters im Gehäuse nicht zu einer Drosselung des Kraftstoffdruckes führt.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Innenquerschnitt des napfförmigen Filters eine Größe auf, die den Druck des dem Injektor zugeführten Kraftstoffes begrenzt, so dass der Filter eine Drossel darstellt. Hierdurch ergibt sich der Vorteil, dass bei unveränderter Filterwirkung im Speichereinspritzsystem auftretende Druckschwingungen gedämpft werden und keine zusätzliche Drossel zwischen dem zentralen Hochdruckspeicher und dem Injektor erforderlich ist.
Für eine einfache und schnelle Montage des Filters im Injektorzulauf ist erfindungsgemäß am Filter ein zylindrischer Bereich vorgesehen, der mit einem am Gehäuse im Bereich des Injektorzulaufs angeordneten zylindrischen Pressbund zusammenwirkt. Der Außendurchmesser des zylindrischen Bereiches des Filters ist vorzugsweise größer als der Innendurch- messer des zylindrischen Pressbundes im Injektorzulauf, so dass der Filter auf einfache Weise in das Gehäuse einzupressen ist.
Um eine Rutschen des Filters im Betrieb des Injektors oder Einspritzsystems auszuschließen, verkleinert sich gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung der Innenquer- schnitt des Injektorzulaufs und der Außenquerschnitt des Filters in Strömungsrichtung des Kraftstoffes, so dass sich der Filter am Gehäuse abstützt. Hierbei kann insbesondere ein nach dem zylindrischen Pressbund angeordneter Gehäuseabsatz als Abstützung für den Filter dienen.
Gemäß einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführungsform umfasst der napfförmige Filter einen ersten Abschnitt und einen in Strömungsrichtung nachgeordneten zweiten Abschnitt. Der erste Abschnitt erstreckt sich dabei im Wesentlichen über die seitliche Wandung des Filters hinweg, wobei sich in der Wandung die lasergebohrten Löcher in radialer Richtung erstrecken. Der zweite Abschnitt, der den Boden des napfförmigen Filters umfasst, weist hingegen eine geschlossene flüssigkeitsdichte Oberfläche auf. In vorteilhafter Weise können sich hierdurch die im Kraftstoff enthaltenen und an den lasergebohrten Löchern des Filters abgesonderten Partikel im Bereich des zweiten Abschnitts absetzen und ansammeln, ohne dass die Durchströmung der lasergebohrten Löcher durch Partikel beeinträchtigt wird.
Der Filter ist erfmdungsgemäß als Drehteil, Tiefziehteil oder Sinterteil herstellbar, wobei die Wahl des Herstellungsverfahrens insbesondere von der Geometrie des Filters und von den zu erreichenden Materialeigenschaften, wie beispielsweise der Festigkeit, abhängt. Zur Herstellung von rotationssymmetrischen Filtergeometrien eignet sich insbesondere das Drehen als spanabhebendes Bearbeitungsverfahren von vorzugsweise metallischen Werkstoffen. Um Hohlkörper wie auch rotationssymmetrische Filtergeometrien in großer Stückzahl kostengünstig herzustellen, kommt vorzugsweise Tiefziehen, auch Zugdruckumformen genannt, zum Einsatz. Eine nach diesem Herstellungsverfahren hergestellte Filtergeometrie zeichnet sich dabei durch einen konstanten Wanddickenverlauf und hohe Maßgenauigkeit aus. Hingegen ist durch Sintern ein Filter mit hoher Festigkeit herstellbar, der sowohl als Flach- oder Hohlkörper ausgeführt sein kann. Für eine hohe Maß- und Passgenauigkeit ist hierbei jedoch ein Nachpressen erforderlich.
Die lasergebohrten Löcher werden hierbei im Anschluss an die Herstellung der Filtergeometrie nach einem der genannten Verfahren in das Drehteil, Tiefziehteil oder Sinterteil eingebracht.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend mit Bezug auf die Zeichnung anhand von bevorzugten Ausführungsformen beschrieben.
In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1 : ein hydraulisches Schaltbild eines Speichereinspritzsystems mit einer schematischen Querschnittsansicht eines erfϊndungsgemäßen druckübersetzten Injektors mit lasergebohrten Filter, und
Figur 2: eine Querschnittsansicht eines Injektorzulaufs mit einem darin angeordneten lasergebohrten Filter. Ausführungsbeispiele
Der Darstellung in Figur 1 ist in schematischer Weise ein druckübersetzter Injektor 1 zur Steuerung der Einspritzung von hochdruckbeaufschlagten Kraftstoff in den in Figur 1 nicht dargestellten Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine zu entnehmen.
Die Injektor 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einen Injektorzulauf 4 zum Zuführen von hochdruckbeaufschlagten Kraftstoff zum Injektor 1. Für die Zufuhr des hochdruckbeaufschlagten Kraftstoffes ist der Injektor 1 über eine Hochdruckleitung 6 strömungsmäßig mit einem zentralen Hochdruckspeicher 8 - dem sogenannten Rail - verbunden. Über eine Hoch- druckpumpe 10 wird hierbei dem zentralen Hochdruckspeicher 8 Kraftstoff aus einem Kraftstofftank 12 unter hohem Druck zugeführt. Ausgehend vom zentralen Hochdruckspeicher 8 können neben dem Injektor 1 noch weitere nicht gezeigte Injektoren über weitere Hochdruckleitungen 14 mit hochdruckbeaufschlagten Kraftstoff versorgt werden.
Zum Einspritzen von Kraftstoff über den Injektor 1 in den in Figur 1 nicht dargestellten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine ist an einem Ende des Injektors 1 eine Einspitzdüse 16 angeordnet, die von einer Düsennadel eines Einspritzventils 18 während der Einspritzphase zum Einspritzen des Kraftstoffes freigegeben wird. Der Einspritzbeginn und das Einspritzende von Kraftstoff über die Einspritzdüse 16 werden über ein erstes Steuerventil 20 festgelegt, wobei die Betätigungskräfte zum Öffnen und Schließen des ersten Steuerventils 20 über Elektromagneten oder Piezosteller erzeugt werden. Im Ruhezustand wird das erste Steuerventil 20 nicht angesteuert, so dass die Einspritzdüse 16 über die Düsennadel des Einspritzventils 18 verschlossen wird. Das erste Steuerventil 20 ist vorzugsweise ein Mehrwegeventil, dass über Bestromung ansteuerbar ist.
Zwischen der Einspritzdüse 16 und dem Injektorzulauf 4 ist ein Druckübersetzer 22 angeordnet, der den vom zentralen Hochdruckspeicher 8 anliegenden Druck des Kraftstoffes während der Einspritzphase erhöht. Der Kraftstoff wird dabei unter hohen Druck über den Injektorzulauf 4 dem Druckübersetzer 22 zugeführt. Die Ansteuerung des Druckübersetzers 22 erfolgt über ein zweites Steuerventil 24, insbesondere einem Magnetventil, welches an dem der Einspritzdüse 16 gegenüberliegenden Ende des Injektors 1 angeordnet ist. In Abhängigkeit von der Ansteuerung des zweiten Steuerventils 24 sind auf diese Weise unterschiedliche Einspritzdruckverläufe während der Einspritzphase einstellbar. Bei dem zweiten Steuerventil 24 handelt es sich vorzugsweise um ein Mehrwegeventil, dass über die Bestro- mung von Elektromagneten oder Piezostellern ansteuerbar ist. Aufgrund der aufwendigen Bauweise des druckübersetzen Injektors 1 aus vielen einzelnen bewegbaren Bauelementen kann die einwandfreie Funktionsweise des Injektors 1 gegenüber Partikeln und anderen im zugeführten Kraftstoff enthaltenen Verunreinigungen beeinträchtigt werden. Um die Zufuhr von im Kraftstoff mitgeführten Partikeln in den Injektor 1 und den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zu verhindern, ist im Injektorzulauf 4 des Gehäuses 2 ein Filter 26 mit lasergebohrten Löchern angeordnet, der die Partikel aus dem zugeführten Kraftstoff herausfiltert bevor diese den Druckübersetzer 22 und den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine erreichen können. Aus darstellungstechnischen Gründen ist der lasergebohrte Filter in Figur 1 nur als Symbol gezeigt.
In diesem Zusammenhang ist in Figur 2 eine schematische Querschnittansicht eines Injektorzulaufs 4 eines Injektors 1 mit einem darin angeordneten erfindungsgemäßen Filter 26 dargestellt.
Der Injektorzulauf 4, durch den der hochdruckbeaufschlagte Kraftstoff dem Druckübersetzer 22 des Injektors 1 in Richtung des Pfeils 48 zugeführt wird, ist als hohlzylinderförmiger Stutzen ausgestaltet, wobei das freie Ende 28 des Injektorzulaufs 4 über eine in Figur 1 gezeigte Hochdruckleitung 6 strömungsmäßig mit dem zentralen Hochdruckspeicher 8 verbunden ist.
Der im Injektorzulauf 4 angeordnete Filter 26 weist eine Napfform, insbesondere eine kreissymmetrische Napfform auf, wobei das offene Ende des Filters 26 dem freien Stutzenende 28 des Injektorzulaufs 4 zugewandt ist und einen zylindrischen Bereich 32 zum Einpressen in den Injektorzulauf 4 umfasst. Hierfür ist dem zylindrischen Bereich 32 des Filters 26 in- nerhalb des Injektorzulaufs 4 ein zylindrischer Pressbund 34 zugeordnet, wobei der zylindrische Pressbund 34 annähernd die gleiche Querschnittsform wie der zylindrische Bereich 32 des Filters 26 aufweist und sich vorzugsweise in Richtung des Druckübersetzers 22 konisch verjüngt. Bei der Montage des Filters 26 im Injektorzulauf 4 ergibt sich hierdurch die Möglichkeit, den Filter 26 in den Injektorzulauf 4 einzupressen. Um im Betrieb des Injektors 1 ein Rutschen des Filters 26 auszuschließen, ist darüber hinaus im Injektorzulauf 4 ein Gehäuseabsatz 36 vorgesehen, der sich radial nach innen erstreckt und einen kleineren Querschnitt als der zylindrische Bereich 32 des Filters 26 aufweist.
Ausgehend vom zylindrischen Bereich 32 des Filters 26 erstreckt sich dessen Wandung 36 in Richtung zum Druckübersetzer 22 mit einem kreissymmetrischen ersten Abschnitt 40.
Der Querschnitt des ersten Abschnittes 40 ist gegenüber dem zylindrischen Bereich 32 des
Filters 26 als auch gegenüber dem Innendurchmesser des Injektorzulaufs 26 radial verklei- nert ist und weist in der Wandung 36 die in radialer Richtung sich erstreckenden lasergebohrten Löcher 30 auf.
Aufgrund des gegenüber dem Innendurchmesser des Injektorzulaufs 4 geringeren Außen- durchmessers des ersten Abschnittes 40 des Filters 26 wird von der seitlichen Wandung 38 des Filters 26 im ersten Abschnitt 40 und der Innenwandung des Injektorzulaufs 4 eine radialer Spalt 46 begrenzt. Ausgehend vom freien Stutzenende 28 des Injektorzulaufs 4 durchströmt der in Richtung des Pfeils 48 zugeführte hochdruckbeaufschlagte Kraftstoff somit zuerst den Kreisinnenquerschnitt des Filters 26, bevor er durch die lasergebohrten Löcher 30 in den radialen Spalt 46 zwischen dem Gehäuse 2 und der seitlichen Wandung 38 des Filters 26 gelangt, um von dort in Richtung des Druckübersetzers 22 zu strömen. Um eine ungewollte Drosselung zu verhindern, weist der radiale Spalt 46 eine Weite auf, die den Kraftstoff ohne nennenswerten Druckverlust den radialen Spalt 46 durchfließen lässt. Die Weite des radialen Spalt 46 ist hierbei in derart bemessen, dass selbst eine Schrägstellung des Filters 26 beim Einpressen nicht zu einer ungewollten Drosselung führt.
An den ersten Abschnitt 40 des Filters 26 schließt sich in der durch den Pfeil 48 bezeichneten Strömungsrichtung des Kraftstoffes ein zweiter Abschnitt 42 an, der den konvex geformten Boden 44 des Filters 26 umfasst und eine flüssigkeitsdichte geschlossene Oberflä- che aufweist. Die Partikel, die durch die im ersten Abschnitt 40 des Filters 26 angeordneten lasergebohrten Löcher 30 gefiltert werden, sammeln sich dabei im zweiten Abschnitt 42 an, so dass die lasergebohrten Löcher 30 nicht von Partikeln zugesetzt werden und die Wirkfläche des Filters 26 nicht verkleinert wird.

Claims

Patentansprüche
1. Injektor zur Steuerung der Einspritzung von hochdruckbeaufschlatgten Kraftstoff aus einem zentralen Hochdruckspeicher (8) in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine umfassend ein Gehäuse (2) mit einem Injektorzulauf
(4), in dem ein Filter (26) angeordnet ist, der den Kraftstoff, der dem Injektor (1) vom zentralen Hochdruckspeicher (8) zugeführt wird, von Partikeln reinigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (26) lasergebohrte Löcher (30) umfasst.
2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die offene Querschnitts- fläche der lasergebohrten Löcher (30) eine Größe aufweist, die den Kraftstoff bei im Wesentlichen gleich bleibenden Druck durch den Filter (1) hindurch strömen läßt.
3. Injektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (1) eine Napfform mit einer seitlichen Wandung (38) aufweist, wobei sich die lasergebohrten Löcher (30) in der seitlichen Wandung (38) in radialer Richtung erstrecken.
4. Injektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Injektorzulauf (4) die Innenwand des Gehäuses (2) und die seitlichen Wandung (38) des Filters (26) einen radialen Spalt (46) begrenzen, der eine Größe aufweist, die den Kraftstoff bei im Wesentlichen gleich bleibenden Druck durch den Injektorzulauf (4) strömen lässt.
5. Injektor nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenquerschnitt des Filters (26) eine Größe aufweist, die den Druck des Kraftstoffes beim Durchströmen des Filters (26) begrenzt und den Filter (26) als Drosseleinrichtung wirken lässt.
6. Injektor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (26) einen zylindrischen Bereich (32) und das Gehäuse (2) im Bereich des Injektorzulaufs (4) einen zugeordneten zylindrischen Pressbund (34) zum Einpressen des Filters (26) in das Gehäuse (2) aufweist.
7. Injektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Innenquer- schnitt des Injektorzulaufs (4) und der Außenquerschnitt des Filters (26) in Strömungsrichtung (48) des Kraftstoffes nach dem zylindrischen Pressbund (34) verkleinert.
8. Injektor nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (26) einen ersten Abschnitt (40) und einen zweiten Abschnitt (42) auf- weist, der dem ersten Abschnitt (40) in Strömungsrichtung (48) des Kraftstoffes nachgeordnet ist, wobei die Wandung (38) des zweiten Abschnittes (42) eine geschlossene Oberfläche aufweist und den Boden (44) des Filters (26) umfasst.
9. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Filter (26) durch Drehen, Tiefziehen oder Sintern herstellbar ist.
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