KRAFTSTOFFINJEKTOR MIT HOCHDRUCKZULAUF

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für den Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Injektorkörper, bei welchem eine Zulaufbohrung einen kegelförmigen Druckanschluss mit einem Ventilraum zur Zuführung von unter Hochdruck stehenden Kraftstoff verbindet, wobei der Ventilraum entlang einer Längsmittelachse des Injektorkörpers und oberhalb einer Düsennadel platziert ist.

Stand der Technik

[0002] Aus der DE 101 52 230 A1 ist bereits ein Kraftstoffinjektor bekannt, bei dessen Injektorkörper ein Ventilraum über eine Zulaufbohrung mit einem Druckanschluss in Verbindung steht. Im Bereich der Verschneidungen zwischen Ventilraum und Zulaufbohrung sind des Weiteren Ausbuchtungen des Querschnitts vorgesehen, um die Kerbspannungen in diesem Bereich zu verringern und somit insgesamt eine höhere Druckfestigkeit des Injektorkörpers zu erreichen.

[0003] Aus der DE 44 46 071 A1 ist des Weiteren ein Verfahren zur Gestaltung von Hochdruckverschneidungen, beispielsweise in Kraftstoffinjektoren bekannt. Um eine Verminderung der Spannungen im Verschneidungsbereich zu erreichen, ist eine Zulaufbohrung zu einem Ventilraum oval ausgeführt. Dadurch kann eine bessere Spannungsverteilung in der Zulaufbohrung erreicht werden und somit die Bauteilbelastung minimiert werden.

[0004] Nachteilhaft am bekannten Stand der Technik ist, dass bei den vorliegenden Systemen der Herstellungsaufwand hoch ist bzw. die auftretenden Spannungen im Bereich der Verschneidungen durch eine Verbesserung der Geometrie derselben weiter reduziert werden können.

[0005] Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Kraftstoffinjektor zu schaffen, bei welchem Verschneidungen zwischen Zulaufbohrung und Ventilraum derart ausgebildet sind, dass Spannungen in diesem Bereich reduziert werden, während gleichzeitig eine optimale Materialausnutzung vorherrscht.

Offenbarung der Erfindung

[0006] Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.

[0007] Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass die Zulaufbohrung ausgehend von einem Druckanschluss des Kraftstoffinjektors entlang Ihrer Erstreckung eine fächerartige Kontur mit einem bestimmten Fächerwinkel und einem veränderlichen Querschnitt in langlochähnlicher Form aufweist. Durch diese Maßnahme wird in axialer Richtung eine vergrößerte Druckfläche erzeugt, was zu einer Spannungsreduktion im Bereich der Verschneidung von Zulaufbohrung und Ventilraum führt. Somit kann eine Verschiebung des Spannungsmaximums aus dem Bereich der Verschneidungslinien in den axialen Bereich der Zulaufbohrung erreicht werden, wodurch der Bearbeitungsaufwand im Bereich der Verschneidungen reduziert werden kann. Des Weiteren wird durch die fächerartige Ausgestaltung der Zulaufbohrung eine optimale Materialausnutzung erreicht.

[0008] Der Begriff "fächerartig" meint in diesem Fall, dass die Bohrung ausgehend von dem Druckanschluss ihren Querschnitt in Richtung des Ventilraumes entlang eines definierten Winkels aufweitet. Der Ausdruck "langlochähnliche Form" bedeutet, dass der veränderliche Querschnitt der Zulaufbohrung die Form eines Langlochs aufweist, wobei aufgrund der Bearbeitung der Zulaufbohrung Kanten in diese Langlochform hineinragen können und diese entsprechend geringfügig verändern.

[0009] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die fächerartige Kontur durch mindestens zwei Bohrungen gebildet, wobei sich die Mittelachsen der jeweils äußeren Bohrungen ausgehend von einer Verbindungsachse Druckanschluss - Ventilraum um jeweils den halben Fächerwinkel geschwenkt in Richtung Ventilraum erstrecken. Durch diese Maßnahme kann die fächerartige Kontur der Zulaufbohrung mit niedrigem Herstellungsaufwand erzeugt werden, indem im einfachsten Fall zwei Bohrungen gesetzt werden, die zum bilden des Auffächerns des Zulaufs entsprechend um den halben Fächerwinkel gegenüber der zwischen Ventilraum und Druckanschluss liegenden Verbindungsachse geschwenkt werden.

[0010] In Weiterbildung der Erfindung ist die fächerartige Kontur durch eine Vielzahl an Bohrungen gebildet, um einen langlochförmigen Querschnitt zu erhalten. Mittels der Überlagerung einer Vielzahl von Einzelbohrungen kann eine glatte Kontur der Zulaufbohrung erreicht werden, was die Strömungscharakteristik über die Zulaufbohrung verbessert. Der Einfachheit halber kann diese Ausführung der Fächerbohrung durch einen Fräser gefertigt werden, welcher um den Punkt des Druckanschlusses ausgehend von einer Verbindungsachse zum Ventilraum um jeweils den halben Fächerwinkel geschwenkt wird. Denkbar ist aber auch eine Fertigung der Kontur mittels elektrochemischen Formens oder Schrupperodierens.

[0011] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung liegen die jeweils äußeren Bohrungen der fächerartigen Kontur der Zulaufbohrung mit ihren Mittelachsen nicht außerhalb jeweils einer Tangente gleichen Winkels des Querschnitts des Ventilraums. Vorteilhaft ist hierbei, dass die äußeren Bereiche der Zulaufbohrung nicht zu weit außerhalb des Ventilraums liegen und somit keine zu starke Umlenkung des strömenden Kraftstoffs in Richtung Ventilraum zu erfolgen hat.

[0012] In Weiterbildung der Erfindung weist die fächerartige Kontur der Zulaufbohrung an ihrem dem Ventilraum zugewandten Ende die Form eines konkav gekrümmten Ringabschnitts auf. Dadurch wird die Zuströmung des Kraftstoffs zum Ventilraum am Ende der Zulaufbohrung weiter verbessert.

[0013] Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt der Fächerwinkel im Bereich von 20°-30°. Dieser Wertebereich definiert eine optimale Aufweitung der Zulaufbohrung.

[0014] In Weiterbildung der Erfindung weist die fächerartige Kontur der Zulaufbohrung in Richtung der Längsmittelachse des Injektorkörpers eine Erstreckung im Bereich von 2 mm - 5 mm auf. In diesem Größenbereich wird ein ausreichender Querschnitt zur Zuführung von Kraftstoff über die Zulaufbohrung erreicht.

[0015] Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weist der Ventilraum einen langlochförmigen oder elliptischen Querschnitt auf, wobei äußere, den Querschnitt definierende Bohrungen um einen Betrag von 0,1 mm bis 0,2 mm von der Längsmittelachse des Injektorkörpers nach außen versetzt liegen. Durch diese Maßnahme wird eine Vergrößerung des Ventilraums erreicht, wodurch auch die fächerartige Kontur der Zulaufbohrung entsprechend aufgeweitet werden kann.

[0016] Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0017] Es zeigt:

Fig.1

eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors, geschnitten im Bereich der Zulaufbohrung senkrecht zur Längsmittelachse des Injektorköpers;

Fig.2

eine Schnittansicht des Kraftstoffinjektors, geschnitten entlang der Linie A-A in Fig.1; und

Fig.3

eine Schnittansicht des Kraftstoffinjektors, geschnitten entlang der Linie B-B in Fig.1.

Ausführungsform der Erfindung

[0018] In Fig.1 ist eine Schnittansicht des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors zu sehen, wobei der Schnitt senkrecht zu einer Längsmittelachse des Injektorkörpers 1 platziert wurde. In dieser Schnittansicht verbindet eine Zulaufbohrung 2 einen kegelförmigen Druckanschluss 3 mit einem Ventilraum 4. Wie in Fig.1 zu erkennen ist, ist der Ventilraum 4 elliptisch ausgeführt. Um in axialer Richtung der Zulaufbohrung 2 eine vergrößerte Druckfläche zu erzeugen, ist diese fächerartig ausgebildet und erstreckt sich ausgehend von dem kegelförmigen Druckanschluss 3 unter dem Winkel α in Richtung Ventilraum 4. In der gezeigten Ausführungsform wird eine derartige Zulaufbohrung 2 erzeugt, indem drei einzelne Bohrungen im Injektorkörper 1 vorgenommen werden. Die erste Bohrung wird hierbei ausgehend vom kegelförmigen Druckanschluss 3 gerade in Richtung der Längsmittelachse des Injektorkörpers 1 geführt. Die beiden äußeren Bohrungen werden erzeugt, indem wiederum ausgehend vom Druckanschluss 3 um jeweils den halben Fächerwinkel α geschwenkt in Richtung Ventilraum 4 gebohrt wird. An ihrem Ende weist die Zulaufbohrung 2 zudem eine Abrundung 5 mit der Form eines konkav geformten Ringabschnitts auf, um in diesem Bereich die Strömungseigenschaften in den Ventilraum 4 zu verbessern. Des Weiteren weist die Zulaufbohrung 2 Kanten 6a-6d auf, welche aufgrund der Überschneidung der einzelnen Bohrungen zur Bildung der Zulaufbohrung 2 entstehen.

[0019] In den Figuren 2 und 3 sind weitere Schnittansichten des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors zu sehen, aus welchem insbesondere die Geometrie der Zulaufbohrung 2 hervorgeht.

Ansprüche

1. Kraftstoffinjektor für den Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einem Injektorkörper (1), bei welchem eine Zulaufbohrung (2) einen kegelförmigen Druckanschluss (3) mit einem Ventilraum (4) zur Zuführung von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff verbindet, wobei der Ventilraum (4) entlang einer Längsmittelachse des Injektorkörpers (1) und oberhalb einer Düsennadel platziert ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufbohrung (2) ausgehend von dem kegelförmigen Druckanschluss (3) entlang ihrer Erstreckung eine fächerartige Kontur mit einem Fächerwinkel (α) und einem veränderlichen Querschnitt in langlochähnlicher Form aufweist.

2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die fächerartige Kontur durch mindestens zwei Bohrungen gebildet ist, wobei sich die Mittelachsen der jeweils äußeren Bohrungen ausgehend von einer Verbindungsachse Druckanschluss (3)-Ventilraum (4) um jeweils den halben Fächerwinkel (α) geschwenkt in Richtung Ventilraum (4) erstrecken.

3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die fächerartige Kontur durch eine Vielzahl an Bohrungen gebildet ist, um einen langlochförmigen Querschnitt zu erhalten.

4. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die jeweils äußeren Bohrungen der fächerartigen Kontur der Zulaufbohrung (2) mit ihren Mittelachsen nicht außerhalb jeweils einer Tangente gleichen Winkels eines Querschnitts des Ventilraumes (4) liegen.

5. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die fächerartige Kontur der Zulaufbohrung (2) an ihrem dem Ventilraum (4) zugewandten Ende eine Abrundung (5) mit der Form eines konkav gekrümmten Ringabschnitts aufweist.

6. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Fächerwinkel (α) im Bereich von 20° bis 30° liegt.

7. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die fächerartige Kontur der Zulaufbohrung (2) in Richtung der Längsmittelachse des Injektorkörpers (1) eine Erstreckung im Bereich von 2mm bis 5mm aufweist.

8. Kraftstoffinjektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilraum (4) einen langlochförmigen oder elliptischen Querschnitt aufweist, wobei äußere, den Querschnitt definierende Bohrungen um einen Betrag von 0.1mm bis 0.2mm von der Längsmittelachse des Injektorkörpers (1) nach außen versetzt liegen.

Claims

1. Fuel injector for operating an internal combustion engine having an injector body (1), in which a feed bore (2) connects a conical pressure connection (3) to a valve space (4) in order to feed in highly pressurized fuel, the valve space (4) being positioned along a longitudinal centre axis of the injector body (1) and above a nozzle needle, characterized in that, starting from the conical pressure connection (3) and along its extent, the feed bore (2) has a fan-like contour with a fan angle (α) and a variable cross section in a form which is similar to a slot.

2. Fuel injector according to Claim 1, characterized in that the fan-like contour is formed by at least two bores, the centre axes of the respectively outer bores extending, starting from a pressure connection (3)/valve space (4) connecting axis, in the direction of the valve space (4) such that they are pivoted by in each case half the fan angle (α).

3. Fuel injector according to Claim 2, characterized in that the fan-like contour is formed by a multiplicity of bores, in order to obtain a slot-shaped cross section.

4. Fuel injector according to Claim 2 or 3, characterized in that the respectively outer bores of the fan-like contour of the feed bore (2) do not lie with their centre axes outside in each case one tangent of the same angle of a cross section of the valve space (4).

5. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that, at its end which faces the valve space (4), the fan-like contour of the feed bore (2) has a rounded portion (5) with the form of a concavely curved ring section.

6. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the fan angle (α) lies in the range from 20° to 30°.

7. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the fan-like contour of the feed bore (2) has an extent in the direction of the longitudinal centre axis of the injector body (1) in the range from 2 mm to 5 mm.

8. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the valve space (4) has a slot-shaped or elliptical cross section, outer bores which define the cross section lying offset to the outside from the longitudinal centre axis of the injector body (1) by a distance of from 0.1 mm to 0.2 mm.

Revendications

1. Injecteur de carburant pour le fonctionnement d'un moteur à combustion interne comprenant un corps d'injecteur (1), dans lequel un alésage d'amenée (2) relie un raccord de pression de forme conique (3) à un espace de soupape (4) pour l'alimentation de carburant à haute pression, l'espace de soupape (4) étant placé le long d'un axe médian longitudinal du corps d'injecteur (1) et au-dessus d'une aiguille de buse,
caractérisé en ce que l'alésage d'amenée (2) présente, à partir du raccord de pression de forme conique (3) le long de son étendue, un contour en forme d'éventail avec un angle d'éventail (α) et une section transversale variable de forme analogue à un trou oblong.

2. Injecteur de carburant selon la revendication 1,
caractérisé en ce que le contour en forme d'éventail est formé par au moins deux alésages, les axes médians de chacun des alésages extérieurs s'étendant, à partir d'un axe de connexion raccord de pression (3) - espace de soupape (4), dans la direction de l'espace de soupape (4) de manière pivotée autour du demi-angle d'éventail respectif (α).

3. Injecteur de carburant selon la revendication 2,
caractérisé en ce que le contour en forme d'éventail est formé par une pluralité d'alésages pour obtenir une section transversale en forme de trou oblong.

4. Injecteur de carburant selon la revendication 2 ou 3,
caractérisé en ce que les alésages extérieurs respectifs du contour en forme d'éventail de l'alésage d'amenée (2) ne se situent pas avec leurs axes médians en dehors d'une tangente respective de même angle d'une section transversale de l'espace de soupape (4).

5. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le contour en forme d'éventail de l'alésage d'amenée (2) présente au niveau de son extrémité tournée vers l'espace de soupape (4) un arrondi (5) ayant la forme d'une section annulaire de courbure concave.

6. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'angle d'éventail (α) est de l'ordre de 20° à 30°.

7. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que le contour en forme d'éventail de l'alésage d'amenée (2) présente, dans la direction de l'axe médian longitudinal du corps d'injecteur (1), une étendue de l'ordre de 2 mm à 5 mm.

8. Injecteur de carburant selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisé en ce que l'espace de soupape (4) présente une section transversale en forme de trou oblong ou elliptique, des alésages extérieurs définissant la section transversale se situant de manière décalée vers l'extérieur d'une distance de 0,1 mm à 0,2 mm depuis l'axe médian longitudinal du corps d'injecteur (1).

Zeichnung