DE102005008697B4

DE102005008697B4 - Kraftstoffinjektor mit Filtereinrichtung

Info

Publication number: DE102005008697B4
Application number: DE102005008697A
Authority: DE
Inventors: Maximilian Kronberger; Dejan Jovovic; Roman Brauneis
Original assignee: Vw Mechatronic & Co KG GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2005-02-25
Filing date: 2005-02-25
Publication date: 2007-01-04
Anticipated expiration: 2025-02-26
Also published as: DE102005008697A1; US7673817B2; WO2006089765A1; US20080164348A1

Abstract

Kraftstoffinjektor, insbesondere Pumpe-Düse-Injektor für einen Dieselmotor, mit
einem Injektorkörper (50), welcher mittels zwei Spannmuttern (10, 30) mit einem Düsenkörper (40) und einem Fußkörper (60) zusammengespannt ist, und
an einem Kraftstoffzulauf (52) des Injektorkörpers (50) ein Kraftstofffilter (20) vorgesehen ist, das bezüglich einer Längsrichtung (L) des Kraftstoffinjektors (1) zu den Spannmuttern (10, 30) versetzt angeordnet ist und selbständig von den Spannmuttern (10, 30) am Kraftstoffinjektor (1) ausgebildet ist, wobei
die Spannmutter (10) eine Düsenspannmutter (10) ist, die den Düsenkörper (40) mit dem Injektorkörper (50) außen zusammenspannt, und die Spannmutter (30) eine Fußspannmutter (30) ist, die den Fußkörper (60) mit dem Injektorkörper (50) außen zusammenspannt, und
das Kraftstofffilter (20) am Injektorkörper (50), sich in Längsrichtung (L) des Kraftstoffinjektors (1) an die Düsenspannmutter (10) anschließend, außen vorgesehen ist, und
ein Kraftstoffrücklaufanschluss (70), der als Fluidanschluss für einen Kraftstoffrücklauf (72) dient, am Injektorkörper (50), in Längsrichtung (L) des Kraftstoffinjektors...

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor, insbesondere einen Pumpe-Düse-Injektor, für Dieselmotoren mit einer Filtereinrichtung zum Filtrieren des durch den Kraftstoffinjektor einzuspritzenden Kraftstoffs, um vor allem die Einspritzöffnungen des Kraftstoffinjektors vor einem Verstopfen zu schützen.
Kraftstoffinjektoren weisen einen Düsenkörper und einen Injektorkörper auf, die mittels einer Spannhülse axial zu einer Baueinheit zusammengefasst sind. Je nach Bauart des Kraftstoffinjektors kann der Injektorkörper weiter unterteilt sein, wobei beispielsweise bei einem Pumpe-Düse-Injektor der Injektorkörper in einen Injektorkörper bzw. Federkörper oder Federhalter, und in einen Pumpenkörper aufgeteilt ist, der ein Steuerventil meist seitlich auskragend aufweist. Federkörper und Pumpenkörper werden ebenfalls von der Spannhülse zusammengespannt. Andere Kraftstoffinjektoren mit mehr- oder einteiligem Injektorkörper finden sich im Stand der Technik, wobei die Spannhülse die Hauptbestandteile des Kraftstoffinjektors miteinander zusammenspannt. Der Kraftstoffinjektor ist in ein Gehäuse einer Brennkraftmaschine, meist einem Zylinderkopf, einsetzbar und versorgt die Brennräume der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff.
Der vom Kraftstoffinjektor geförderte Kraftstoff (Pumpe-Düse-Konzept) oder der unter Hochdruck stehende, durch den Kraftstoffinjektor hindurch geförderte Kraftstoff (Common-Rail-Konzept) gelangt innerhalb des Kraftstoffinjektors über Leitungen zum Düsenkörper und wird dort nach Überschreiten eines Düsennadelöffnungsdrucks über Düsenöffnungen in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.
Da der Kraftstoff niemals völlig frei von Teilchenverunreinigungen sein kann, z. B. aufgrund von Spänen und Staub im Zylinderkopf, und um daher die sehr kleinen Düsenöffnungen im Düsenkörper vor Verstopfungen zu schützen und daraus folgende Einspritzmengenveränderungen sowie ungenaue Einspritzstrahlcharakteristiken zu vermeiden, ist es notwendig, den vom Kraftstoffinjektor einzuspritzenden Kraftstoff zu filtern und so das Risiko einer Verstopfung zu verhindern bzw. zu minimieren.

Hierbei sind im Stand der Technik im Bereich eines ringförmigen Kraftstoffzulaufs zum Kraftstoffinjektor in einer Düsenspannmutter, vergleichsweise große Bohrungen vorgesehen, die zu einer zum Steuerventil gelangenden Zuleitung innerhalb des Kraftstoffinjektors führen. Die Bohrungen der Düsenspannmutter sind hierbei am Umfang der Düsenspannmutter gleichmäßig verteilt, wobei in Umfangsrichtung um die Bohrungen herum ein in der Düsenspannmutter festgelegter ringförmiger Filter eingesetzt ist.

Die US 4 618 095 offenbart einen Pumpe-Düse-Injektor mit einem elektromagnetisch betätigtem Steuerventil, wobei die Hauptkomponenten des Injektors von einer einzigen Spannmutter zusammengespannt werden, die an ihrem einem Düsennadelsitz entfernten Längsende eine Ringnut für einen O-Ring zum Abdichten gegenüber einem Zylinderkopf, und einen am Längsende ausgebildeten Kragen aufweist, der einen Kraftstofffilter in Position hält.

Die DE 40 00 044 A1 offenbart einen Pumpe-Düse-Injektor, wobei ein Injektorkörper und ein Fußkörper von einer Spannmutter zusammengespannt werden, die innen Ringvorsprünge für das Einlegen von Dichtungen und außen Ringnuten für O-Ringe aufweist, wobei mit einem Zylinderkopf ein von einem Zuflussbereich fluidisch getrennter Abflussbereich für den Injektor entsteht.

Ferner offenbart die DE 197 52 834 A1 eine Düsenspannmutter, welche eine Filterfunktion ohne zusätzlich eingesetzten Ringfilter realisiert. In einem Zulaufbereich an der Düsenspannmutter sind eine Vielzahl von Filterbohrungen vorgesehen, die dabei in mehreren Reihen gleichmäßig über den Umfang der Düsenspannmutter verteilt angeordnet sind. Der Durchmesser der Filterbohrungen beträgt vorzugsweise 30 bis 90μm und die Filterbohrungen sind bevorzugt konisch ausgebildet. Ferner ergibt sich bei einer bevorzugten Herstellungsweise mittels eines gepulsten Elektronen- oder Laserstrahls eine schraubenlinienförmige Reihe von Filterbohrungen in Umfangsrichtung in der Umfangswand der Düsenspannmutter.

Da eine Spannhülse an einem Kraftstoffinjektor hohen thermischen (–40°C bis 150°C) und hohen mechanischen Belastungen (Vibrationsbelastung durch einen im Kraftstoffinjektor arbeitenden Piezostack) ausgesetzt ist, sollte diese möglichst keine Sollbruchstellen aufweisen, damit eine Dauerhaltbarkeit einer solchen Spannhülse gewährleistet ist. Darüber hinaus ist eine Spannhülse mit in Umfangsrichtung ohne Unterbrechung ausgestalteter Umfangswand bei gleicher Festigkeit schlanker zu konstruieren, was innerhalb eines Zylinderkopfs weniger Platz notwendig macht. Ferner besteht bei einer Spannhülse mit integraler Filterfunktion das Problem, dass Spannhülse und Filter aus demselben Material gefertigt sind. Dies macht einerseits einen Kompromiss bei der Bearbeitung der Spannhülse bzw. des Filters notwendig, da die Spannhülse andere Voraussetzungen für deren Bearbeitung hat, als der in ihr vorgesehene Filter. Andererseits muss ein Kompromiss bei den geeigneten Materialien gefunden werden, da unterschiedliche Anforderungen an diese existieren. So soll der Filter eine möglichst gute Filtrierfunktion zur Verfügung stellen, wohingegen die Spannhülse eine möglichst dauerhafte, feste Verbindung zwischen den Hauptkomponenten des Kraftstoffinjektors zur Verfügung stellen muss. Hierbei ist das Hauptaugenmerk auf die Integrität des Kraftstoffinjektors gerichtet, sodass meist Abstriche am Filter gemacht werden müssen.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung einen verbesserten Kraftstoffinjektor zur Verfügung zu stellen, der insbesondere dauerhaft haltbar und dauerhaft funktionstüchtig ist. Ferner ist es eine Aufgabe der Erfindung, einen einfachen und kostengünstigen Kraftstofffilter für einen Kraftstoffinjektor, insbesondere für einen Pumpe-Düse-Injektor, bereitzustellen, ohne dass die Funktionsfähigkeit einer Spannhülse, insbesondere einer Düsenspannmutter, beeinträchtigt ist.

Die Aufgabe der Erfindung wird mittels eines Kraftstoffinjektors gelöst, dessen Spannhülsen nur noch Aufgaben wahrnehmen, die neben einer äußerlichen Gestaltung für das Vorsehen einer Abdichtung zwischen Kraftstoffinjektor und einem Zylinderkopf der gegenseitigen Verspannung von Hauptkomponenten des Kraftstoffinjektors dienen. Sekundäraufgaben, wie eine Filtrierung bzw. ein Kraftstoffzu- oder -rücklaufanschluss, sind separat von den Spannhülsen vorgesehen. Insbesondere wird hierbei ein Kraftstoffinjektor mit einer Düsenspannmutter realisiert, die keine Filterein- bzw. -vorrichtung enthält, und am Kraftstoffinjektor räumlich unabhängig von der Düsenspannmutter ein Kraftstofffilter an einem Injektorkörper vorgesehen ist. Ferner wird die Aufgabe der Erfindung mittels einer Spannhülse, insbesondere einer Fußspannmutter, gelöst, die keine Ein- bzw. Vorrichtung für einen Kraftstoffrücklaufanschluss enthält. Der Kraftstoffrücklaufanschluss ist hierbei räumlich getrennt von der Fußspannmutter ausgebildet.

Durch das Auftrennen von Primär- (gegenseitiges Verspannen der Hauptkomponenten des Kraftstoffinjektors) und einer Sekundäraufgabe (Filtrierung des zulaufenden Kraftstoffs bzw. Anschlusseinrichtung für einen Kraftstoffzu- bzw. -rücklauf) von Spannhülsen ist es möglich, die entsprechende Spannhülse ganz nach ihrer Primäraufgabe auszulegen, zu gestalten und zu bearbeiten; was ebenfalls auch für das Bauteil gilt, welches die ausgegliederte Sekundäraufgabe übernimmt. Hierbei ist eine Optimierung der Materialien und daher auch eine Optimie rung der Bearbeitungsmethoden für das jeweilige Werkstück möglich.

Im Einzelnen nimmt hierbei die Düsenspannmutter – neben der Abdichtungsaufgabe für den Kraftstoffinjektor gegenüber einem Brennraum einer Brennkraftmaschine – nur die Aufgabe des Zusammenspannens eines Düsenkörpers mit dem Injektorkörper wahr, wodurch die Düsenspannmutter in Bezug auf diese Aufgabe und in Bezug auf die im Einsatz des Kraftstoffinjektors herrschenden Bedingungen ausschließlich auslegbar ist. In Bezug auf die Abdichtungsaufgabe zwischen Kraftstoffinjektor und Brennraum ist die Düsenspannmutter in ihrer inneren Struktur nicht verändert; es muss hierfür nur außen an der Düsenspannmutter eine Dichtfläche zur Verfügung stehen. Eine die Filterfunktion zur Verfügung stellende Filterhülse kann ebenfalls ganz auf ihre Filtrierfunktion und ihre späteren Einsatzbedingungen ausgelegt werden.

Selbiges gilt für die Dimensionierung der Fußspannmutter, die ganz auf deren mechanische und thermische Belastung zugeschnitten werden kann, und auch auf einen Kraftstoffrücklaufanschluss, welcher den hierfür notwendigen Aufgaben und herrschenden Bedingungen anpassbar ist.

Bei der Erfindung sind am Kraftstoffinjektor zwei getrennt voneinander angeordnete Spannhülsen, eine Düsenspannmutter und eine Fußspannmutter, vorgesehen, wobei die Düsenspannmutter den Düsenkörper mit einem Injektorkörper (auch Federhalter oder Federkörper genannt) des Injektors aneinander festgelegt verbindet, und die Fußspannmutter den Injektorkörper mit einem Fußkörper des Injektors aneinander festgelegt verbindet. Hierbei ist zwischen den beiden Spannhülsen eine Kraftstofffilterhülse zum Filtrieren des zufließenden Kraftstoffs am Injektorkörper und eine Kraftstoffrücklaufhülse zum Fluidanschluss für einen Kraftstoffrücklauf ebenfalls am Injektorkörper vorgesehen. Bevorzugt ist hierbei die Kraftstofffilterhülse zur Düsenspannmutter direkt benachbart vor gesehen, wohingegen die Kraftstoffrücklaufhülse benachbart zum Fußkörper vorgesehen ist.

Die beiden Spannhülsen weisen eine hohe Festigkeit auf, da an bzw. in diesen keine weitere Vorrichtungen bzw. Einrichtungen vorgesehen werden müssen, die andere Aufgaben übernehmen, da diese Aufgaben von der Kraftstofffilterhülse bzw. der Kraftstoffrücklaufhülse übernommen werden. Hierbei kann die Düsenspannmutter aus einem anderen Material als die Kraftstofffilterhülse bzw. die Fußspannmutter aus einem anderen Material als die Kraftstoffrücklaufhülse hergestellt werden. Dies hat den großen Vorteil, dass eine getrennte Bearbeitung der Bauteile und somit der durch die Bauteile erzielbaren Ergebnisse möglich ist.

Es ist zum Beispiel bei der Kraftstofffilterhülse nicht mehr notwendig, darauf zu achten, in wieweit eine Spannhülse mit Filterbohrungen durch die Filterbohrungen geschwächt wird, sodass bei der erfindungsgemäßen Kraftstofffilterhülse im Vergleich mit einer Düsenspannmutter mit Filterbohrungen, ein größerer Öffnungsquerschnitt für den durchfließenden Kraftstoff bereitgestellt werden kann. Hierbei ist ein Ringspalt zwischen Kraftstofffilterhülse und Injektorkörper auf die Abmaße der Filterbohrungen abgestimmt, wobei dieser entweder in einem ähnlichen Bereich wie die Durchmesser der Kraftstoffbohrungen liegt, sodass der Ringspalt ebenfalls als Kraftstoffzulauf mit Filterfunktion genutzt werden kann, oder der Ringspalt kleiner als die Filterbohrungen ist, sodass zwar ebenfalls eine Filterfunktion mit Zuflussfunktion gewährleistet ist, aber nicht mehr in einem solchen Ausmaß wie im vorherigen Beispiel. Bevorzugt ist jedoch der Ringspalt zwischen Filterhülse und Injektorkörper im Bereich eines Durchschnittsdurchmessers der Filterbohrungen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen der Kraftstofffilterhülse und der Kraftstoffrücklaufhülse und zwischen der Kraftstoffrücklaufhülse und der Fuß spannmutter jeweils eine Dichteinrichtung, insbesondere ein O-Ring, vorgesehen. Diese O-Ringe liegen im eingebauten Zustand des Kraftstoffinjektors an entsprechenden kreisringförmigen Dichtflächen im Zylinderkopf an, sodass zwischen dem Kraftstoffinjektor und dem Zylinderkopf jeweils zwei getrennte kreisringförmige Kraftstoffführungsbereiche ausgebildet sind, die einerseits großzügig ausgelegt werden können und andererseits räumlich voneinander getrennt sind. Dies ermöglicht es, zu jedem Betriebspunkt des Kraftstoffinjektors, dem Kraftstoffinjektor ausreichend Kraftstoff zu- bzw. vom Kraftstoffinjektor abzuführen, ohne dass der Kraftstoffinjektor gegen zu viel Fluidwiderstand im Zu- bzw. Rücklauf gegenarbeiten muss.

Darüber hinaus wird durch eine separate Ausbildung der Kraftstofffilterhülse und der Fußspannmutter ein Verquetschen und ein Verklemmen der O-Ringe bei einem Schrägsitz des Kraftstoffinjektors im Zylinderkopf vermieden. Ferner ist der Kraftschluss am Dichtring, der den Kraftstoffzulauf abdichtet, von den stirnseitigen Aufsitzflächen des Kraftstoffinjektors am Zylinderkopf entkoppelt, was die Dauerhaltbarkeit der Dichteinrichtung erhöht und sie beim Einbau gegenüber Beschädigungen unempfindlich macht.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Filterbohrungen in einer Spirale mit 5,21 Umläufen in Umfangsrichtung in die Kraftstofffilterhülse eingebracht, wobei je Umdrehung 144 Filterbohrungen vorgesehen sind, sodass sich eine Anzahl von 750±1 Filterbohrungen ergibt, die bei der erfindungsgemäßen Ringraumausbildung des Kraftstoffzulaufs alle bzw. nahezu alle eine Filteraufgabe übernehmen. Ein bevorzugter Durchmesser einer jeweiligen Filterbohrung beträgt 75μm, wobei eine Toleranz von –25μm bis +15μm vorgesehen ist. Ein bevorzugter Werkstoff für die erfindungsgemäße Kraftstofffilterhülse ist 42CrMo4.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist eine Umfangswand der Kraftstofffilterhülse im Profil L-förmig, was bei einem erfindungsgemäß ringförmig vorgesehenen Kraftstoffführungsbereich ein gutes Strömungsverhalten des Kraftstoffs beim Zulaufen und Absteuern (Schockwellen im Kraftstoff) ergibt, wodurch Erosionsschäden im Zylinderschaft vermieden werden können.

Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 einen düsenseitigen Abschnitt eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors mit einer zwischen zwei Spannmuttern angeordneten Kraftstofffilterhülse; und
2 die Kraftstofffilterhülse aus 1 in einer vergrößerten Darstellung, sowie eine Ausschnittsvergrößerung Y der Kraftstofffilterhülse.
Der in 1 dargestellte, brennraumseitige Abschnitt eines Kraftstoffinjektors 1 ist ein Abschnitt eines Pumpe-Düse-Injektors, wobei sich die folgenden Ausführungen nicht ausschließlich auf einen Pumpe-Düse-Injektor beziehen sollen, sondern ausdrücklich andere Kraftstoffinjektoren umfassen soll, wie zum Beispiel Kraftstoffinjektoren für Common-Rail-Systeme.
Der sich in einer Längsrichtung L erstreckende, in 1 dargestellte Kraftstoffinjektor 1 ist in ein Gehäuse 2 einer Brennkraftmaschine, insbesondere in einen Zylinderkopf 2 eingesetzt, wobei der Zylinderkopf 2 an einer Längsseite des Kraftstoffinjektors 1 ausschnittsweise vergrößert und nur schematisch dargestellt ist. Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor 1 weist dabei einen Düsenkörper 40 und einen Injek torkörper 50 auf, der bei dieser Ausführungsform als Federkörper 50 bzw. Federhalter 50 ausgebildet ist, und an den sich ein Fußkörper 60 anschließt. Andere Ausführungsformen des Kraftstoffinjektors 1 sind natürlich möglich, wobei der Injektorkörper 50 und der Fußkörper 60 zum Beispiel auch im Wesentlichen einstückig ausgebildet sein können.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Düsenkörper 40 mittels einer Düsenspannmutter 10 am Injektorkörper 50 lösbar axial gegeneinander mit ihm verspannt festgelegt. Ferner ist der Injektorkörper 50 mittels einer Fußspannmutter 30 am Fußkörper 60 lösbar, axial gegeneinander mit ihm verspannt festgelegt.
Der Fußkörper 60 weist hierbei einen in einem Pumpengehäuse axial geführten Pumpenkolben auf, der von einem Stößel und einem Nocken einer Nockenwelle entgegen einer Rückstellkraft einer Feder axial hin- und hergehend bewegt wird (in den Figuren nicht dargestellt). Ferner weist der Fußkörper 60 ein Steuerventil auf, das mittels eines Steuerkolbens einen Kraftstoffdurchfluss durch einen Zulaufkanal, der innerhalb des Kraftstoffinjektors 1 ausgebildet ist, in Übereinstimmung mit einer Position des Pumpenkolbens steuert (ebenfalls nicht dargestellt). Bevorzugt ist hierbei das Steuerventil mittels eines Piezoantriebs betätigt.
Der in den Figuren nicht dargestellte Kraftstoffzulaufkanal des Kraftstoffinjektors 1 wird von einem bevorzugt als Ringraum ausgebildeten Kraftstoffzulauf 52 mit Kraftstoff versorgt. Hierbei ist der Kraftstoffzulauf 52, ebenfalls wie ein weiter unten erläuterter Kraftstoffrücklauf, als um den Kraftstoffinjektor 1 vollständig herumlaufender Ringraum ausgebildet. Andere Ausführungsformen des Kraftstoffzulaufs 52 bzw. des Kraftstoffrücklaufs sind natürlich ebenso möglich. So ist es denkbar, den entsprechenden Ringraum nicht vollständig umlaufend, sondern nur teilweise umlaufend vorzusehen. Darüber hinaus ist es möglich, den Kraftstoffzulauf 52 bzw. den Kraftstoffrücklauf einfach als radial nach innen in den Kraftstoffinjektor 1 weisende Bohrung vorzusehen.
Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform des Kraftstoffinjektors 1 ist um den Kraftstoffzulauf 52 ein als Hülse ausgebildeter Kraftstofffilter 20 vorgesehen. Hierbei ist das Kraftstofffilter 20 unabhängig von der Düsenspannmutter 10 vorgesehen. Bei der erfindungsgemäßen Ausführungsform schließt sich in Längsrichtung L des Kraftstoffinjektors 1 das Kraftstofffilter 20 direkt an die Düsenspannmutter 10 am Injektorkörper 50 an. Düsenspannmutter 10 und Kraftstofffilter 20 sind hierbei unabhängig voneinander am Kraftstoffinjektor 1 vorsehbar und werden sequentiell montiert. Hierbei wird zuerst das Kraftstofffilter 20 auf den Injektorkörper 50 geschoben, wonach dieser anschließend mit dem Düsenkörper 40 mittels der Düsenspannmutter 10 verschraubt wird.
Der als Ringraum ausgebildete Kraftstoffzulauf 52 ist hierbei bevorzugt als Ringausnehmung im Injektorkörper 50 vorgesehen. Möglich ist jedoch auch, den Kraftstoffzulauf 52 als Ringausnehmung im Kraftstofffilter 20 vorzusehen, sowie aus Ringausnehmungen zu bilden, die sich sowohl außen im Injektorkörper 50, als auch innen im Kraftstofffilter 20 befinden. Selbiges gilt für den Kraftstoffrücklauf, wobei hier jedoch in einer bevorzugten Ausführungsform der Ringraum nicht im Injektorkörper 50, sondern innen im entsprechenden Kraftstoffrücklaufanschluss vorgesehen ist.
Axial in Richtung auf den Fußkörper 60 zu schließt sich an das Kraftstofffilter 20, abgesehen von einem Dichtring 80, ein Kraftstoffrücklaufanschluss 70 an. Dieser Kraftstoffrücklaufanschluss 70 ist durch eine Hülse gebildet, die als Anschluss für einen Rücklauf des Kraftstoffs durch den Zylinderkopf dient. Hierfür weist der Zylinderkopf eine Rücklaufbohrung (in den Figuren nicht dargestellt) auf, durch welche der Kraftstoff abfließen kann. In einer ähnlichen Art und Weise ist im Zylinderkopf 2 eine Zulaufbohrung auf Höhe des Kraftstoffzulaufs 52 des Kraftstofffilters 20 vorgesehen.
Wiederum axial in Richtung auf den Fußkörper 60 zu schließt sich an den Kraftstoffrücklaufanschluss 70 die Fußspannmutter 30 an, die den Injektorkörper 50 mit dem Fußkörper 60 festlegt zusammenspannt.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Düsenspannmutter 10, das Kraftstofffilter 20, der Kraftstoffrücklaufanschluss 70 und die Fußspannmutter 30 als vier voneinander unabhängige, im Wesentlichen hülsenförmige, radial-symmetrische Bauteile ausgelegt. Ein funktionelles Verbinden der Einzelaufgaben dieser vier Teile ist natürlich möglich, worauf jedoch auf die unterschiedlichen Anforderungen beim Bearbeiten und im späteren Einsatzgebiet bzw. der späteren Einsatzaufgabe zu achten ist. So ist es beispielsweise möglich, das Kraftstofffilter 20 mit dem Kraftstoffrücklaufanschluss 70 einstückig auszubilden. Ferner ist es bei einer anderen Ausführungsform möglich, den Kraftstoffrücklaufanschluss 70 an der Fußspannmutter 30 vorzusehen. Nicht ratsam ist jedoch hingegen alle vier Bestandteile als ein einziges Bauteil vorzusehen da durch Filterbohrungen des Kraftstofffilters 20 die Struktur eines solchen Bauteils zu stark geschwächt würde. Beim Zusammenschalten von Bauteilen ist auf die entsprechenden Dichtungen bzw. Dichtflächen im Zylinderkopf 2 Rücksicht zu nehmen.
Im in 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel befindet sich zwischen dem Kraftstofffilter 20 und dem Kraftstoffrücklaufanschluss 70 ein Dichtring 80 und zwischen dem Kraftstoffrücklaufanschluss 70 und der Fußspannmutter 30 ebenfalls ein Dichtring 82, wobei die Dichtringe 80, 82 bevorzugt als O-Ringe ausgebildet sind. Die Dichtringe 80, 82 wirken im mit dem Zylinderkopf 2 montierten Zustand des Kraftstoffinjektors 1 mit einer jeweiligen Dichtfläche 90, 92 am Zylinderkopf 2 zusammen. Hierbei bilden sich zwei übereinander angeordnete Kraftstoffführungsbereiche 54, 74 zwischen Zylinderkopf 2 und Kraftstoffinjektor 1 aus. Der Kraftstoffführungsbereich 54 versorgt hierbei den Kraftstoffzulauf 52 (durch das Kraftstofffilter 20 hindurch) des Kraftstoffinjektors 1 mit Kraftstoff, und der Kraftstoffführungsbereich 74 erhält Kraftstoff vom Kraftstoffrücklauf 72 (durch den Kraftstoffrücklaufanschluss 70 hindurch) des Kraftstoffinjektors 1. Die beiden Kraftstoffführungsbereiche 54, 74 sind mittels des Dichtrings 80 gegeneinander fluidgedichtet, sodass zwischen den beiden Kraftstoffführungsbereichen 54, 74 keine direkte Fluidkommunikation stattfindet. Bevorzugt sind die beiden Kraftstoffführungsbereiche 54, 74 kreisringförmig ausgelegt, sodass, zusammen mit dem kreisringförmigen Kraftstoffzulauf 52 bzw. zusammen mit dem kreisringförmigen Kraftstoffrücklauf 72 eine, in Umfangsrichtung um den Kraftstoffinjektor 1 herum, umlaufende Fluidkommunikation möglich ist.
2 zeigt das erfindungsgemäße Kraftstofffilter 20 für den Kraftstoffinjektor 1, wobei das Kraftstofffilter 20 als Filterhülse bzw. Filterrohr ausgebildet ist.
Das Kraftstofffilter 20 weist eine Vielzahl von Filterbohrungen 22 auf, die in Umfangsrichtung um die Umfangswand 24 umlaufen und bevorzugt mit gleichem Abstand zueinander regelmäßig verteilt sind. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind hierbei die Filterbohrungen 22 in Umfangsrichtung der Umfangswand 24 als Spirale ausgebildet, die im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse L des Kraftstofffilters 20 angeordnet ist. Hierdurch entsteht ein Kraftstofffilter 20 der in einem Umfangsring perforiert ist. Bevorzugt ist dieser Umfangsring in einer Längsmitte des Kraftstofffilters 20 angeordnet. Andere Positionen sind natürlich, ebenso wie eine vollständige Perforation der Umfangswand über ihre gesamte Längserstreckung hinweg. Andere Ausführungsformen der Anordnung der Filterbohrungen 22 sind natürlich möglich. So ist es möglich, die Filterbohrungen 22 nicht als Spirale, sondern als Kreisringe in die Umfangswand 24 einzubringen, was je nach gewählter Methode des Einbringens der Filterbohrungen 22 mehr oder weniger vorteilhaft ist. Ferner ist es möglich, statt der im Kraftstofffilter 20 vorgesehenen Filterbohrungen 22 entsprechend dünne Filterschlitze vorzusehen, die längs und/oder quer und/oder diagonal verlaufen können.
Eine Umfangswand 24 des Kraftstofffilters 20 hat im Querschnittsprofil die Form eines L mit kurzem Schenkel, die im Detail Y der 2 vergrößert zu sehen ist.
Ferner sind im Detail Y der 2 drei Filterbohrungen 22 und ein Übergangsbereich der Umfangswand 24 vom langen Schenkel des L zum kurzen Schenkel des L zu sehen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Filterbohrungen 22 Zylinderbohrungen mit einem mittleren Durchmesser von 75μm. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung können diese Filterbohrungen 22 konisch sein, wobei bevorzugt der größere Durchmesser des Konus außen am Kraftstofffilter 20 vorgesehen ist.
Der Übergang vom langen zum kurzen Schenkel des L findet bevorzugt in einem 45°-Winkel statt, wobei der im Detail Y zu sehende Übergangsradius vom langen Schenkel des L zum kurzen Schenkel des L bevorzugt 0,4mm beträgt.
Die Herstellung der Filterbohrungen 22 des Kraftstofffilters 20 findet bevorzugt mittels eines gepulsten Elektronen- oder Laserstrahls statt, wobei je Puls eine Filterbohrung 22 herstellt wird. Hierbei wird das Kraftstofffilter 20 um seine eigene Längsachse L gedreht. Je nach Dauer und Intensität der Energiepulse lässt sich der Durchmesser, die Form und Ausbildung der Filterbohrungen 22 beeinflussen.
Bei der Herstellung der Filterbohrungen 22 ist darauf zu achten, dass nach einem Durchstoßen des Energiestrahls durch die Umfangswand 24 des Kraftstofffilters 20 hindurch, die gegenüberliegende Innenseite der Umfangswand 24 nicht beschädigt wird und eventuell dort schon vorhandene Filterbohrungen 22 verändert werden. Ferner kann es bei der Herstellung der Fil terbohrungen 22 notwendig sein auf eine Gratbildung an der Innenseite des Kraftstofffilters 20 zu achten und entsprechende Gegenmaßnahmen zu treffen. Dies kann zum Beispiel durch ein Unterlegmaterial geschehen, das zusätzlich bei dem Problem des Durchschlagens des Energiestrahls nützlich sein kann und entsprechende Beschädigungen an der gegenüberliegenden Innenwand verhindert. Darüber hinaus kann es bei der Herstellung der Filterbohrungen 22 des Kraftstofffilters 20 zu einer Gratbildung aufgrund einer Festsetzung von Bearbeitungsspänen auf der Außenoberfläche des Kraftstofffilters 20 kommen, welchem mittels einer Beschichtung des Kraftstofffilters 20 begegnet werden kann.

Claims

Kraftstoffinjektor, insbesondere Pumpe-Düse-Injektor für einen Dieselmotor, mit einem Injektorkörper (50), welcher mittels zwei Spannmuttern (10, 30) mit einem Düsenkörper (40) und einem Fußkörper (60) zusammengespannt ist, und an einem Kraftstoffzulauf (52) des Injektorkörpers (50) ein Kraftstofffilter (20) vorgesehen ist, das bezüglich einer Längsrichtung (L) des Kraftstoffinjektors (1) zu den Spannmuttern (10, 30) versetzt angeordnet ist und selbständig von den Spannmuttern (10, 30) am Kraftstoffinjektor (1) ausgebildet ist, wobei die Spannmutter (10) eine Düsenspannmutter (10) ist, die den Düsenkörper (40) mit dem Injektorkörper (50) außen zusammenspannt, und die Spannmutter (30) eine Fußspannmutter (30) ist, die den Fußkörper (60) mit dem Injektorkörper (50) außen zusammenspannt, und das Kraftstofffilter (20) am Injektorkörper (50), sich in Längsrichtung (L) des Kraftstoffinjektors (1) an die Düsenspannmutter (10) anschließend, außen vorgesehen ist, und ein Kraftstoffrücklaufanschluss (70), der als Fluidanschluss für einen Kraftstoffrücklauf (72) dient, am Injektorkörper (50), in Längsrichtung (L) des Kraftstoffinjektors (1) zur Fußspannmutter (30) benachbart, außen anliegt.
Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, wobei – abgesehen von Dichteinrichtungen (80, 82) – am Injektorkörper (50) an der Düsenspannmutter (10) das Kraftstofffilter (20), an diesem der Kraftstoffrücklaufanschluss (70) und an diesem wiederum die Fußspannmutter (30) in Längsrichtung (L) aneinandergereiht angeordnet sind.
Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei am Injektorkörper (50) zwischen Kraftstofffilter (20) und Kraftstoffrücklaufanschluss (70) ein Dichtring (80), und zur Fuß spannmutter (30) direkt benachbart ein Dichtring (82) vorgesehen ist, der bevorzugt zwischen Fußspannmutter (30) und Kraftstoffrücklaufanschluss (70) angeordnet ist, wobei die Dichtringe (80, 82) den Kraftstoffinjektor (1) abschnittsweise gegenüber einem Zylinderkopf (2) abdichten können.
Kraftstoffinjektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Kraftstoffzulauf (52) als ein um den Injektorkörper (50) im Wesentlichen vollständig umlaufender Ringraum ausgebildet ist, an den sich radial nach außen das Kraftstofffilter (20) anschließt, der als Einzelringhülse ausgebildet ist.
Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 4, wobei der als Ringraum ausgebildete Kraftstoffzulauf (52) bevorzugt mittels einer Ringausnehmung im Injektorkörper (50) oder mittels einer Ringausnehmung im Kraftstofffilter (20) gebildet ist.
Kraftstoffinjektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Kraftstoffrücklauf (72) als ein um den Injektorkörper (50) im Wesentlichen vollständig umlaufender Ringraum ausgebildet ist, an den sich radial nach außen der Kraftstoffrücklaufanschluss (70) anschließt, der als Einzelringhülse ausgebildet ist.
Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 6, wobei der als Ringraum ausgebildete Kraftstoffrücklauf (72) mittels einer Ringausnehmung im Injektorkörper (50) oder bevorzugt mittels einer Ringausnehmung im Kraftstoffrücklaufanschluss (70) gebildet ist.
Kraftstoffinjektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei zur Filtrierung eine Vielzahl von im Wesentlichen radial angeordneten Filterbohrungen (22) in einer Umfangswand (24) des Kraftstofffilters (20) vorgesehen sind, die in Umfangsrichtung der Umfangswand (24) bevorzugt in einer umlaufenden Spirale angeordnet sind und drei bis acht, bevorzugt vier bis sieben, insbesondere fünf bis sechs und insbesondere bevorzugt ca. 5,2 Umläufe in Umfangsrichtung des Kraftstofffilters (20) aufweisen.
Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 8, wobei das Kraftstofffilter (20) je Umlauf der Spirale 80 bis 200, bevorzugt 100 bis 180, insbesondere 120 bis 160 und insbesondere bevorzugt 144 Filterbohrungen (22) aufweist.
Kraftstoffinjektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei eine Spaltweite bzw. ein Durchmesser einer Filterbohrung (22) des Kraftstofffilters (20) 20 bis 90μm, bevorzugt 30 bis 80μm, insbesondere 40 bis 75μm und insbesondere bevorzugt 50 bis 70μm beträgt.
Kraftstoffinjektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei ein Querschnittsprofil der Umfangswand (24) des hülsenförmigen Kraftstofffilters (20) im Wesentlichen die Form eines L aufweist, wobei bevorzugt das freie Ende des längeren Schenkels an der unteren Spannmutter (10) ansitzt.
Kraftstoffinjektor gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Filterbohrungen (22) mittels eines Elektronen- oder eines Laserstrahls hergestellt werden, wobei der entsprechende Energiestrahl gepulst betrieben wird und je Puls eine Filterbohrung (22) herstellt.
Zylinderkopf oder Motor, insbesondere Dieselmotor, mit einem Kraftstoffinjektor (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.
Zylinderkopf oder Motor gemäß Anspruch 13, wobei mittels am Zylinderkopf (2) ausgebildeter Dichtflächen (90, 92) und der Anordnung der Dichtringe (80, 82) am Kraftstoffinjektor (1) zwischen Zylinderkopf (2) und Kraftstoffinjektor (1) zwei voneinander getrennte, ringförmige Kraftstoffführungsbereiche (54, 74) vorgesehen sind.