WO2022058105A1 - Flow limiter for a fuel injection system, and fuel injection system comprising a flow limiter - Google Patents

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WO2022058105A1
WO2022058105A1 PCT/EP2021/072692 EP2021072692W WO2022058105A1 WO 2022058105 A1 WO2022058105 A1 WO 2022058105A1 EP 2021072692 W EP2021072692 W EP 2021072692W WO 2022058105 A1 WO2022058105 A1 WO 2022058105A1
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throttle
hole
insert
throttle insert
flow
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PCT/EP2021/072692
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Fabian Schmid
Martin Seidl
Florian Schiller
Matthias SMETANA
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Liebherr-Components Deggendorf Gmbh
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    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/005—Pressure relief valves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M55/02—Conduits between injection pumps and injectors, e.g. conduits between pump and common-rail or conduits between common-rail and injectors
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    • F02M63/0205—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively for cutting-out pumps or injectors in case of abnormal operation of the engine or the injection apparatus, e.g. over-speed, break-down of fuel pumps or injectors ; for cutting-out pumps for stopping the engine
    • F02M63/0215—Fuel-injection apparatus having several injectors fed by a common pumping element, or having several pumping elements feeding a common injector; Fuel-injection apparatus having provisions for cutting-out pumps, pumping elements, or injectors; Fuel-injection apparatus having provisions for variably interconnecting pumping elements and injectors alternatively for cutting-out pumps or injectors in case of abnormal operation of the engine or the injection apparatus, e.g. over-speed, break-down of fuel pumps or injectors ; for cutting-out pumps for stopping the engine by draining or closing fuel conduits
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16K15/02—Check valves with guided rigid valve members
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    • F16K15/063—Check valves with guided rigid valve members with guided stems the valve being loaded by a spring
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16K17/20—Excess-flow valves
    • F16K17/22—Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line
    • F16K17/24—Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member
    • F16K17/28—Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member operating in one direction only
    • F16K17/30—Excess-flow valves actuated by the difference of pressure between two places in the flow line acting directly on the cutting-off member operating in one direction only spring-loaded

Definitions

  • the present invention relates to a flow limiter for a fuel injection system and a fuel injection system with such a flow limiter.
  • An injector has a nozzle needle that ejects high-pressure fuel to the outside when a discharge hole of the injector is uncovered. In interaction with this outlet opening, this nozzle needle acts like a stopper, which allows the fuel to escape when it is lifted. Accordingly, it is therefore necessary to raise this needle at relatively short time intervals and, after a short time, to let it slide back into the outlet opening again.
  • Hydraulic servo valves which are controlled, for example, by electromagnetic valves, are used to trigger the movement of this nozzle needle.
  • the servo valves are required for the controlled opening and closing of the nozzle needle. This makes it possible to determine the start of injection, the duration of injection and the end of injection. Due to the high injection pressures of over 2500 bar, it is not possible to control the nozzle needle directly using a solenoid valve. In this case, the forces required to open and close the nozzle needle would be too great, so that such a method could only be implemented with the help of very large electromagnets. However, such a design is ruled out in an engine due to the limited space available.
  • pilot valves in the form of a servo valve are used, which control the nozzle needle and are themselves controlled via an electromagnetic valve.
  • a pressure level is built up in a control chamber which interacts with the nozzle needle with the aid of the fuel which is available under high pressure and which acts on the nozzle needle in the closing direction.
  • This control chamber is typically connected to the high-pressure area of the fuel via an inlet throttle.
  • this control chamber has a small closable outlet throttle from which the fuel can escape. If he does this, the pressure in the control chamber and the closing force acting on the nozzle needle are reduced. This causes the nozzle needle to move, which opens the outlet opening at the injector tip.
  • the pilot valve includes the inlet throttle, the control chamber and the outlet throttle.
  • the outlet throttle of the control chamber is selectively closed or opened with the aid of an electromagnetic valve or another suitable valve.
  • the controlled opening of this outlet throttle in combination with the inlet throttle determines the pressure in the control chamber of the valve. As explained briefly above, this pressure is then responsible for the opening and closing of the nozzle needle.
  • a flow restrictor according to the invention for a fuel injection system has a throttle bushing with a through hole, a throttle insert which is movably accommodated in the through hole, a sealing section in the through hole which is a cross-sectional reduction of the through hole compared to a first section of the through hole in which the throttle insert is arranged, and a spring element in which Through hole is received and urges the throttle insert away from the sealing portion.
  • the flow restrictor is characterized in that the throttle insert has a sealing surface on its side facing the sealing section, which seals the through-hole when it comes into contact with the sealing section.
  • high pressure fuel is present on both sides of the throttle insert.
  • the high-pressure fuel reservoir typically the rail, is fluidically connected to the flow limiter on the side of the throttle insert that faces away from the sealing section. Since fuel is now present on both sides of the throttle insert under identical pressure, the spring element arranged between the throttle insert and the sealing section acts in such a way that the throttle insert is pushed away from the sealing section. The space created in this way forms a reservoir of fuel, which can flow completely into the combustion chamber even in the event of a malfunction. If the injector now opens, fuel flows out of this reservoir much faster than it can flow through the throttle insert, so that there is a drop in pressure in the reservoir.
  • a quantity of fuel flowing in from the high-pressure side via the throttle insert is not able to replace the discharge quantity from the injector, which is injected into the combustion chamber, quickly enough, so that in the event of a faulty injection duration that exceeds the normal level, the throttle insert with its sealing surface on the Sealing section meets and interrupts the fuel supply for the injector.
  • the throttle insert with its sealing surface on the Sealing section meets and interrupts the fuel supply for the injector.
  • Such a fault pattern of an injector can occur, for example, if the needle does not close completely, the armature does not close correctly, or there is a leak in the injector housing, for example.
  • the throttle insert remains in its closed position until the pressure in the fuel reservoir is reduced sufficiently. As soon as the spring force is greater than the force caused by the applied pressure difference, the throttle insert releases the fuel flow towards the combustion chamber again.
  • the injection of fuel ends before the sealing surface of the throttle insert touches the sealing section, so that the fuel flowing in via the throttle insert fills up or enlarges the reservoir defined between the sealing surface of the throttle insert and the sealing section of the bushing. If there is fuel under high pressure on both sides of the throttle insert that is slidably received in the bushing, the throttle insert is pushed away from the sealing section due to the spring element, so that the reservoir is enlarged.
  • the throttle insert has at least one throttle line, which has a fluid connection along the through-hole from an inlet opening on the side of the throttle insert facing away from the sealing surface to an outlet opening on the side facing the sealing surface Side of the throttle insert, ie the two end faces of the throttle insert, provides.
  • the outlet opening is preferably arranged in such a way that the flow exiting from it exits within the spring element. This is to be understood in particular as meaning that the flow enters directly into the space within the coils of the spring element and in particular does not have to flow through the coils or threads in order to reach the sealing section or its reduction in cross section. This reduces disruptive interactions between the fluid flowing out of the outlet opening of the throttle insert and the spring element.
  • the outlet opening preferably opens into an end face (or an end face section) of the throttle insert which faces the sealing section.
  • the exiting flow is therefore in particular not directed in the direction of the windings of the spring element, but rather along its longitudinal axis.
  • the flow limiter further comprises a closure element which is arranged in the through hole of the throttle bushing on the side facing away from the throttle insert towards the sealing section and has a through opening for fuel to flow into the through hole, the throttle insert being on on its side facing the closure element has a closure surface which closes the passage opening upon contact with the closure element.
  • the flow restrictor In order to prevent fuel from flowing through the flow restrictor in this case as well, it has a sealing surface on its side facing away from the sealing section, which interrupts a fluid connection in cooperation with the sealing element arranged in the through hole.
  • the spring element thus presses the throttle insert against the closure element, so that the closure surface facing the closure element closes the passage opening of the closure element and prevents a possible supply of fuel through the flow restrictor.
  • This also ensures that when there is a pressure difference on the two sides of the throttle insert, which does not lead to a compression of the spring element, the flow limiter prevents a flow of fuel.
  • sealing surfaces on the two opposite sides of the throttle insert in the longitudinal direction which can bring about an interruption of a fluid connection along the flow restrictor. This also prevents fuel from being able to flow continuously through the flow restrictor while the rail is being flushed through in stand-by operation with fuel which has a lower pressure level than in regular operation.
  • the spring element presses the throttle insert with its closure surface against the passage opening of the closure element.
  • the spring element pushes moves the throttle insert away from the sealing section and towards the closure element, so that the closure surface seals the through-opening of the closure element.
  • This shape has proven to be particularly advantageous and low-wear in the repeated sealing of the through-opening.
  • the closure surface has a cone shape, a truncated cone shape or part of a cone shape in order to seal the through-opening in the event of contact with the closure element.
  • This form has also proven to be particularly advantageous and low-wear in the repeated sealing of the passage opening.
  • the spring element is designed to push the throttle insert against the closure element when the pressure conditions on both sides of the throttle insert are identical, in order to close the through-opening of the closure element with the closure surface of the throttle insert.
  • This can preferably be the case not only with identical or balanced pressure conditions on both sides of the throttle insert, but even up to a certain excess pressure on the side of the throttle insert on which the closure element is located.
  • the spring element can be designed to hold the throttle insert against the
  • the closure element limits a stroke of the throttle insert caused by the spring element away from the sealing section, with the closure element preferably being pressed into the through hole or being fastened to the end of the through hole.
  • the spring element thus forces the throttle insert against the closure element, so that its passage opening is sealed by the throttle insert or the closure surface of the throttle insert.
  • the closure surface does not have to be flat or planar, but can be arranged on the outer contour of a truncated cone, a spherical cap or another body that is located on the side of the throttle insert facing the closure element.
  • the throttle insert is arranged to be displaceable along the longitudinal direction of the through-hole of the throttle bushing. Due to this displaceable arrangement, the throttle insert can be moved back and forth depending on the pressure conditions prevailing on both sides in the throttle bushing, so that the throttle insert closes either the sealing section or the passage opening of the closure element.
  • the throttle insert has a main body whose outer circumference is the same as and/or only slightly smaller than the inner circumference of the through hole in which the throttle insert is movably received.
  • a diameter of the outer circumference of the throttle insert that is only 95%, preferably 97% and preferably 99% is considered to be slightly smaller. of the diameter of the inner circumference of the through hole of the throttle bushing. It is clear to a person skilled in the art that the diameter of the inner circumference of the through-hole is determined at the point at which the throttle insert is accommodated and displaceably mounted in the through-hole.
  • the throttle insert has a main body, on the opposite end faces of which the sealing surface facing the sealing section on the one hand and the closure surface facing the closure element on the other hand are arranged.
  • the main body may have a barrel shape. This means that the main body of the throttle insert has a smaller diameter, viewed in the longitudinal direction of the throttle bushing, which first increases before it decreases again. This reduces wear and tear as the throttle insert is constantly being pushed back and forth, ensuring correct function over the entire product life cycle.
  • the throttle insert interacts with its outer cross section with the inner cross section of the through hole and reduces and/or prevents a flow of fluid between the outer cross section of the throttle insert and the inner cross section of the through hole.
  • the at least one throttle line runs eccentrically, in particular continuously eccentrically, to the longitudinal direction of the throttle bushing.
  • the longitudinal direction of the throttle bush corresponds in particular to the direction of movement of the throttle insert in the through hole.
  • the at least one throttle line runs continuously parallel to the longitudinal direction of the throttle bushing.
  • the flow emerging from the outlet opening of the throttle insert also exits parallel to the longitudinal direction of the throttle bushing.
  • the throttle line preferably has no kink or curvature.
  • the throttle line preferably forms a continuous channel or a continuous bore.
  • the throttle line preferably runs entirely within the throttle insert.
  • throttle lines are arranged rotationally symmetrically to the longitudinal axis of the through-opening of the throttle bushing.
  • the spring element is supported on the reduction in cross section caused by the sealing section and forces the throttle element away from the sealing section.
  • a tension spring can also be provided in the area between the closure element and the throttle insert, which pulls the throttle insert away from the sealing section and, with identical pressure conditions on both end faces of the throttle insert, causes the passage opening of the closure element to be sealed.
  • the invention also relates to a fuel injector with a flow limiter according to one of the preceding claims, wherein the flow limiter is arranged downstream of a fuel supply line, the so-called rail, and is preferably arranged between the fuel supply line and the fuel injector. Furthermore, it can be provided in the fuel injector that the flow limiter is arranged inside the injector by the throttle bushing being inserted or pressed with its outside in a sealing manner in a housing of the injector, preferably being inserted or pressed into a supply line of the injector.
  • the flow limiter is pressed into the fuel supply line, in that the throttle bushing is inserted with its outside in a sealing manner in the fuel supply line.
  • Fig. 3 an illustration of a throttle insert with a barrel-shaped main body
  • FIG. 4 shows the embodiment according to FIG. 1c, the direction of flow of the fuel being indicated.
  • FIG. 1a shows a flow limiter 1 in a perspective view, which can be attached outside of an injector for injecting fuel, but can also be arranged in the immediate supply lines of the injector.
  • the flow restrictor 1 has a throttle bushing 2 in which a through hole 3 (see FIG. 1b) is arranged in the longitudinal direction.
  • the throttle bushing is formed essentially rotationally symmetrically to its longitudinal axis and has a round cross section.
  • the cross-sectional diameter decreases toward the lower outlet end, since the throttle bushing 2 is typically pressed into a pressure piece 13 (see FIG. 1c) in this area. Pressing into pressure piece 13 creates a fluid-tight connection that prevents fuel flowing through the flow limiter from escaping.
  • the pressure piece 13 can be part of an injector or part of an element located upstream of it.
  • a closure element 7 which has a through-opening 8 , is inserted into the upper end of the throttle bushing 2 . Fuel is introduced into the flow restrictor 1 via this passage opening 8 .
  • This fuel is usually under high pressure and comes from a rail, a line that supplies fuel to at least one injector. Become with the rail
  • the opening 8 in the closure element 7 is arranged in the center of the longitudinal axis of the throttle bushing 2 .
  • FIG. 1b shows a sectional view of the flow limiter 1, in which the throttle bushing 2 and the throttle insert 4 arranged displaceably therein can be seen.
  • the throttle bushing 2 has a through hole 3 which extends in the longitudinal direction of the flow restrictor 1 .
  • This through-hole 3 can be a bore which has at least two different diameters that are offset from one another in a step-like manner.
  • This through-hole 3 has a first section which, seen in FIG. 1b, makes up approximately the upper 75% of the through-hole and in which a throttle insert 4 is movably accommodated.
  • This throttle insert 4 can be slidably moved in the through hole 3 depending on the prevailing pressure conditions. Shown is a positioning of the throttle insert 4 in which the maximum remote position has been taken by a sealing section 5 .
  • the stroke of the throttle insert 4 is limited by the closure element 7 which defines the maximum deflection of the throttle insert 4 away from the sealing section 5 .
  • This closure element 7 is fastened in the throttle bushing 2 by a press fit or a threaded connection.
  • fastening options can also be provided, for example by means of a union nut or an alternative fastening option.
  • the fuel which is under high pressure, flows through the passage line 8 of the closure element 7 downstream along to the outlet side of the flow limiter 1. If a fuel injector arranged downstream is in a closed state, after the downstream line chambers have filled up on both sides of the throttle insert 4, fuel will flow at the same level pressure to be present. The compressive force of the spring element 6 then causes the throttle insert 4 to be pushed towards the closure element 7 .
  • the passage opening 8 of the closure element 7 is closed via the sealing surface 9 , which corresponds to a ball segment in the illustrated embodiment, so that a specific fuel pressure is required for fuel to flow into the flow limiter 1 . If, on the other hand, the fuel pressure is too low, as is the case, for example, when the rail is flushed, fuel does not enter the flow limiter 1. It is thus possible to prevent an impermissible amount of fuel from flowing through the flow limiter even during a flushing process passed through, although the throttle insert does not seal the sealing section 5. A seal via the sealing section can only take place if the pressure difference on both sides of the throttle insert 4 is high enough for it to compress the spring 6 and close the sealing section 5 with its sealing surface 10 .
  • the sealing surface 9 is located on an approximately hemispherical elevation on the side of the throttle insert 4 facing the closure element 7.
  • the fuel continues to flow via a throttle line 12, which runs through the throttle insert 4 in FIG. 1b and is continuously aligned parallel to the longitudinal direction of the throttle insert 4.
  • the precise configuration of the throttle conduit 12 for the present invention is also subject to certain variations. It only has to be ensured that when the flow limiter 1 is in a sealing state, in which the throttle insert 4 is in contact with the sealing section 5 , the throttle line 8 must not have any fluidic connection to a section located downstream of the sealing section 5 . Furthermore, the at least one throttle line 12 must throttle down the after-run of fuel in such a way that when fuel flows out of the flow restrictor 1 , a corresponding pressure difference arises when the injector opens, which moves the throttle insert 4 in the direction of the sealing section 5 .
  • the outlet opening (or the outlet openings) of the throttle line 12 should be arranged in such a way that the escaping fluid is conducted into the interior of the spring 6 .
  • the flow does not have to traverse the windings of the spring 6 in order to reach the outlet opening of the throttle bushing 2 or the narrowing of the cross section of the sealing section 5 . In this way, disruptive interactions between the flow and the spring 6 are avoided and the shut-off behavior is improved.
  • the throttle line 12 is arranged eccentrically to the longitudinal axis of the throttle insert 4 or the throttle bushing 2 .
  • a plurality of throttle lines 12 arranged as continuous bores around the longitudinal axis of the throttle insert 4 can be provided, all of which run continuously parallel to one another.
  • the throttle line 12 ends at a section of the end face of the throttle insert 4 pointing towards the sealing element 5, which is designed as a ring-shaped circumferential projection that is offset to the rear compared to the sealing surface 10.
  • This projection is located inside the spring 6, which is supported on another projection that runs even further to the rear and further to the outside. The flow thus exits from the outlet opening of the throttle line 12 within the spring 6, parallel to the longitudinal axis of the throttle bushing 2.
  • the inlet opening of the throttle line 12 (or the inlet openings of the throttle lines 12) is located on the opposite end of the throttle insert 4, facing the closure element 7.
  • the reduction in the flow cross section of the throttle line 12 that produces the throttle effect is located directly in front of its outlet opening.
  • the exact position and shape of this reduction (which can also be referred to as the throttle element of the throttle line 12) can be varied in order to adapt the shut-off behavior to the specific conditions of use.
  • the shut-off behavior of the flow limiter 1 can generally be varied by the dimensioning and the number of throttle lines 12 and must be adapted to the specific conditions of use.
  • FIG. 1c shows a sectional view of a flow limiter 1 in which it is pressed into a pressure piece 13.
  • FIG. The pressure pipe 14 absorbs the remaining component of the flow limiter 1 that has not been compressed.
  • the figs 2a-c show a further embodiment of the flow restrictor 1, which in its basic structure corresponds to the flow restrictor from FIGS. 1a-c corresponds. Therefore, reference can be made to the detailed description above.
  • sealing surface 9 Only the design of the sealing surface 9 is different. It can be seen that on the side of the throttle insert 4 facing towards the closure element 7 there is a cylindrical elevation in the center which has a beveled peripheral edge at its distal end area. A sealing surface 9 is produced with the lateral surface of this truncated cone-like section, which sealingly closes the passage opening 8 of the closure element 7 in contact with it.
  • FIG 3 shows the throttle insert 4 of the first embodiment in a side view.
  • the throttle insert 4 it is necessary for the throttle insert 4 to be slidably received in the throttle bushing 2 . As the throttle insert 4 reciprocates in the bush 2, the main body 11 is guided in the corresponding through hole 3. As shown in FIG. In order to reduce wear, it is advantageous if the main body 11 has a barrel-shaped structure so that sliding back and forth causes less damage.
  • FIG. 4 shows a sectional view of the flow limiter 1 according to FIG. This is only a schematic representation to clarify the direction of flow and is not conclusive the fact that in the configuration shown, the passage opening 8 is sealed by the sealing surface 9 .

Abstract

The present invention relates to a flow limiter (1) for a fuel injection system, which flow limiter comprises a throttling sleeve (2) with a through-hole (3), a throttle insert (4) which is received movably in the through-hole (3), a sealing portion (5) in the through-hole (3), which sealing portion is a cross-sectional reduction of the through-hole as compared to a first portion of the through-hole in which the throttle insert (4) is arranged, and a spring element (6) which is received in the through-hole (3) and pushes the throttle insert (4) away from the sealing portion (5). The invention is characterised in that the throttle insert (4) has, on its side nearest the sealing portion (5), a sealing surface (10), which closes the through-hole (3) when the sealing surface is in contact with the sealing portion (5). The throttle insert (4) has at least one throttle line (12), which provides a fluidic connection along the through-hole from an inlet opening in the side of the throttle insert (4) furthest from the sealing surface (10) to an outlet opening in the side of the throttle insert (4) closest to the sealing surface (10). The outlet opening is preferably arranged in such a way that the flow exiting from said outlet opening exits within the spring element (6).

Description

Durchflussbegrenzer für ein Kraftstoffeinspritzsystem sowie Kraftstoffeinspritzsystem mit einem Durchflussbegrenzer Flow limiter for a fuel injection system and fuel injection system with a flow limiter
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Durchflussbegrenzer für ein Kraftstoffeinspritzsystem sowie ein Kraftstoffeinspritzsystem mit einem solchen Durchflussbegrenzer. Für das Verständnis der Erfindung ist die grundlegende Funktionalität eines Injektors bzw. einer Kraftstoffeinspritzdüse hilfreich, die nachfolgend in Teilen näher betrachtet werden soll. Ein Injektor verfügt über eine Düsennadel, die einen mit einem hohen Druck beaufschlagten Kraftstoff bei Freigeben eines Austrittslochs des Injektors nach außen treten lässt. Diese Düsennadel wirkt im Zusammenspiel mit dieser Austrittsöffnung wie ein Pfropfen, der bei einem Anheben ein Austreten des Kraftstoffs ermöglicht. Demnach ist es also erforderlich, diese Nadel in relativ kurzen Zeitabständen anzuheben und nach einer kurzen Zeit erneut in die Austrittsöffnung zurückgleiten zu lassen. Für das Auslösen der Bewegung dieser Düsennadel werden hydraulische Servoventile verwendet, die bspw. durch Elektromagnetventile gesteuert werden. Die Servoventile sind für das kontrollierte Öffnen und Schließen der Düsennadel erforderlich. Dadurch ist es möglich, den Einspritzbeginn, die Einspritzdauer und das Einspritzende zu bestimmen. Aufgrund der hohen Einspritzdrücke von über 2500 bar ist es nicht möglich, die Düsennadel direkt mit Hilfe eines Magnetventils anzusteuern. Hierbei wären die erforderlichen Kräfte zum Öffnen und Schließen der Düsennadel zu groß, sodass ein solches Verfahren nur mit Hilfe von sehr großen Elektromagneten realisierbar wäre. Eine solche Konstruktion scheidet aber aufgrund des nur beschränkt zur Verfügung stehenden Bauraums in einen Motor aus. The present invention relates to a flow limiter for a fuel injection system and a fuel injection system with such a flow limiter. The basic functionality of an injector or a fuel injection nozzle is helpful for understanding the invention, parts of which will be examined in more detail below. An injector has a nozzle needle that ejects high-pressure fuel to the outside when a discharge hole of the injector is uncovered. In interaction with this outlet opening, this nozzle needle acts like a stopper, which allows the fuel to escape when it is lifted. Accordingly, it is therefore necessary to raise this needle at relatively short time intervals and, after a short time, to let it slide back into the outlet opening again. Hydraulic servo valves, which are controlled, for example, by electromagnetic valves, are used to trigger the movement of this nozzle needle. The servo valves are required for the controlled opening and closing of the nozzle needle. This makes it possible to determine the start of injection, the duration of injection and the end of injection. Due to the high injection pressures of over 2500 bar, it is not possible to control the nozzle needle directly using a solenoid valve. In this case, the forces required to open and close the nozzle needle would be too great, so that such a method could only be implemented with the help of very large electromagnets. However, such a design is ruled out in an engine due to the limited space available.
Typischerweise werden anstelle der direkten Ansteuerung sogenannte Pilotventile in Form eines Servoventils verwendet, die die Düsennadel ansteuern und selbst über ein Elektromagnetventil gesteuert werden. Dabei wird in einem mit der Düsennadel zusammenwirkenden Steuerraum mit Hilfe des unter hohem Druck zur Verfügung stehenden Kraftstoffs ein Druckniveau aufgebaut, das auf die Düsennadel in Verschlussrichtung wirkt. Dieser Steuerraum ist typischerweise über eine Zulaufdrossel mit dem Hochdruckbereich des Kraftstoffs verbunden. Ferner weist dieser Steuerraum eine kleine verschließbare Ablaufdrossel auf, aus der der Kraftstoff entweichen kann. Tut er dies, ist der Druck in dem Steuerraum und die auf die Düsennadel wirkende Verschlusskraft verringert. Dadurch kommt es zu einer Bewegung der Düsennadel, welche die Austrittsöffnung an der Injektorspitze freigibt. Das Pilotventil umfasst dabei die Zulaufdrossel, den Steuerraum wie auch die Ablaufdrossel. Um nun die Bewegung der Düsennadel steuern zu können, wird die Ablaufdrossel des Steuerraums mit Hilfe eines Elektromagnetventils oder einem anderen geeigneten Ventil wahlweise geschlossen oder geöffnet. Durch die kontrollierte Öffnung dieser Ablaufdrossel wird in Kombination mit der Zulaufdrossel der Druck im Steuerraum des Ventils bestimmt. Dieser Druck ist dann, wie bereits oben kurz erläutert, für das Öffnen und Schließen der Düsennadel verantwortlich. Typically, instead of direct control, so-called pilot valves in the form of a servo valve are used, which control the nozzle needle and are themselves controlled via an electromagnetic valve. In this case, a pressure level is built up in a control chamber which interacts with the nozzle needle with the aid of the fuel which is available under high pressure and which acts on the nozzle needle in the closing direction. This control chamber is typically connected to the high-pressure area of the fuel via an inlet throttle. Furthermore, this control chamber has a small closable outlet throttle from which the fuel can escape. If he does this, the pressure in the control chamber and the closing force acting on the nozzle needle are reduced. This causes the nozzle needle to move, which opens the outlet opening at the injector tip. The pilot valve includes the inlet throttle, the control chamber and the outlet throttle. In order to be able to control the movement of the nozzle needle, the outlet throttle of the control chamber is selectively closed or opened with the aid of an electromagnetic valve or another suitable valve. The controlled opening of this outlet throttle in combination with the inlet throttle determines the pressure in the control chamber of the valve. As explained briefly above, this pressure is then responsible for the opening and closing of the nozzle needle.
Um die Einspritzung zu beenden und die Ablaufdrossel des Ventils zwischen den Einspritzungen geschlossen zu halten, ist eine bestimmte Federkraft erforderlich, welche ein Verschlussglied (im Fachjargon auch: Anker) gegen die Ablaufdrossel drückt, um das Ablaufen von Kraftstoff und dabei das Vermindern von Druck in dem Steuerraum aus der Ablaufdrossel zu verhindern. Zum Öffnen hingegen muss die eingestellte Federkraft, mit der das Verschlussglied gegen die Dichtstelle der Ablaufdrossel gepresst wird, überwunden werden, damit das Verschlussglied die Ablaufdrossel möglichst schnell freigibt. Typische erforderliche Einschaltzeiten, also die Zeit vom Beginn der Bestromung bis zum Anschlägen des Verschlussglieds an einer oberen Hubbegrenzung von solchen Magnetventilen liegen im Bereich von ca. 200 Mikrosekunden. In order to end the injection and to keep the outlet throttle of the valve closed between the injections, a certain spring force is required, which presses a closing element (in technical jargon also: anchor) against the outlet throttle in order to prevent the fuel from draining and thereby reducing the pressure in the to prevent the control room from the outlet throttle. To open it, on the other hand, the set spring force, with which the closure member is pressed against the sealing point of the outlet throttle, are overcome so that the closure member releases the outlet throttle as quickly as possible. Typical switch-on times required, that is to say the time from the start of energization until the closing element hits an upper stroke limitation of such solenoid valves, are in the range of approximately 200 microseconds.
Für einen Motor mit einer solchen Kraftstoffeinspritzung ist es jedoch besonders schädlich, wenn zu viel oder durchgehend Kraftstoff eingespritzt wird. Bei einer solchen Injektorfehlfunktion, bspw. einem nicht vollständigen Schließen des Injektors durch die Injektornadel, einem nicht vollständigen Schließen des Ankerelements oder einer Leckage im Injektorgehäuse kann das kontinuierliche Einströmen von Kraftstoff in die Brennkammer schwere Schäden verursachen. Unter anderem kann ein mit Kraftstoff gefüllter Brennraum ein Starten des Motors verhindern und demnach die gewünschte Funktionalität erheblich beeinträchtigen. However, for an engine with such fuel injection, it is particularly detrimental if too much or continuous fuel is injected. In the event of such an injector malfunction, for example if the injector needle does not close completely, if the anchor element does not close completely, or if there is a leak in the injector housing, the continuous flow of fuel into the combustion chamber can cause serious damage. Among other things, a fuel-filled combustion chamber can prevent the engine from starting and therefore significantly impair the desired functionality.
Es ist daher von Vorteil, bei einem defekten Kraftstoffeinspritzvorgang die Gesamtmenge an in den Brennraum einführbaren Kraftstoff zu beschränken, um Schäden möglichst zu vermeiden. It is therefore advantageous, in the event of a defective fuel injection process, to limit the total amount of fuel that can be introduced into the combustion chamber in order to avoid damage as far as possible.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung mittels eines Durchflussbegrenzers nach dem Anspruch 1 bzw. eines Kraftstoffinjektors nach dem Anspruch 14 gelöst, der sehr wenige Bauteile aufweist und daher besonders fehlerarm betrieben werden kann. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind dabei in den abhängigen Ansprüchen festgehalten. According to the invention, this object is achieved by means of a flow restrictor according to claim 1 or a fuel injector according to claim 14, which has very few components and can therefore be operated with particularly little error. Further advantageous refinements of the invention are set out in the dependent claims.
Ein erfindungsgemäßer Durchflussbegrenzer für ein Kraftstoffeinspritzsystem weist eine Drosselbuchse mit einem Durchgangsloch, einen Drosseleinsatz, der in dem Durchgangslochs bewegbar aufgenommen ist, einen Dichtabschnitt in dem Durchgangsloch, der eine Querschnittverringerung des Durchgangslochs gegenüber einem ersten Abschnitt des Durchgangslochs ist, in dem der Drosseleinsatz angeordnet ist, und ein Federelement auf, das in dem Durchgangsloch aufgenommen ist und den Drosseleinsatz von dem Dichtabschnitt weg drängt. Der Durchflussbegrenzer ist dadurch gekennzeichnet, dass der Drosseleinsatz an seiner dem Dichtabschnitt zugewandten Seite eine Dichtfläche aufweist, die bei einem Kontakt mit dem Dichtabschnitt das Durchgangsloch verschließt. A flow restrictor according to the invention for a fuel injection system has a throttle bushing with a through hole, a throttle insert which is movably accommodated in the through hole, a sealing section in the through hole which is a cross-sectional reduction of the through hole compared to a first section of the through hole in which the throttle insert is arranged, and a spring element in which Through hole is received and urges the throttle insert away from the sealing portion. The flow restrictor is characterized in that the throttle insert has a sealing surface on its side facing the sealing section, which seals the through-hole when it comes into contact with the sealing section.
Schließt sich also ein stromabwärts zum Durchflussbegrenzer angeordneter Kraftstoffinjektor nicht in korrekter Art und Weise, so dass der ungewünschte Zustand eintritt, in dem fortwährend Kraftstoff ausströmt, greift der Abklemmmechanismus des Durchflussbegrenzers ein. Thus, if a fuel injector located downstream of the flow restrictor does not close properly, resulting in the undesirable condition of continuously leaking fuel, the flow restrictor's pinch-off mechanism will engage.
In einem Ruhezustand ist an beiden Seiten des Drosseleinsatzes Kraftstoff unter hohem Druck vorhanden. Das Hochdruckkraftstoffreservoir, typischerweise das Rail, ist mit dem Durchflussbegrenzer an der dem Dichtabschnitt abgewandten Seite des Drosseleinsatzes fluidisch verbunden. Da nun an beiden Seiten Kraftstoff unter identischem Druck an dem Drosseleinsatz anliegt wirkt das zwischen Drosseleinsatz und Dichtabschnitt angeordnete Federelement derart, dass der Drosseleinsatz von dem Dichtabschnitt weggedrängt wird. Der so geschaffene Raum bildet ein Reservoir an Kraftstoff, das auch bei einer Fehlfunktion vollständig in den Brennraum strömen kann. Öffnet sich nun der Injektor, fließt aus diesem Reservoir sehr viel schneller Kraftstoff ab als er über den Drosseleinsatz nachströmen kann, so dass es zu einem Druckabfall im Reservoir kommt. Der auf der zum Rail zugewandten Seite des Drosseleinsatzes herrschende hohe Druck führt dann zu einer Bewegung des gleitend in der Drosselbuchse angeordneten Drosseleinsatzes hin zum Dichtabschnitt, wobei das Federelement komprimiert wird. Im Normalbetrieb, bei einer normalen Menge an abgegebenem Kraftstoff, erreicht der Drosseleinsatz den Dichtabschnitt nicht, da es zuvor zu einem (gewollten) Unterbrechen des Kraftstoffabflusses kommt, wodurch das Druckgefälle an den verschiedenen Seiten des Drosseleinsatzes abnimmt und schlussendlich verschwindet ist, so dass das Federelement den Drosseleinsatz wieder von dem Dichtabschnitt wegbewegen kann. Eine von der Hochdruckseite über den Drosseleinsatz nachströmende Menge an Kraftstoff vermag die Abflussmenge aus dem Injektor, welche in den Brennraum eingespritzt wird, nicht rasch genug zu ersetzen, so dass bei einer fehlerhaften, über das normale Maß hinausgehenden Einspritzungsdauer der Drosseleinsatz mit seiner Dichtfläche auf den Dichtabschnitt trifft und den Kraftstoffnachschub für den Injektor unterbricht. So kommt es nicht zu einem fortwährenden, schädlichen Dauereinspritzen von Kraftstoff in den Brennraum eines Zylinders bei einem nicht korrekt schließenden Injektor. Ein solches Fehlermuster eines Injektors kann beispielsweise auftreten, wenn die Nadel nicht vollständig schließt, der Anker nicht korrekt schließt oder bspw. eine Leckage im Injektorgehäuse vorhanden ist. In a resting state, high pressure fuel is present on both sides of the throttle insert. The high-pressure fuel reservoir, typically the rail, is fluidically connected to the flow limiter on the side of the throttle insert that faces away from the sealing section. Since fuel is now present on both sides of the throttle insert under identical pressure, the spring element arranged between the throttle insert and the sealing section acts in such a way that the throttle insert is pushed away from the sealing section. The space created in this way forms a reservoir of fuel, which can flow completely into the combustion chamber even in the event of a malfunction. If the injector now opens, fuel flows out of this reservoir much faster than it can flow through the throttle insert, so that there is a drop in pressure in the reservoir. The high pressure prevailing on the side of the throttle insert facing the rail then leads to a movement of the throttle insert, which is slidably arranged in the throttle bushing, towards the sealing section, with the spring element being compressed. In normal operation, with a normal amount of fuel delivered, the throttle insert does not reach the sealing section because the fuel outflow is (deliberately) interrupted beforehand, as a result of which the pressure gradient on the various sides of the throttle insert decreases and ultimately disappears, so that the spring element can move the throttle insert away from the sealing section again. A quantity of fuel flowing in from the high-pressure side via the throttle insert is not able to replace the discharge quantity from the injector, which is injected into the combustion chamber, quickly enough, so that in the event of a faulty injection duration that exceeds the normal level, the throttle insert with its sealing surface on the Sealing section meets and interrupts the fuel supply for the injector. In this way, there is no continuous, damaging long-term injection of fuel into the combustion chamber of a cylinder if the injector does not close correctly. Such a fault pattern of an injector can occur, for example, if the needle does not close completely, the armature does not close correctly, or there is a leak in the injector housing, for example.
Der Drosseleinsatz bleibt solange in seiner geschlossenen Position, bis der Druck im Kraftstoffreservoir weit genug abgesenkt wird. Sobald die Federkraft betragsmäßig größer als die durch die anliegende Druckdifferenz hervorgerufene Kraft ist, gibt der Drosseleinsatz den Kraftstoffzulauf Richtung Brennraum wieder frei. The throttle insert remains in its closed position until the pressure in the fuel reservoir is reduced sufficiently. As soon as the spring force is greater than the force caused by the applied pressure difference, the throttle insert releases the fuel flow towards the combustion chamber again.
In einem normalen Betrieb hingegen wird das Einspritzen von Kraftstoff beendet, bevor die Dichtfläche des Drosseleinsatzes den Dichtabschnitt berührt, so dass der über den Drosseleinsatz nachströmende Kraftstoff das zwischen Dichtfläche des Drosseleinsatzes und dem Dichtabschnitt der Buchse definierte Reservoir aufgefüllt, bzw. vergrößert werden kann. Befindet sich nämlich an beiden Seiten des in der Buchse gleitend aufgenommenen Drosseleinsatzes Kraftstoff unter hohem Druck, wird der Drosseleinsatz aufgrund des Federelements von dem Dichtabschnitt weggedrängt, so dass das Reservoir vergrößert wird. In normal operation, on the other hand, the injection of fuel ends before the sealing surface of the throttle insert touches the sealing section, so that the fuel flowing in via the throttle insert fills up or enlarges the reservoir defined between the sealing surface of the throttle insert and the sealing section of the bushing. If there is fuel under high pressure on both sides of the throttle insert that is slidably received in the bushing, the throttle insert is pushed away from the sealing section due to the spring element, so that the reservoir is enlarged.
Erfindungsgemäß ist ferner vorgesehen, dass der Drosseleinsatz mindestens eine Drosselleitung aufweist, die eine Fluidverbindung entlang des Durchgangslochs von einer Eintrittsöffnung an der der Dichtfläche abgewandten Seite des Drosseleinsatzes zu einer Austrittsöffnung an der der Dichtfläche zugewandten Seite des Drosseleinsatzes, also den beiden Stirnseiten des Drosseleinsatzes, vorsieht. According to the invention it is further provided that the throttle insert has at least one throttle line, which has a fluid connection along the through-hole from an inlet opening on the side of the throttle insert facing away from the sealing surface to an outlet opening on the side facing the sealing surface Side of the throttle insert, ie the two end faces of the throttle insert, provides.
Die Austrittsöffnung ist vorzugsweise derart angeordnet, dass die aus ihr austretende Strömung innerhalb des Federelements austritt. Dies ist insbesondere so zu verstehen, dass die Strömung direkt in den innerhalb der Windungen des Federelements liegenden Raum tritt und insbesondere nicht durch die Windungen bzw. Gewindegänge hindurchströmen muss, um zum Dichtabschnitt bzw. zu dessen Querschnittsverringerung zu gelangen. Dadurch werden störende Interaktionen des aus der Austrittsöffnung des Drosseleinsatzes strömenden Fluids mit dem Federelement reduziert. The outlet opening is preferably arranged in such a way that the flow exiting from it exits within the spring element. This is to be understood in particular as meaning that the flow enters directly into the space within the coils of the spring element and in particular does not have to flow through the coils or threads in order to reach the sealing section or its reduction in cross section. This reduces disruptive interactions between the fluid flowing out of the outlet opening of the throttle insert and the spring element.
Die Austrittsöffnung mündet vorzugsweise in eine dem Dichtabschnitt zugewandte Stirnseite (bzw. einen Stirnseitenabschnitt) des Drosseleinsatzes. Die austretende Strömung ist also insbesondere nicht in Richtung der Windungen des Federelements gerichtet, sondern entlang von dessen Längsachse. The outlet opening preferably opens into an end face (or an end face section) of the throttle insert which faces the sealing section. The exiting flow is therefore in particular not directed in the direction of the windings of the spring element, but rather along its longitudinal axis.
Nach einer optionalen Modifikation der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der Durchflussbegrenzer ferner ein Verschlusselement umfasst, das in das Durchgangsloch der Drosselbuchse an der vom Drosseleinsatz zum Dichtabschnitt abgewandten Seite angeordnet ist und eine Durchgangsöffnung zum Einströmen von Kraftstoff in das Durchgangsloch aufweist, wobei der Drosseleinsatz an seiner dem Verschlusselement zugewandten Seite eine Verschlussfläche aufweist, die bei einem Kontakt mit dem Verschlusselement die Durchgangsöffnung verschließt. According to an optional modification of the invention, it can be provided that the flow limiter further comprises a closure element which is arranged in the through hole of the throttle bushing on the side facing away from the throttle insert towards the sealing section and has a through opening for fuel to flow into the through hole, the throttle insert being on on its side facing the closure element has a closure surface which closes the passage opening upon contact with the closure element.
Nicht nur ein zu langes Einspritzen durch einen defekten Injektor kann zu dem unerwünschten Effekt von zu viel Kraftstoff in dem Brennraum führen. Bei herkömmlichen Durchflussbegrenzern kann dies auch im sogenannten Stand-by- Betrieb passieren, bei dem das Einspritzsystem beispielsweise nach Wartungsarbeiten mit niedrigem Systemdruck durchgespült wird. Die Hochdruckseite weist dabei also ein sehr viel geringeres Druckniveau als während eines regulären Betriebs auf, so dass der Drosseleinsatz nicht bewegt wird und demnach nicht mit dem Dichtabschnitt zusammenwirkt. Das Druckniveau ist zu gering um die Federkraft, welche den Drosseleinsatz von dem Dichtabschnitt wegdrängt, zu überwinden. In einem solchen Zustand kann es also dazu kommen, dass der während des Spülvorgangs verwendete niedrigere Systemdruck das Auslösen des Durchflussbegrenzers verhindert. Ein mit Kraftstoff gefüllter Brennraum kann jedoch ein Starten des Motors verhindern bzw. Schäden am Motor hervorrufen. Injecting too long due to a defective injector is not the only thing that can lead to the undesirable effect of too much fuel in the combustion chamber. With conventional flow limiters, this can also happen in the so-called stand-by mode, in which the injection system is flushed through with low system pressure, for example after maintenance work. The high-pressure side thus has a much lower pressure level than during regular operation, so that the throttle insert is not moved and therefore does not interact with the sealing section. The pressure level is too low to overcome the spring force that pushes the throttle insert away from the sealing section. In such a condition, the lower system pressure used during the flushing process may prevent the flow restrictor from tripping. However, a combustion chamber filled with fuel can prevent the engine from starting or cause damage to the engine.
Um auch in diesem Fall das Einströmen von Kraftstoff durch den Durchflussbegrenzer zu verhindern, weist dieser an seiner zum Dichtabschnitt abgewandten Seite eine Verschlussfläche auf, die in Zusammenwirkung mit dem Verschlusselement, das in dem Durchgangsloch angeordnet ist, eine Fluidverbindung unterbricht. Das Federelement drückt also den Drosseleinsatz gegen das Verschlusselement, so dass die dem Verschlusselement zugewandte Verschlussfläche die Durchgangsöffnung des Verschlusselements verschließt und eine mögliche Kraftstoffzufuhr durch den Durchflussbegrenzer verhindert. So ist auch sichergestellt, dass bei einer auf den beiden Seiten des Drosseleinsatzes herrschenden Druckdifferenz, die nicht zu einem Komprimieren des Federelements führt, der Durchflussbegrenzer eine Strömung von Kraftstoff unterbindet. Es sind nun an den beiden in Längsrichtung gegenüberliegenden Seiten des Drosseleinsatzes jeweils Dichtflächen vorhanden, die eine Unterbrechung einer Fluidverbindung entlang des Durchflussbegrenzers bewirken können. So wird auch verhindert, dass während eines Durchspülens des Rails in einem Stand-by-Betrieb mit einem Kraftstoff, welcher ein geringeres Druckniveau als im regulären Betrieb aufweist, kontinuierlich Kraftstoff durch den Durchflussbegrenzer fließen kann. In order to prevent fuel from flowing through the flow restrictor in this case as well, it has a sealing surface on its side facing away from the sealing section, which interrupts a fluid connection in cooperation with the sealing element arranged in the through hole. The spring element thus presses the throttle insert against the closure element, so that the closure surface facing the closure element closes the passage opening of the closure element and prevents a possible supply of fuel through the flow restrictor. This also ensures that when there is a pressure difference on the two sides of the throttle insert, which does not lead to a compression of the spring element, the flow limiter prevents a flow of fuel. There are now sealing surfaces on the two opposite sides of the throttle insert in the longitudinal direction, which can bring about an interruption of a fluid connection along the flow restrictor. This also prevents fuel from being able to flow continuously through the flow restrictor while the rail is being flushed through in stand-by operation with fuel which has a lower pressure level than in regular operation.
Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass das Federelement den Drosseleinsatz mit seiner Verschlussfläche gegen die Durchgangsöffnung des Verschlusselements drängt. It can also be provided that the spring element presses the throttle insert with its closure surface against the passage opening of the closure element.
Herrscht also an beiden Seiten des Drosseleinsatzes identischer Druck oder eine Druckdifferenz, die das Federelement überwinden kann, drängt das Federelement den Drosseleinsatz von dem Dichtabschnitt weg und bewegt ihn hin zu dem Verschlusselement, so dass die Verschlussfläche die Durchgangsöffnung des Verschlusselements abdichtet. If the pressure on both sides of the throttle insert is identical or there is a pressure difference that the spring element can overcome, the spring element pushes moves the throttle insert away from the sealing section and towards the closure element, so that the closure surface seals the through-opening of the closure element.
Vorzugsweise kann dabei vorgesehen sein, dass die Verschlussfläche eine Kugelform oder einen Teil einer Kugelform aufweist, um bei einem Kontakt mit dem Verschlusselement die Durchgangsöffnung abzudichten. Diese Form hat sich als besonders vorteilhaft und verschleißarm bei der wiederholten Abdichtung der Durchgangsöffnung gezeigt. Provision can preferably be made here for the closure surface to have a spherical shape or part of a spherical shape in order to seal the through-opening in the event of contact with the closure element. This shape has proven to be particularly advantageous and low-wear in the repeated sealing of the through-opening.
Alternativ oder zusätzlich dazu kann vorgesehen sein, dass die Verschlussfläche eine Kegelform, eine Kegelstumpfform oder einen Teil einer Kegelform aufweist, um bei einem Kontakt mit dem Verschlusselement die Durchgangsöffnung abzudichten. Auch diese Form hat sich als besonders vorteilhaft und verschleißarm bei der wiederholten Abdichtung der Durchgangsöffnung gezeigt. Alternatively or additionally, it can be provided that the closure surface has a cone shape, a truncated cone shape or part of a cone shape in order to seal the through-opening in the event of contact with the closure element. This form has also proven to be particularly advantageous and low-wear in the repeated sealing of the passage opening.
Nach einer optionalen Modifikation der vorliegenden Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Federelement dazu ausgelegt ist, bei identischen Druckverhältnissen auf beiden Seiten des Drosseleinsatzes, den Drosseleinsatz gegen das Verschlusselement zu drängen, um die Durchgangsöffnung des Verschlusselements mit der Verschlussfläche des Drosseleinsatzes zu verschließen. Dies kann vorzugsweise nicht nur bei identischen bzw. ausgeglichenen Druckverhältnissen auf beiden Seiten des Drosseleinsatzes der Fall sein, sondern sogar bis zu einem gewissen Überdruck auf der Seite des Drosseleinsatzes, auf der das Verschlusselement liegt. Mit anderen Worten kann das Federelement dazu ausgelegt sein, den Drosseleinsatz gegen dasAccording to an optional modification of the present invention, it can be provided that the spring element is designed to push the throttle insert against the closure element when the pressure conditions on both sides of the throttle insert are identical, in order to close the through-opening of the closure element with the closure surface of the throttle insert. This can preferably be the case not only with identical or balanced pressure conditions on both sides of the throttle insert, but even up to a certain excess pressure on the side of the throttle insert on which the closure element is located. In other words, the spring element can be designed to hold the throttle insert against the
Verschlusselement zu drängen, um die Durchgangsöffnung desTo urge the closure element to the through-opening of the
Verschlusselements mit der Verschlussfläche des Drosseleinsatzes zu verschließen, solange die Differenz zwischen dem Druck auf der dem Verschlusselement zugewandten Seite und dem Druck auf der dem Dichtabschnitt zugewandten Seite des Drosseleinsatzes einen definierten Wert (Grenzdruck bzw. Überdruck) unterschreitet (Pvor-Drosseleinsatz — Pnach-Drosseleinsatz — Püberdruck). Besagter Wert (püberdruck) ist insbesondere positiv. closing element with the closing surface of the throttle insert as long as the difference between the pressure on the side of the throttle insert facing the closing element and the pressure on the side of the throttle insert facing the sealing section is a defined value (limit pressure or overpressure) falls below (Pbefore throttle insert - Pafter throttle insert - Poverpressure). Said value (poverpressure) is particularly positive.
Nach einer Fortbildung der Erfindung kann vorgesehen seins, dass das Verschlusselement einen durch das Federelement hervorgerufenen Hub des Drosseleinsatzes weg von dem Dichtabschnitt begrenzt, wobei vorzugsweise das Verschlusselement in das Durchgangsloch eingepresst ist oder am Ende des Durchgangslochs befestigt ist. According to a development of the invention, it can be provided that the closure element limits a stroke of the throttle insert caused by the spring element away from the sealing section, with the closure element preferably being pressed into the through hole or being fastened to the end of the through hole.
Das Federelement drängt also den Drosseleinsatz gegen das Verschlusselement, so dass dessen Durchgangsöffnung durch den Drosseleinsatz bzw. die Verschlussfläche des Drosseleinsatzes abgedichtet wird. The spring element thus forces the throttle insert against the closure element, so that its passage opening is sealed by the throttle insert or the closure surface of the throttle insert.
Die Verschlussfläche muss nicht eben oder planar ausgebildet sein, sondern kann an der Außenkontur eines Kegelstumpfs, einer Kugelkalotte oder eines anderen Körpers angeordnet sein, der sich an der zum Verschlusselement zugewandten Seite des Drosseleinsatzes befindet. The closure surface does not have to be flat or planar, but can be arranged on the outer contour of a truncated cone, a spherical cap or another body that is located on the side of the throttle insert facing the closure element.
Weiter kann vorgesehen sein, dass der Drosseleinsatz entlang der Längsrichtung des Durchgangslochs der Drosselbuchse verschieblich angeordnet ist. Durch diese verschiebliche Anordnung kann der Drosseleinsatz in Abhängigkeit der an den beiden Seiten herrschenden Druckverhältnisse in der Drosselbuchse hin- und herbewegt werden, so dass der Drosseleinsatz entweder den Dichtabschnitt oder die Durchgangsöffnung des Verschlusselements verschließt. Furthermore, it can be provided that the throttle insert is arranged to be displaceable along the longitudinal direction of the through-hole of the throttle bushing. Due to this displaceable arrangement, the throttle insert can be moved back and forth depending on the pressure conditions prevailing on both sides in the throttle bushing, so that the throttle insert closes either the sealing section or the passage opening of the closure element.
Nach einer weiteren optionalen Modifikation kann vorgesehen sein, dass der Drosseleinsatz einen Hauptkörper aufweist, dessen Außenumfang gleich und/oder nur geringfügig kleiner ist als der Innenumfang des Durchgangslochs, in dem der Drosseleinsatz bewegbar aufgenommen ist. According to a further optional modification, it can be provided that the throttle insert has a main body whose outer circumference is the same as and/or only slightly smaller than the inner circumference of the through hole in which the throttle insert is movably received.
Als geringfügig kleiner gilt dabei ein Durchmesser des Außenumfangs des Drosseleinsatzes, der lediglich 95%, vorzugsweise 97% und bevorzugterweise 99% des Durchmessers des Innenumfangs des Durchgangslochs der Drosselbuchse aufweist. Dem Fachmann ist klar, dass der Durchmesser des Innenumfangs des Durchgangslochs an jener Stelle bestimmt wird, an der der Drosseleinsatz in dem Durchgangsloch aufgenommen und verschieblich gelagert ist. A diameter of the outer circumference of the throttle insert that is only 95%, preferably 97% and preferably 99% is considered to be slightly smaller. of the diameter of the inner circumference of the through hole of the throttle bushing. It is clear to a person skilled in the art that the diameter of the inner circumference of the through-hole is determined at the point at which the throttle insert is accommodated and displaceably mounted in the through-hole.
Weiter kann vorgesehen sein, dass der Drosseleinsatz einen Hauptkörper aufweist, an dessen gegenüberliegenden Stirnseiten einerseits die dem Dichtabschnitt zugewandte Dichtfläche und andrerseits die dem Verschlusselement zugewandte Verschlussfläche angeordnet ist. Furthermore, it can be provided that the throttle insert has a main body, on the opposite end faces of which the sealing surface facing the sealing section on the one hand and the closure surface facing the closure element on the other hand are arranged.
Zudem kann der Hauptkörper eine Tonnenform aufweisen. Das bedeutet, dass der Hauptkörper des Drosseleinsatzes in Längsrichtung der Drosselbuchse gesehen erst einen geringeren Durchmesser aufweist, der erst ansteigt, bevor er wieder abfällt. Dadurch wird bei dem ständigen hin- und herschieben des Drosseleinsatzes der Verschleiß verringert, wodurch die korrekte Funktion über die gesamte Produktlebensdauer sichergestellt wird. In addition, the main body may have a barrel shape. This means that the main body of the throttle insert has a smaller diameter, viewed in the longitudinal direction of the throttle bushing, which first increases before it decreases again. This reduces wear and tear as the throttle insert is constantly being pushed back and forth, ensuring correct function over the entire product life cycle.
Nach einer weiteren vorteilhaften Variation kann vorgesehen sein, dass der Drosseleinsatz mit seinem Außenquerschnitt mit dem Innenquerschnitt des Durchgangslochs zusammenwirkt und ein Strömen eines Fluids zwischen dem Außenquerschnitt des Drosseleinsatzes und dem Innenquerschnitt des Durchgangslochs verringert und/oder unterbindet. According to a further advantageous variation, it can be provided that the throttle insert interacts with its outer cross section with the inner cross section of the through hole and reduces and/or prevents a flow of fluid between the outer cross section of the throttle insert and the inner cross section of the through hole.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Drosselleitung außermittig, insbesondere durchgängig außermittig, zur Längsrichtung der Drosselbuchse verläuft. Furthermore, it can be provided that the at least one throttle line runs eccentrically, in particular continuously eccentrically, to the longitudinal direction of the throttle bushing.
Die Längsrichtung der Drosselbuchse entspricht insbesondere der Bewegungsrichtung des Drosseleinsatzes im Durchgangsloch. The longitudinal direction of the throttle bush corresponds in particular to the direction of movement of the throttle insert in the through hole.
Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Drosselleitung durchgängig parallel zur Längsrichtung der Drosselbuchse verläuft. Somit tritt die aus der Austrittsöffnung des Drosseleinsatzes austretende Strömung auch parallel zur Längsrichtung der Drosselbuchse aus. Alternatively or additionally, it can be provided that the at least one throttle line runs continuously parallel to the longitudinal direction of the throttle bushing. Thus, the flow emerging from the outlet opening of the throttle insert also exits parallel to the longitudinal direction of the throttle bushing.
Vorzugsweise weist die Drosselleitung keinen Knick bzw. keine Krümmung auf. The throttle line preferably has no kink or curvature.
Die Drosselleitung bildet vorzugsweise einen durchgängigen Kanal oder eine durchgängige Bohrung. The throttle line preferably forms a continuous channel or a continuous bore.
Vorzugsweise verläuft die Drosselleitung vollständig innerhalb des Drosseleinsatzes. The throttle line preferably runs entirely within the throttle insert.
Weiter vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass mehrere Drosselleitungen drehsymmetrisch zur Längsachse der Durchgangsöffnung der Drosselbuchse angeordnet sind. More preferably, it can be provided that several throttle lines are arranged rotationally symmetrically to the longitudinal axis of the through-opening of the throttle bushing.
Nach einer weiteren Modifikation der Erfindung kann vorgesehen sein, dass sich das Federelement an der durch den Dichtabschnitt hervorgerufenen Querschnittsverringerung abstützt und das Drosselelement von dem Dichtabschnitt weg drängt. According to a further modification of the invention, it can be provided that the spring element is supported on the reduction in cross section caused by the sealing section and forces the throttle element away from the sealing section.
Alternativ oder zusätzlich dazu, kann auch eine Zugfeder im Bereich zwischen Verschlusselement und Drosseleinsatz vorgesehen sein, die den Drosseleinsatz von dem Dichtabschnitt wegzieht und bei identischen Druckverhältnissen an beiden Stirnseiten des Drosseleinsatzes eine Abdichtung der Durchgangsöffnung des Verschlusselements bewirkt. Alternatively or additionally, a tension spring can also be provided in the area between the closure element and the throttle insert, which pulls the throttle insert away from the sealing section and, with identical pressure conditions on both end faces of the throttle insert, causes the passage opening of the closure element to be sealed.
Die Erfindung betrifft zudem einen Kraftstoffinjektor mit einem Durchflussbegrenzer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchflussbegrenzer stromabwärts einer Kraftstoffzuleitung, dem sogenannten Rail, angeordnet ist und vorzugsweise zwischen der Kraftstoffzuleitung und dem Kraftstoffinjektor angeordnet ist. Weiter kann bei dem Kraftstoffinjektor vorgesehen sein, dass der Durchflussbegrenzer innerhalb des Injektors angeordnet ist, indem die Drosselbuchse mit seiner Außenseite dichtend in einem Gehäuse des Injektors eingefügt oder eingepresst ist, vorzugsweise in eine Zuleitung des Injektors eingefügt oder eingepresst ist. The invention also relates to a fuel injector with a flow limiter according to one of the preceding claims, wherein the flow limiter is arranged downstream of a fuel supply line, the so-called rail, and is preferably arranged between the fuel supply line and the fuel injector. Furthermore, it can be provided in the fuel injector that the flow limiter is arranged inside the injector by the throttle bushing being inserted or pressed with its outside in a sealing manner in a housing of the injector, preferably being inserted or pressed into a supply line of the injector.
Ferner kann vorgesehen sein, dass der Durchflussbegrenzer in die Kraftstoffzuleitung eingepresst ist, indem die Drosselbuchse mit seiner Außenseite dichtend in der Kraftstoffzuleitung eingefügt ist. Furthermore, it can be provided that the flow limiter is pressed into the fuel supply line, in that the throttle bushing is inserted with its outside in a sealing manner in the fuel supply line.
Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung hervor. Dabei zeigen: Further advantages, details and features of the invention emerge from the following description of the figures. show:
Fig. 1 a-c: verschiedene Darstellungen eines Durchflussbegrenzers nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 1 a-c: various representations of a flow limiter according to a first embodiment of the invention,
Fig. 2a-c: verschiedene Darstellungen eines Durchflussbegrenzers nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung, 2a-c: various representations of a flow limiter according to a first embodiment of the invention,
Fig. 3: eine Darstellung eines Drosseleinsatzes mit einem tonnenförmigen Hauptkörper, und Fig. 3: an illustration of a throttle insert with a barrel-shaped main body, and
Fig. 4 die Ausführungsform gemäß Fig. 1 c, wobei die Strömungsrichtung des Kraftstoffs eingezeichnet ist. FIG. 4 shows the embodiment according to FIG. 1c, the direction of flow of the fuel being indicated.
Fig. 1 a zeigt einen Durchflussbegrenzer 1 in einer Perspektivansicht, der außerhalb eines Injektors zum Einspritzen von Kraftstoff anbringbar ist aber auch in dessen unmittelbare Zulaufleitungen angeordnet werden kann. Der Durchflussbegrenzer 1 weist eine Drosselbuchse 2 auf, in der in Längsrichtung ein Durchgangsloch 3 (siehe Fig. 1 b) angeordnet ist. 1a shows a flow limiter 1 in a perspective view, which can be attached outside of an injector for injecting fuel, but can also be arranged in the immediate supply lines of the injector. The flow restrictor 1 has a throttle bushing 2 in which a through hole 3 (see FIG. 1b) is arranged in the longitudinal direction.
BERICHTIGTES BLATT (REGEL 91) ISA/EP Die Drosselbuchse ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch zu ihrer Längsachse gebildet und weist einen runden Querschnitt auf. Der Querschnittsdurchmesser verringert sich zum unteren Auslassende hin, da die Drosselbuchse 2 in diesem Bereich typischerweise in ein Druckstück 13 (siehe Fig. 1c) eingepresst wird. Durch das Einpressen in das Druckstück 13 entsteht eine fluiddichte Verbindung, die ein Austreten von durch den Durchflussbegrenzer strömenden Kraftstoff verhindert. Das Druckstück 13 kann dabei Teil eines Injektors sein oder aber Bestandteil eines stromaufwärts dazu befindlichen Elements sein. ADJUSTED SHEET (RULE 91) ISA/EP The throttle bushing is formed essentially rotationally symmetrically to its longitudinal axis and has a round cross section. The cross-sectional diameter decreases toward the lower outlet end, since the throttle bushing 2 is typically pressed into a pressure piece 13 (see FIG. 1c) in this area. Pressing into pressure piece 13 creates a fluid-tight connection that prevents fuel flowing through the flow limiter from escaping. The pressure piece 13 can be part of an injector or part of an element located upstream of it.
In das obere Ende der Drosselbuchse 2 ist ein Verschlusselement 7 eingefügt, das über eine Durchgangsöffnung 8 verfügt. Über diese Durchgangsöffnung 8 wird Kraftstoff in den Durchflussbegrenzer 1 eingeleitet. Dieser Kraftstoff steht in der Regel unter hohem Druck und stammt aus einem Rail, einer Leitung zur Kraftstoffversorgung von mindestens einem Injektor. Werden mit dem Rail A closure element 7 , which has a through-opening 8 , is inserted into the upper end of the throttle bushing 2 . Fuel is introduced into the flow restrictor 1 via this passage opening 8 . This fuel is usually under high pressure and comes from a rail, a line that supplies fuel to at least one injector. Become with the rail
Die Öffnung 8 in dem Verschlusselement 7 ist dabei mittig zur Längsachse der Drosselbuchse 2 angeordnet. The opening 8 in the closure element 7 is arranged in the center of the longitudinal axis of the throttle bushing 2 .
Fig. 1b zeigt eine Schnittansicht des Durchflussbegrenzers 1 , bei der man die Drosselbuchse 2 und den darin verschieblich angeordneten Drosseleinsatz 4 erkennt. Die Drosselbuchse 2 weist ein Durchgangsloch 3 auf, das sich in Längsrichtung des Durchflussbegrenzers 1 erstreckt. Dieses Durchgangsloch 3 kann eine Bohrung sein, die mindestens zwei verschiedene stufenartig zueinander abgesetzte Durchmesser aufweist. 1b shows a sectional view of the flow limiter 1, in which the throttle bushing 2 and the throttle insert 4 arranged displaceably therein can be seen. The throttle bushing 2 has a through hole 3 which extends in the longitudinal direction of the flow restrictor 1 . This through-hole 3 can be a bore which has at least two different diameters that are offset from one another in a step-like manner.
Dieses Durchgangsloch 3 besitzt einen ersten Abschnitt, welcher in der Fig. 1 b gesehen ca. die oberen 75% des Durchgangslochs ausmacht und in dem ein Drosseleinsatz 4 bewegbar aufgenommen ist. Dieser Drosseleinsatz 4 kann nach Abhängigkeit der vorherrschenden Druckverhältnisse in dem Durchgangsloch 3 gleitend bewegt werden. Dargestellt ist eine Positionierung des Drosseleinsatzes 4, bei der die maximale entfernte Position von einem Dichtabschnitt 5 eingenommen worden ist. Für die Bewegung des Drosseleinsatzes 4 sorgt unter anderem ein Federelement 6, welches sich an dem in seinem Querschnitt verringerten Dichtabschnitt 5 abstützt und den Drosseleinsatz 4 wegdrängt. Begrenzt wird der Hub des Drosseleinsatzes 4 durch das Verschlusselement 7, das die maximale Auslenkung des Drosseleinsatzes 4 weg von dem Dichtabschnitt 5 definiert. This through-hole 3 has a first section which, seen in FIG. 1b, makes up approximately the upper 75% of the through-hole and in which a throttle insert 4 is movably accommodated. This throttle insert 4 can be slidably moved in the through hole 3 depending on the prevailing pressure conditions. Shown is a positioning of the throttle insert 4 in which the maximum remote position has been taken by a sealing section 5 . Among other things, a Spring element 6, which is supported on the sealing section 5, which has a reduced cross-section, and pushes away the throttle insert 4. The stroke of the throttle insert 4 is limited by the closure element 7 which defines the maximum deflection of the throttle insert 4 away from the sealing section 5 .
Dieses Verschlusselement 7 ist dabei durch Presspassung oder eine Gewindeverbindung in der Drosselbuchse 2 befestigt. Weiter können aber auch andere Befestigungsmöglichkeiten vorgesehen sein, bspw. mittels einer Überwurfmutter oder einer alternativen Befestigungsmöglichkeit. This closure element 7 is fastened in the throttle bushing 2 by a press fit or a threaded connection. However, other fastening options can also be provided, for example by means of a union nut or an alternative fastening option.
Der unter hohem Druck stehende Kraftstoff strömt dabei durch die Durchgangsleitung 8 des Verschlusselements 7 stromabwärts entlang zur Auslassseite des Durchflussbegrenzers 1. Befindet sich ein stromabwärts angeordneter Kraftstoffinjektor in einem geschlossenen Zustand wird nach einem Volllaufen der stromabwärtigen Leitungsräume auf beiden Seiten des Drosseleinsatzes 4 Kraftstoff bei gleich hohem Druck vorhanden sein. Sodann führt die Druckkraft des Federelements 6 dazu, dass der Drosseleinsatz 4 hin zum Verschlusselement 7gedrängt wird. The fuel, which is under high pressure, flows through the passage line 8 of the closure element 7 downstream along to the outlet side of the flow limiter 1. If a fuel injector arranged downstream is in a closed state, after the downstream line chambers have filled up on both sides of the throttle insert 4, fuel will flow at the same level pressure to be present. The compressive force of the spring element 6 then causes the throttle insert 4 to be pushed towards the closure element 7 .
Dabei wird die Durchgangsöffnung 8 des Verschlusselements 7 über die Dichtfläche 9, die in der dargestellten Ausführungsform einem Kugelsegment entspricht, verschlossen, so dass ein bestimmter Kraftstoffdruck zum Einströmen von Kraftstoff in den Durchflussbegrenzer 1 erforderlich ist. Liegt hingegen ein zu geringer Kraftstoffdruck vor, wie dies bspw. bei einem Spülvorgang des Rails der Fall ist, kommt es nicht zu einem Kraftstoffeintritt in den Durchflussbegrenzer 1. Somit kann auch während eines Spülvorgangs verhindert werden, dass eine unzulässige Menge an Kraftstoff durch den Durchflussbegrenzer hindurch geleitet wird, obwohl der Drosseleinsatz den Dichtabschnitt 5 nicht abdichtet. Eine Abdichtung über den Dichtabschnitt kann nämlich nur erfolgen, wenn die Druckdifferenz auf beiden Seiten des Drosseleinsatzes 4 hoch genug ist, damit dieser die Feder 6 komprimiert und mit seiner Dichtfläche 10 den Dichtabschnitt 5 verschließt. Die Dichtfläche 9 befindet sich dabei an einer etwa halbkugelartigen Erhebung an der zum Verschlusselement 7 gewandten Seite des Drosseleinsatzes 4. The passage opening 8 of the closure element 7 is closed via the sealing surface 9 , which corresponds to a ball segment in the illustrated embodiment, so that a specific fuel pressure is required for fuel to flow into the flow limiter 1 . If, on the other hand, the fuel pressure is too low, as is the case, for example, when the rail is flushed, fuel does not enter the flow limiter 1. It is thus possible to prevent an impermissible amount of fuel from flowing through the flow limiter even during a flushing process passed through, although the throttle insert does not seal the sealing section 5. A seal via the sealing section can only take place if the pressure difference on both sides of the throttle insert 4 is high enough for it to compress the spring 6 and close the sealing section 5 with its sealing surface 10 . The sealing surface 9 is located on an approximately hemispherical elevation on the side of the throttle insert 4 facing the closure element 7.
Das Nachlaufen von Kraftstoff erfolgt dabei über eine Drosselleitung 12, die in der Fig. 1 b durch den Drosseleinsatz 4 verläuft und durchgängig parallel zur Längsrichtung des Drosseleinsatzes 4 ausgerichtet ist. The fuel continues to flow via a throttle line 12, which runs through the throttle insert 4 in FIG. 1b and is continuously aligned parallel to the longitudinal direction of the throttle insert 4.
Dem Fachmann ist klar, dass die genaue Ausgestaltung der Drosselleitung 12 für die vorliegende Erfindung auch gewissen Variationen unterliegen darf. Es muss lediglich sichergestellt sein, dass in einem dichtenden Zustand des Durchflussbegrenzers 1 , bei dem der Drosseleinsatz 4 mit dem Dichtabschnitt 5 in Kontakt steht, die Drosselleitung 8 keine fluidische Verbindung zu einem zum Dichtabschnitt 5 stromabwärts gelegenen Abschnitt aufweisen darf. Weiter muss die mindestens eine Drosselleitung 12 den Nachlauf von Kraftstoff so herunterdrosseln, das bei einem Ablaufen von Kraftstoff aus dem Durchflussbegrenzer 1 durch ein Öffnen des Injektors ein entsprechender Druckunterschied entsteht, der den Drosseleinsatz 4 in Richtung des Dichtabschnitts 5 bewegt. Schließlich sollte die Austrittsöffnung (bzw. die Austrittsöffnungen) der Drosselleitung 12 (bzw. der Drosselleitungen 12) so angeordnet sein, dass das austretende Fluid in den Innenraum der Feder 6 geleitet wird. Dadurch muss die Strömung nicht die Windungen der Feder 6 durchqueren, um zur Austrittsöffnung der Drosselbuchse 2 bzw. zur Querschnittsverengung des Dichtabschnitts 5 zu gelangen. Somit werden störende Wechselwirkungen der Strömung mit der Feder 6 vermieden und das Absperrverhalten verbessert. Those skilled in the art will appreciate that the precise configuration of the throttle conduit 12 for the present invention is also subject to certain variations. It only has to be ensured that when the flow limiter 1 is in a sealing state, in which the throttle insert 4 is in contact with the sealing section 5 , the throttle line 8 must not have any fluidic connection to a section located downstream of the sealing section 5 . Furthermore, the at least one throttle line 12 must throttle down the after-run of fuel in such a way that when fuel flows out of the flow restrictor 1 , a corresponding pressure difference arises when the injector opens, which moves the throttle insert 4 in the direction of the sealing section 5 . Finally, the outlet opening (or the outlet openings) of the throttle line 12 (or the throttle lines 12) should be arranged in such a way that the escaping fluid is conducted into the interior of the spring 6 . As a result, the flow does not have to traverse the windings of the spring 6 in order to reach the outlet opening of the throttle bushing 2 or the narrowing of the cross section of the sealing section 5 . In this way, disruptive interactions between the flow and the spring 6 are avoided and the shut-off behavior is improved.
Die Drosselleitung 12 ist außermittig zur Längsachse des Drosseleinsatzes 4 bzw. der Drosselbüchse 2 angeordnet. Es können mehrere als durchgängige Bohrungen um die Längsachse des Drosseleinsatzes 4 herum angeordnete Drosselleitungen 12 vorgesehen sein, die allesamt durchgängig parallel zueinander verlaufen. Wie in der Figur 1c zu erkennen ist, endet die Drosselleitung 12 an einem Abschnitt der zum Dichtelement 5 weisenden Stirnseite des Drosseleinsatzes 4, welcher als ringförmig umlaufender und im Vergleich zur Dichtfläche 10 nach hinten versetzter Vorsprung ausgebildet ist. Dieser Vorsprung befindet sich innerhalb der Feder 6, welche sich an einem noch weiter nach hinten und weiter außen verlaufenden weiteren Vorsprung abstützt. Somit tritt die Strömung aus der Austrittsöffnung der Drosselleitung 12 innerhalb der Feder 6 aus, und zwar parallel zur Längsachse der Drosselbuchse 2. Die Strömung von der Austrittsöffnung der Drosselleitung 12 zur Querschnittsverengung des Dichtabschnitts 5 verläuft somit durchgängig innerhalb der Feder 6 und ist also bereits bei Austritt aus der Austrittsöffnung im Wesentlichen in Richtung der Querschnittsverengung des Dichtabschnitts 5 und nicht in Richtung der Windungen der Feder 6 gerichtet (vgl. die weiter unten erläuterte Fig. 4). The throttle line 12 is arranged eccentrically to the longitudinal axis of the throttle insert 4 or the throttle bushing 2 . A plurality of throttle lines 12 arranged as continuous bores around the longitudinal axis of the throttle insert 4 can be provided, all of which run continuously parallel to one another. As can be seen in FIG. 1c, the throttle line 12 ends at a section of the end face of the throttle insert 4 pointing towards the sealing element 5, which is designed as a ring-shaped circumferential projection that is offset to the rear compared to the sealing surface 10. This projection is located inside the spring 6, which is supported on another projection that runs even further to the rear and further to the outside. The flow thus exits from the outlet opening of the throttle line 12 within the spring 6, parallel to the longitudinal axis of the throttle bushing 2. The flow from the outlet opening of the throttle line 12 to the narrowing of the cross section of the sealing section 5 thus runs continuously within the spring 6 and is therefore already at Exit from the exit opening directed essentially in the direction of the narrowing of the cross section of the sealing section 5 and not in the direction of the coils of the spring 6 (cf. FIG. 4 explained further below).
Die Eintrittsöffnung der Drosselleitung 12 (bzw. die Eintrittsöffnungen der Drosselleitungen 12) befindet sich an der gegenüberliegenden, dem Verschlusselement 7 zugewandten Stirnseite des Drosseleinsatzes 4. The inlet opening of the throttle line 12 (or the inlet openings of the throttle lines 12) is located on the opposite end of the throttle insert 4, facing the closure element 7.
In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel befindet sich die die Drosselwirkung erzeugende Verkleinerung des Strömungsquerschnitts der Drosselleitung 12 unmittelbar vor deren Austrittsöffnung. Die genaue Lage und Form dieser Verkleinerung (welche auch als Drosselelement der Drosselleitung 12 bezeichnet werden kann) kann aber variiert werden, um das Absperrverhalten an die spezifischen Einsatzbedingungen anzupassen. In the exemplary embodiment shown here, the reduction in the flow cross section of the throttle line 12 that produces the throttle effect is located directly in front of its outlet opening. However, the exact position and shape of this reduction (which can also be referred to as the throttle element of the throttle line 12) can be varied in order to adapt the shut-off behavior to the specific conditions of use.
Das Absperrverhalten des Durchflussbegrenzers 1 kann generell durch die Dimensionierung und die Anzahl der Drosselleitungen 12 variiert werden und ist an die spezifischen Einsatzbedingungen anzupassen. The shut-off behavior of the flow limiter 1 can generally be varied by the dimensioning and the number of throttle lines 12 and must be adapted to the specific conditions of use.
Fig. 1c zeigt eine Schnittansicht eines Durchflussbegrenzers 1 bei dem dieser in ein Druckstück 13 eingepresst ist. Das Druckrohr 14 nimmt dabei den restlichen, nicht verpressten Bestandteil des Durchflussbegrenzers 1 auf. Die Figs. 2a-c zeigen eine weitere Ausführungsform des Durchflussbegrenzers 1 , der in seinem Grundaufbau dem Durchflussbegrenzer aus den Figs. 1a-c entspricht. Von daher kann auf die ausführliche, vorstehende Beschreibung verwiesen werden. 1c shows a sectional view of a flow limiter 1 in which it is pressed into a pressure piece 13. FIG. The pressure pipe 14 absorbs the remaining component of the flow limiter 1 that has not been compressed. the figs 2a-c show a further embodiment of the flow restrictor 1, which in its basic structure corresponds to the flow restrictor from FIGS. 1a-c corresponds. Therefore, reference can be made to the detailed description above.
Lediglich die Ausgestaltung der Dichtfläche 9 ist unterschiedlich. Man erkennt, dass an der zum Verschlusselement 7 zugewandten Seite des Drosseleinsatzes 4 mittig eine zylinderartige Erhebung vorhanden ist, die an ihrem distalen Endbereich eine abgeschrägte umlaufende Kante aufweist. Mit der Mantelfläche dieses kegelstumpfartigen Abschnitts ist eine Dichtfläche 9 erzeugt, die im Kontakt mit dem Verschlusselement 7 dessen Durchgangsöffnung 8 dichtend verschließt. Only the design of the sealing surface 9 is different. It can be seen that on the side of the throttle insert 4 facing towards the closure element 7 there is a cylindrical elevation in the center which has a beveled peripheral edge at its distal end area. A sealing surface 9 is produced with the lateral surface of this truncated cone-like section, which sealingly closes the passage opening 8 of the closure element 7 in contact with it.
Fig. 3 zeigt den Drosseleinsatz 4 der ersten Ausführungsform in einer Seitenansicht. An seinen beiden Stirnseiten gehen jeweils Dichtflächen 9, 10 ab, die einen Durchfluss durch den Durchflussbegrenzer 1 unterbinden können. 3 shows the throttle insert 4 of the first embodiment in a side view. Sealing surfaces 9, 10, which can prevent a flow through the flow limiter 1, go on each of its two end faces.
Wie oben erläutert, ist es erforderlich, dass der Drosseleinsatz 4 verschieblich in der Drosselbuchse 2 aufgenommen ist. Bei dem Hin- und Herbewegen des Drosseleinsatzes 4 in der Buchse 2 wird der Hauptkörper 11 in dem entsprechenden Durchgangsloch 3 geführt. Damit es zu einem geringeren Verschleiß kommt, ist es von Vorteil, wenn der Hauptkörper 11 einen tonnenförmigen Aufbau besitzt, so dass das hin- und hergleiten weniger Schäden verursacht. As explained above, it is necessary for the throttle insert 4 to be slidably received in the throttle bushing 2 . As the throttle insert 4 reciprocates in the bush 2, the main body 11 is guided in the corresponding through hole 3. As shown in FIG. In order to reduce wear, it is advantageous if the main body 11 has a barrel-shaped structure so that sliding back and forth causes less damage.
Die Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht des Durchflussbegrenzers 1 gemäß Fig. 1c, wobei zusätzlich als Pfeil 50 die Strömungsrichtung des Kraftstoffs eingezeichnet ist, welcher aus der Drosselleitung 12 austritt und innerhalb der Feder 6 zur Querschnittsverengung des Dichtabschnitts 5 strömt. Dies ist lediglich eine schematische Darstellung zur Verdeutlichung der Strömungsrichtung und trägt nicht dem Umstand Rechnung, dass in der gezeigten Konfiguration die Durchgangsöffnung 8 durch die Dichtfläche 9 abgedichtet ist. 4 shows a sectional view of the flow limiter 1 according to FIG. This is only a schematic representation to clarify the direction of flow and is not conclusive the fact that in the configuration shown, the passage opening 8 is sealed by the sealing surface 9 .

Claims

Ansprüche Expectations
1 . Durchflussbegrenzer (1 ) für ein Kraftstoffeinspritzsystem, umfassend: eine Drosselbuchse (2) mit einem Durchgangsloch (3), einen Drosseleinsatz (4), der in dem Durchgangsloch (3) bewegbar aufgenommen ist, einen Dichtabschnitt (5) in dem Durchgangsloch (3), der eine Querschnittverringerung des Durchgangslochs (3) gegenüber einem ersten Abschnitt des Durchgangslochs (3) ist, in dem der Drosseleinsatz (4) angeordnet ist, und ein Federelement (6), das in dem Durchgangsloch (3) aufgenommen ist und den Drosseleinsatz (4) von dem Dichtabschnitt (5) weg drängt, dadurch gekennzeichnet, dass der Drosseleinsatz (4) an seiner dem Dichtabschnitt (5) zugewandten Seite eine Dichtfläche (10) aufweist, die bei einem Kontakt mit dem Dichtabschnitt (5) das Durchgangsloch (3) verschließt, und dass der Drosseleinsatz (4) mindestens eine Drosselleitung (12) aufweist, die eine Fluidverbindung entlang des Durchgangslochs (3) von einer Eintrittsöffnung an der der Dichtfläche (10) abgewandten Seite des Drosseleinsatzes (4) zu einer Austrittsöffnung an der der Dichtfläche (10) zugewandten Seite des Drosseleinsatzes (4) vorsieht, wobei die Austrittsöffnung vorzugsweise derart angeordnet ist, dass die austretende Strömung innerhalb des Federelements (6) austritt. 1 . Flow restrictor (1) for a fuel injection system, comprising: a throttle bushing (2) with a through hole (3), a throttle insert (4) which is movably accommodated in the through hole (3), a sealing section (5) in the through hole (3) , which is a cross-sectional reduction of the through hole (3) compared to a first portion of the through hole (3) in which the throttle insert (4) is arranged, and a spring element (6) which is accommodated in the through hole (3) and the throttle insert ( 4) pushes away from the sealing section (5), characterized in that the throttle insert (4) has a sealing surface (10) on its side facing the sealing section (5), which upon contact with the sealing section (5) opens the through hole (3 ) closes, and that the throttle insert (4) has at least one throttle line (12) which has a fluid connection along the through-hole (3) from an inlet opening on the side of the throttle facing away from the sealing surface (10). insert (4) to an outlet opening on the side of the sealing surface (10) facing the Throttle insert (4) provides, wherein the outlet opening is preferably arranged such that the exiting flow within the spring element (6) exits.
2. Durchflussbegrenzer (1 ) nach dem vorhergehenden Anspruch, ferner umfassend: ein Verschlusselement (7), das in das Durchgangsloch (3) der Drosselbuchse (2) an der vom Drosseleinsatz (4) zum Dichtabschnitt (5) abgewandten Seite angeordnet ist und eine Durchgangsöffnung (8) zum Einströmen von Kraftstoff in das Durchgangsloch (3) aufweist, wobei der Drosseleinsatz (4) an seiner dem Verschlusselement (7) zugewandten Seite eine Verschlussfläche (9) aufweist, die bei einem Kontakt mit dem Verschlusselement (7) die Durchgangsöffnung (8) verschließt. 2. Flow limiter (1) according to the preceding claim, further comprising: a closure element (7) which is arranged in the through hole (3) of the throttle bushing (2) on the throttle insert (4) facing away from the sealing section (5) and a through-opening (8) for fuel to flow into the through-hole (3), the throttle insert (4) having a closing surface (9) on its side facing the closing element (7) which, when in contact with the closing element (7), closes the through-opening (8) locks.
3. Durchflussbegrenzer (1 ) nach Anspruch 2, wobei das Federelement (6) den Drosseleinsatz (4) mit seiner Verschlussfläche (9) gegen die Durchgangsöffnung (8) des Verschlusselements (7) drängt. 3. flow restrictor (1) according to claim 2, wherein the spring element (6) urges the throttle insert (4) with its closure surface (9) against the through-opening (8) of the closure element (7).
4. Durchflussbegrenzer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, wobei die Verschlussfläche (9) eine Kugelform oder einen Teil einer Kugelform aufweist, um bei einem Kontakt mit dem Verschlusselement (7) die Durchgangsöffnung (8) abzudichten. 4. flow limiter (1) according to any one of the preceding claims 2 or 3, wherein the closure surface (9) has a spherical shape or a part of a spherical shape in order to seal the through-opening (8) upon contact with the closure element (7).
5. Durchflussbegrenzer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 oder 3, wobei die Verschlussfläche (9) eine Kegelform, eine Kegelstumpfform oder einen Teil einer Kegelform aufweist, um bei einem Kontakt mit dem Verschlusselement (7) die Durchgangsöffnung (8) abzudichten. 5. Flow limiter (1) according to one of the preceding claims 2 or 3, wherein the closure surface (9) has a cone shape, a truncated cone shape or a part of a cone shape in order to seal the through-opening (8) upon contact with the closure element (7).
6. Durchflussbegrenzer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 2 bis 5, wobei das Federelement (6) dazu ausgelegt ist, bei identischen Druckverhältnissen auf beiden Seiten des Drosseleinsatzes (4), insbesondere falls die Differenz zwischen dem Druck auf der dem Verschlusselement (7) zugewandten Seite und dem Druck auf der dem Dichtabschnitt (5) zugewandten Seite des Drosseleinsatzes (4) einen definierten Wert unterschreitet, den Drosseleinsatz (4) gegen das Verschlusselement (7) zu drängen, um die Durchgangsöffnung (8) des Verschlusselements (7) mit der Verschlussfläche (9) des Drosseleinsatzes (4) zu verschließen. 6. Flow limiter (1) according to one of the preceding claims 2 to 5, wherein the spring element (6) is designed to, with identical pressure conditions on both sides of the throttle insert (4), in particular if the difference between the pressure on the closing element (7 ) facing side and the pressure on the side of the throttle insert (4) facing the sealing section (5) falls below a defined value, to force the throttle insert (4) against the closure element (7) in order to close the through-opening (8) of the closure element (7) with the closure surface ( 9) of the throttle insert (4).
7. Durchflussbegrenzer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verschlusselement (7) einen durch das Federelement (6) hervorgerufenen Hub des Drosseleinsatzes (4) weg von dem Dichtabschnitt (5) begrenzt, wobei vorzugsweise das Verschlusselement (7) in das Durchgangsloch (3) eingepresst ist oder am Ende des Durchgangslochs (3) befestigt ist. 7. Flow limiter (1) according to one of the preceding claims, wherein the closure element (7) limits a stroke of the throttle insert (4) away from the sealing section (5) caused by the spring element (6), the closure element (7) preferably being in the Through hole (3) is pressed or at the end of the through hole (3) is attached.
8. Durchflussbegrenzer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Drosseleinsatz (4) entlang der Längsrichtung des Durchgangslochs (3) der Drosselbuchse (2) verschieblich angeordnet ist. 8. flow restrictor (1) according to any one of the preceding claims, wherein the throttle insert (4) along the longitudinal direction of the through hole (3) of the throttle bushing (2) is slidably arranged.
9. Durchflussbegrenzer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Drosseleinsatz (4) einen Hauptkörper (11 ) aufweist, dessen Außenumfang gleich und/oder nur geringfügig kleiner ist als der Innenumfang des Durchgangslochs (3), in dem der Drosseleinsatz (4) bewegbar aufgenommen ist. 9. Flow restrictor (1) according to one of the preceding claims, wherein the throttle insert (4) has a main body (11) whose outer circumference is the same as and/or only slightly smaller than the inner circumference of the through hole (3) in which the throttle insert (4 ) is movably received.
10. Durchflussbegrenzer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Drosseleinsatz (4) einen Hauptkörper (11 ) aufweist, an dessen gegenüberliegenden Stirnseiten einerseits die dem Dichtabschnitt (5) zugewandte Dichtfläche (10) und andrerseits die dem Verschlusselement (7) zugewandte Verschlussfläche (9) angeordnet ist, und/oder wobei der Hauptkörper (11 ) eine Tonnenform aufweist. 10. Flow limiter (1) according to one of the preceding claims, wherein the throttle insert (4) has a main body (11), on the opposite end faces of which the sealing surface (10) facing the sealing section (5) on the one hand and the sealing surface (10) facing the closure element (7) on the other hand Closure surface (9) is arranged, and / or wherein the main body (11) has a barrel shape.
11. Durchflussbegrenzer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Drosseleinsatz (4) mit seinem Außenquerschnitt mit dem Innenquerschnitt des Durchgangslochs (3) zusammenwirkt und ein Strömen eines Fluids zwischen dem 22 11. flow restrictor (1) according to any one of the preceding claims, wherein the throttle insert (4) with its outer cross section with the inner cross section of the through hole (3) interacts and a flow of a fluid between the 22
Außenquerschnitt des Drosseleinsatzes (4) und dem Innenquerschnitt des Durchgangslochs (3) verringert und/oder unterbindet. External cross section of the throttle insert (4) and the internal cross section of the through hole (3) is reduced and/or prevented.
12. Durchflussbegrenzer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die mindestens eine Drosselleitung (12) außermittig und/oder durchgängig parallel zur Längsrichtung der Drosselbuchse (2) verläuft. 12. Flow limiter (1) according to any one of the preceding claims, wherein the at least one throttle line (12) runs eccentrically and/or continuously parallel to the longitudinal direction of the throttle bushing (2).
13. Durchflussbegrenzer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich das Federelement (6) an der durch den Dichtabschnitt (5) hervorgerufenen Querschnittsverringerung abstützt und das Drosselelement von dem Dichtabschnitt (5) weg drängt und/oder die Austrittsöffnung der Drosselleitung (12) und die durch den Dichtabschnitt (5) hervorgerufene Querschnittsverringerung derart innerhalb des Federelements (6) angeordnet sind, dass die Strömung durchgängig innerhalb des Federelements (6) geführt wird. 13. Flow limiter (1) according to one of the preceding claims, wherein the spring element (6) is supported on the reduction in cross section caused by the sealing section (5) and forces the throttle element away from the sealing section (5) and/or the outlet opening of the throttle line (12 ) and the cross-sectional reduction caused by the sealing section (5) are arranged within the spring element (6) in such a way that the flow is guided continuously within the spring element (6).
14. Kraftstoffinjektor mit einem Durchflussbegrenzer (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Durchflussbegrenzer (1 ) stromabwärts einer Kraftstoffzuleitung, dem sogenannten Rail, angeordnet ist und vorzugsweise zwischen der Kraftstoffzuleitung und dem Kraftstoffinjektor angeordnet ist. 14. Fuel injector with a flow limiter (1) according to one of the preceding claims, wherein the flow limiter (1) is arranged downstream of a fuel supply line, the so-called rail, and is preferably arranged between the fuel supply line and the fuel injector.
15. Kraftstoffinjektor nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Durchflussbegrenzer (1 ) innerhalb des Injektors angeordnet ist, indem die Drosselbuchse (2) mit seiner Außenseite dichtend in einem Gehäuse des Injektors eingefügt ist, vorzugsweise in eine Zuleitung des Injektors eingefügt ist, und/oder der Durchflussbegrenzer (1 ) in die Kraftstoffzuleitung eingepresst ist, indem die Drosselbuchse (2) mit seiner Außenseite dichtend in der Kraftstoffzuleitung eingefügt ist. 15. Fuel injector according to the preceding claim, wherein the flow restrictor (1) is arranged inside the injector by the throttle bushing (2) being inserted with its outside sealingly in a housing of the injector, preferably being inserted into a supply line of the injector, and/or the flow limiter (1) is pressed into the fuel supply line by the throttle bushing (2) being inserted with its outside in a sealing manner in the fuel supply line.
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