Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen

Abstract

 Es wird ein Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine mit einem Gehäuse aus mindestens zwei Hochdruckkörpern (10, 12) vorgeschlagen. Die beiden Hochdruckkörper (10, 12) liegen mit jeweils einer Anlagefläche (13, 101) aneinander und sind mit einer Spannmutter (16) gegeneinander gepresst. An mindestens einer Anlagefläche (101) ist eine einen Druckraum (31) umschließende Beißkante (50) ausgebildet, die auf die angrenzenden Anlagefläche (13) einwirkt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

[0002] Kraftstoffinjektoren für Brennkraftmaschinen weisen ein Gehäuse aus mindestens zwei Hochdruckkörper auf, die in axialer Richtung hydraulisch dichtend zusammengehalten werden. Ein derartiger Kraftstoffinjektor ist beispielsweise aus DE 10 2004 005 452 A1 bekannt. Dabei umgibt ein Injektorkörper ein Hochdruckraum, in dem ein Piezo-Aktor angeordnet ist. In einem Düsenkörper ist eine Düsennadel geführt, die von einem Düsennadeldruckraum umgeben ist und vom Piezo-Aktor angesteuert wird. Zwischen Injektorgehäuse und dem Düsenkörper ist eine Zwischenplatte angeordnet, durch die eine hydraulische Drosselverbindung zum hydraulischen Verbinden eines Kopplerraums mit einem Steuerraum sowie hydraulische Verbindungskanäle zum hydraulischen Verbinden des Hochdruckraums der Injektorkörpers und des Düsennadeldruckraums des Düsenkörpers geführt sind. Der Düsenkörper und das Injektorgehäuse mit der dazwischen angeordneten Zwischenplatte sind mittels einer Spannmutter verschraubt, wobei an den Stirnflächen eine hydraulisch hochdruckdichte Verbindung vorliegen muss.

[0003] Aus DE 198 27 628 A1 ist eine hochdruckdichte Verbindung zwischen Hockdruckkörpern eines Kraftstoffinjektors bekannt, bei der eine Stirnfläche des einen Hochruckkörpers mit einer erhabenen Fläche ausgeführt ist, so dass die erhabene Fläche eine reduzierte Oberfläche mit erhöhter Flächenpressung in Bezug zu der benachbarten Stirnfläche des anderen Hochdruckkörper ausbilden.

[0004] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hochdruckdichte Verbindungen zwischen Hockdruckkörpern eine Kraftstoffinjektors zu schaffen, die einfach herzustellen ist. Die hochdruckdichte Verbindung soll insbesondere geeignet sein zum Abdichten für Kraftstoffinjektoren, die ohne ein Rücklaufsystem zur Ableitung von Lecköl auskommen.

Vorteile der Erfindung

[0005] Die Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Maßnahmen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Ausbildung der Beißkante entsteht eine hohe Flächenpressung zwischen den abzudichtenden Flächen der benachbarten Hochdruckkörper, wobei die Beißkante direkt an einer der Stirnflächen mindestens eines benachbarten Hochdruckkörpers ausgebildet ist und zu einer zumindest teilweisen plastischen Verformung an der benachbarten Anlagefläche führt. Die Beißkante ermöglicht die Abdichtung von zwei Arten von Bauteilen zueinander und ist außerdem extrem Platz sparend.

[0006] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich. Vorteilhaft ist es, eine Kombination von verschieden ausgeführten Beißkanten an gegenüberliegenden Anlageflächen einer Zwischenplatte vorzusehen, wobei die Hochdruckkörper ein Injektorkörper und ein Düsenkörper des Kraftstoffinjektors sind und die Zwischenplatte zwischen beiden Körpern angeordnet ist. An einer Anlagefläche des Injektorkörpers ist eine erste Beißkante und an einer Anlagefläche des Düsenkörpers eine zweite Beißkante ausgebildet, wobei die erste Beißkante auf eine erste Stirnfläche des Zwischenkörpers und die zweite Beißkante auf eine gegenüberliegende zweite Stirnfläche des Drosselkörpers einwirkt und die beiden Beißkanten an unterschiedlichen Durchmessern der Zwischenplatte angreifen. Um eine Wölbung der Zwischenplatte zu vermeiden ist es besonders vorteilhaft, wenn die eine Beißkante an dem größeren Durchmesser durch einen ringförmig aus der Anlagefläche herausstehenden Ansatz gebildet ist und wenn die andere Beißkante an dem kleineren Durchmesser eine Kante ist, die durch eine geneigt verlaufende Anlagefläche bzw. Stirnfläche gebildet wird. Besonders vorteilhaft ist es weiterhin, Mittel vorzusehen, dass beim Verschrauben mit der Spannmutter die Zwischenplatte ohne Verdrehung positioniert bleibt.

Ausführungsbeispiel

[0007] Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Figur 1

zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Kraftstoffinjektor,

Figur 2

einen vergrößerten Ausschnitt X gemäß einer ersten Ausführungsform einer Beißkante als Dichtelement und

Figur 3

einen vergrößerten Ausschnitt Y einer zweiten Ausführungsform zur Ausbildung einer Beißkante als Dichtelement.

[0008] Der in Figur 1 dargestellte Kraftstoffinjektor weist ein Gehäuse bestehend aus beispielsweise drei Hochdruckkörpern auf, die im Inneren ein hydraulisches Medium, beispielsweise Dieselkraftstoff, hydraulisch dicht umschließen. Als Hochdruckkörper sind ein Injektorgehäuse 10, ein Düsenkörper 11 und eine dazwischen angeordnete Zwischenplatte 12 vorgesehen. Die Zwischenplatte 12 weist eine aktorseitige Stirnfläche 13 und eine düsennadelseitige Stirnfläche 14 auf, wobei die Stirnflächen 13, 14 Anlageflächen für die angrenzenden Stirnflächen der benachbarten Hochdruckkörper bilden. Die Stirnflächen von Injektorkörper 10 und Düsenkörper 11 bilden ihrerseits ebenfalls Anlageflächen für die angrenzenden Stirnflächen 13, 14 der benachbarten Zwischenplatte 12. Am Injektorgehäuse 10 ist ein Gewindeabschnitt 15 ausgebildet, auf den eine Spannmutter 16 aufschraubbar ist. Am Düsenkörper 11 ist ein Bund 17 ausgebildet, an dem die Spannmutter 16 angreift und durch Verschrauben den Düsenkörper 11 gegen die düsennadelseitige Stirnfläche 14 der Zwischenplatte 12 und das Injektorgehäuse 10 gegen die aktorseitige Stirnfläche 13 der Zwischenplatte 12 presst. Die durch das Verschrauben entstehende Pressung bildet eine hydraulisch hochdruckdichte Verbindung aus, die später in den Figuren 2 und 3 näher beschrieben wird.

[0009] Im Düsenkörper 11 ist eine Führungsbohrung 18 ausgebildet, in der eine Düsennadel 19 axial verschiebbar geführt ist. Zwischen der Spitze der Düsennadel 19 und dem Düsenkörper 11 ist ein Dichtsitz 21 ausgebildet, dem in Einspritzrichtung im Düsenkörper 11 ausgebildete und im dem Brennraum hineinragende Einspritzdüsen 22 nachgeordnet sind. Dem Dichtsitz 21 ist im Düsenkörper 11 in Einspritzrichtung ein Düsennadeldruckraum 23 vorgelagert. An einem Kolbenabschnitt der Düsennadel 19 ist eine Schiebehülse 26 axial verschiebbar geführt. Die Schieberhülse 26 ist dabei mittels einer Druckfeder 27 vorgespannt und drückt mit einer Dichtfläche gegen die düsennadelseitige Stirnfläche 14 der Zwischenplatte 12. Dadurch bildet sich innerhalb der Schieberhülse 26 ein Steuerraum 30 aus, dem eine Stirnfläche des Kolbenabschnitts der Düsenadel 19 ausgesetzt ist.

[0010] Das Injektorgehäuse 10 umschließt einen Hochdruckraum 31, in dem ein Piezo-Aktor 32 mit einem Kopplerkolben 33 angeordnet ist. Am Kopplerkolben 33 ist eine weitere Schieberhülse 34 axial verschiebbar geführt. Die weitere Schiebehülse 34 ist mittels einer weiteren Druckfeder 35 vorgespannt, so dass die weitere Schiebehülse 34 mit einer weiteren Dichtkante gegen die aktorseitige Stirnfläche 13 der Zwischenplatte 12 drückt. Dadurch bildet sich innerhalb der weiteren Schieberhülse 34 ein Kopplerraum 40 aus, dem der Kopplerkolben 33 mit einer Stirnfläche ausgesetzt ist.

[0011] In der Zwischenplatte 12 ist eine hydraulische Drosselverbindung 41 ausgebildet, die den Steuerraum 30 und den Kopplerraum 40 hydraulisch verbindet. In der Zwischenplatte 12 befindet sich ferner mindestens eine Verbindungsbohrung 42, die eine hydraulische Verbindung zwischen dem Hochdruckraum 31 und dem Düsennadeldruckraum 23 herstellt.

[0012] Eine hydraulisch hochdruckdichte Verbindung zwischen dem Injektorgehäuse 10 und der Zwischenplatte 12 zeigt Figur 2. Dabei weist der Injektorgehäuse 10 an einer Stirnfläche 101 einen aus der Stirnfläche 101 herausstehenden erhabenen ringförmigen Ansatz 102 auf, der zweckmäßigerweise eine Fase 103 zur Verkleinerung der Angriffsfläche aufweist. Der Ansatz 102 bildet eine den Druckraum 31 umschließende, ringförmige Beißkante 50, die mit einer erhöhten Flächenpressung auf die aktorseitige Stirnfläche 13 der Zwischenplatte 12 drückt und dadurch an der aktorseitigen Stirnfläche 13 eine zumindest teilweise plastische Verformung der Oberfläche beim Verschrauben mittels der Spannmutter 16 erzeugt.

[0013] Eine weitere Ausführungsform zur Ausbildung einer Beißkante 50 geht aus Figur 3 hervor. Hierbei ist eine Stirnfläche 111 des Düsenkörpers 11 zur Mittellinie hin schräg ansteigend als leichte konische Fläche ausgebildet, so dass sich am Ende der Stirnfläche 111 eine Kante 112 ausbildet, die einen inneren Winkel von kleiner als 90° einschließt. Die Kante 112 bildet dabei die Beißkante 50, die auf die düsennadelseitige Stirnfläche 14 der Zwischenplatte 12 drückt. Auch hier wird durch Verschrauben der Spannmutter 16 eine erhöhte Flächenpressung durch die Kante 112 an der Stirnfläche 14 der Zwischenplatte 12 erzeugt, die zu einer zumindest teilweisen plastischen Verformung an der Stirnfläche 14 führt und dadurch eine hochdruckdichte hydraulische Verbindung zwischen dem Düsenkörper 11 und der Zwischenplatte 12 ausbildet.

[0014] Im vorliegenden Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffinjektors ohne Rücklaufsystem zum Ableiten von Lecköl ist eine erste Beißkante 50 als Ansatz 102 gemäß Figur 1 zwischen dem Injektorkörper 10 und der Zwischenplatte 12 und eine zweite Beißkante 50 als Kante 112 gemäß Figur 3 zwischen dem Düsenkörper 11 und der Zwischenlatte 12 ausgebildet. Diese Kombination von verschieden ausgeführten Beißkanten 102, 112 ist vorteilhaft, wenn die Beißkanten 102, 112 auf unterschiedliche Durchmesser der Zwischenplatte 12 einwirken.

[0015] Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist denkbar, indem der erhabene Ansatz 102 in Figur 2 mit der Kante 112 in Figur 3 zusammengefügt wird, wobei die Kante 112 durch eine konisch bzw. geneigt verlaufende Stirnfläche an der benachbarten Anlagefläche 13 entsteht. Dadurch tritt eine noch höhere Flächenpressung an den Berührungsstellen der beiden Druckkörper auf.

[0016] Zweckmäßigerweise ist die Zwischenplatte 12 mit Mitteln zur Verdrehsicherung ausgeführt, so dass kein Verdrehen der Zwischenplatte 12 beim Verschrauben mit der Spannmutter 16 auftritt. Diese Verdrehsicherung kann durch Kraft- und/oder Formschluss erreicht werden.

Ansprüche

1. Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse aus mindestens zwei Hochdruckkörpern (10, 11, 12), die mindestens einen Druckraum (23, 31) umschließen und die zueinander mit Anlageflächen (13, 14, 101, 111) aneinander anliegen und die durch eine Spannvorrichtung (16) gegeneinander gepresst sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Anlageflächen (13, 14, 101, 111) eine den Druckraum (23, 31) umschlie-ßende Beißkante (50) aufweist, die auf die angrenzende Anlagefläche (13, 14, 101, 111) einwirkt.

2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beißkante (50) durch einen aus der Anlagefläche (13, 14, 101, 111) herausstehenden ringförmig verlaufenden Ansatz (102) gebildet ist.

3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (102) eine Fase (103) aufweist.

4. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beißkante (50) an der Anlagefläche (13, 14, 101, 111) durch einen geneigten Verlauf mindestens einer der Anlageflächen (13, 14, 101, 111) gebildet ist, so dass sich am Ende der Anlagefläche (13, 14, 101, 111) eine Kante (112) ausbildet, die einen inneren Winkel von kleiner als 90° besitzt.

5. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die eine der Anlageflächen (13, 14, 101, 111) eine erste Beißkante mit einem erhabenen Ansatz (102) und die andere der Anlagefläche (13, 14, 101, 111) eine Kante (112) als zweite Beißkante durch einen geneigten Verlauf mindestens einer der Anlageflächen (13, 14, 101, 111) aufweist, und dass beide Beißkanten aufeinander einwirken.

6. Kraftstoffinjektoren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckkörper ein Injektorkörper (10), ein Düsenkörper (12) und eine dazwischen angeordnete Zwischenplatte (13) sind, dass der Injektorkörper (11) eine erste Beißkante (50) und der Düsenkörper (11) eine zweite Beißkante (50) aufweist, und dass die erste Beißkante (50) auf eine erste Stirnfläche (13) des Zwischenkörpers (12) und die zweite Beißkante (50) auf eine gegenüberliegende zweite Stirnfläche (14) des Zwischenkörpers (12) einwirkt.

7. Kraftstoffinjektoren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Beißkanten (50) an unterschiedlichen Durchmessern der Zwischenplatte (12) angreifen, dass die am größeren Durchmesser angreifende erste Beißkante durch einen aus der Anlagefläche (101) herausstehenden ringförmig verlaufenden Ansatz (102) gebildet ist und dass die am kleineren Durchmesser angreifende zweite Beißkante eine Kante (112) ist, die durch einen geneigten Verlauf der Anlagefläche (111) gebildet ist.

Zeichnung