EP1395748B1 - Hochdruckdichtelement für injektoren - Google Patents

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EP1395748B1
EP1395748B1 EP02735073A EP02735073A EP1395748B1 EP 1395748 B1 EP1395748 B1 EP 1395748B1 EP 02735073 A EP02735073 A EP 02735073A EP 02735073 A EP02735073 A EP 02735073A EP 1395748 B1 EP1395748 B1 EP 1395748B1
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EP
European Patent Office
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sealing element
injector
pressure chamber
pressure
insert part
Prior art date
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EP02735073A
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EP1395748A1 (de
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Siegfried Ruthardt
Tibor Bauer
Wolfgang Ballerstedt
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/16—Sealing of fuel injection apparatus not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/003—Valve inserts containing control chamber and valve piston

Definitions

  • Fuel injection systems for air-compressing internal combustion engines come today injection systems with high-pressure accumulation space (Common Rail) are used.
  • the Fuel injection systems further include injectors for injecting fuel into the combustion chambers of the internal combustion engine, the in the fuel injection system prevailing pressures in terms of tightness and material resistance.
  • annular sealing elements are used on injectors with which a seal of the high pressure area of the injector against low areas Pressure of the injector is made. Will the pressure level in fuel injection systems for generating a higher thermodynamic efficiency of the internal combustion engine raised, the demands on the sealing elements of the Fuel injector.
  • EP-A 0 483 770 relates to a high-pressure sealing system for the control valve of an electromagnetic Fuel injection valve for internal combustion engines.
  • This high pressure seal system comprises a sealing ring made of a deformable material between a pair of substantially parallel surfaces of the valve body and a Hollow body is compressed. These surfaces are with a high degree of precision edited in order to achieve a minimum margin.
  • a fuel injection valve for high-pressure injection.
  • the High-pressure injection is used in self-igniting internal combustion engines and the Control of injection includes a solenoid valve.
  • a control circuit is provided which is in a first circuit part and a split second circuit part.
  • the second circuit part is of the first circuit part, which together serves to control multiple injectors, separated on each arranged individual injection valve.
  • the housing is clipped onto the fuel injection valve and traversed inside the fuel for cooling.
  • a sealing ring made of bronze-reinforced Teflon and a metallic support ring are inserted between the housing and a recessed in this insert below the control room.
  • the support ring of metallic material is required to improve the sealing effect of the bronze reinforced Teflon ring and to prevent the extrusion of the bronze reinforced Teflon ring.
  • appropriate measures must be taken.
  • a further injection valve according to the preamble of claim 1 is shown in WO 99 37 909 A. Presentation of the invention
  • the solution according to the invention can be compared to that of the prior art known solution on the one hand to save a component and on the other hand in the pressure chamber prevailing pressure at high pressure loading e.g. via the inlet from the high-pressure collecting chamber (Common rail) to support the sealing force of the sealing element deploy.
  • the sealing element according to the proposed invention frictionally by means of a press fit on a recessed in the injector housing of the fuel injector Shrunk insert is a manufacturing technology particularly easy to produce solution given.
  • the sealing element Due to the one-piece design of the sealing element can be an uncomplicated installation be achieved; In addition, this offers by means of a press fit on the lateral surface of the insert part fastenable sealing element a Abdichtpotential, which also further pressure level increases withstand in the fuel injector of fuel injection systems, so that as well at further increasing pressures, the sealing of the high pressure region of the pressure chamber is ensured at the fuel injector.
  • the sealing of the high-pressure region of the fuel injector is preferably carried out with a Press fit between the sealing element inner diameter and valve element / ram / or Nozzle needle OD differences between 0.04 to 0.15 mm.
  • Figure 1 is a longitudinal section through the components of a fuel injector and the Injector housing to remove.
  • the representation according to FIG. 1 can be taken from that in a fuel injection system inserted fuel injector 1 for injecting fuel an injector 2 includes.
  • the injector housing 2 of the fuel injector 1 contains a pressure chamber 3, from whose pressure chamber bottom 5 extends from a bore 6 through the injector housing 2.
  • the bore 6 is penetrated by a rotationally symmetrical insert part 7.
  • the insert 7 may in its axial extent of a cylindrical cross section in go over a frusto-conical tapered paragraph. Between the circumference 8 of the insert 7 and the wall of the bore 6 is required for assembly reasons Annular gap 18.
  • an injection valve member 26 for example formed as a valve piston shown in Figure 1, received in accordance with of the double arrow shown in Figure 1, reference numeral 47, a vertical Lifting movement for opening / closing of injection openings, not shown in Figure 1 at the combustion chamber end of the fuel injector 1 is used.
  • the formed in the interior of the injector 2 pressure chamber 3 is except through the Pressure chamber bottom 5 bounded by the wall 4 of the injector 2.
  • the pressure chamber 3 is a high-pressure inlet 21 shown in dashed lines, which at an estuarine point 20 opens into the pressure chamber 3, with the high pressure port 22 of the high pressure source in connection.
  • the mouth 20 of the high pressure inlet 21 is preferred at a strength-optimized location of the wall 4 of the pressure chamber 3 in the interior the injector housing 2.
  • a sealing element 9 is received, which by the in the pressure chamber 3 prevailing high pressure on the one edition 17 forming Pressure chamber bottom 5 is pressed.
  • the pressure prevailing in the pressure chamber 3 high pressure acts on the integrally formed sealing element 9 at the first annular surface 12, which represents the effective hydraulic pressure for the upcoming hydraulic pressure force.
  • the sealing element 9 is preferably formed in one piece and of annular shape.
  • the integrally formed sealing element 9 is connected by a non-positive connection 14, for example a press fit, received on the circumference 8 of the insert part 7.
  • the Press fit 14 is made by differences in the inner diameter of the one-piece formed sealing element 9 and the outer diameter of the insert 7 causes which can be between 0.04 to 0.15 mm.
  • the one-piece ring element which is preferably made of metallic material or an alloy of metallic materials exists, it can be shrunk onto the circumference 8 of the insert part 7.
  • the integrally formed sealing element 9 may e.g. made of aluminum or an aluminum alloy consist.
  • Between the peripheral surface 8 of the insert part 7 and the inner diameter the one-piece sealing element 9 made of metallic material can be a non-positive Connection in the form of a press fit 14 by cold pressing of the metallic Material manufactured sealing element 9 on the peripheral surface 8 of the insert part 7 done.
  • a corresponding radial force which the strength of the press fit 14 between insert 7 and integrally formed Sealing element 9 determined.
  • the sealing element 9 has a first annular surface 12 which is the Assigns pressure chamber 3 and another, the pressure chamber bottom 5 zu josde second ring surface.
  • the pressure chamber bottom acts as a support 17 which a between the peripheral surface 8 of the insert part 7 and the bore 6 within the injector 2 required for assembly reasons Annular gap 18 sealing closes.
  • the sealing effect of the sealing element 9 is determined by the increased in the pressure chamber 3 pending fuel pressure, since in the pressure chamber. 3 prevailing pressure in the direction 19 (see illustration according to Figure 2), the sealing element 9 acted upon in the direction of the pressure chamber bottom 5 of the pressure chamber.
  • the control chamber 25 is on the one hand by the insert part 7 and on the other hand by a in this guided valve component 26, for example, designed as a valve piston can be limited.
  • a in this guided valve component 26 may have a contour 26.1 exhibit.
  • a frusto-conical Form area 26.2 which has a complementarily shaped conical area 27.1 at the outlet 27 on the outlet side of the control chamber 27 cooperates.
  • From the control room 25 extends from a drain 27, in which a flow restrictor 28 is received is.
  • the outlet throttle 28, via which upon actuation of a here designed as a spherical body Closing element 29 a pressure relief of the control chamber 25 is brought about is on End of the expiration 27 arranged. That the outlet throttle 28 releasing or closing Schliesselement 29 is partially surrounded by a molding 30, which at a lower end face of an anchor part 31 of a magnet arrangement for actuating the fuel injector 1 is arranged.
  • the anchor part 31 is formed integrally and comprises a bolt part and a plate-shaped configured part.
  • the fastening screw 33 is screwed into an internal thread 45 of the injector housing 2 and is located at an upper End face 32 of the insert part 7 at.
  • anchor member 31 of the actuator assembly is acted upon by a spring element 35, which is guided in a sleeve.
  • the sleeve 35 surrounding the spring element is surrounded by a magnetic coil 36, the in turn can be accommodated in a magnet sleeve 37.
  • On the outer peripheral surface the magnet sleeve 37 is an annular projection 38 formed on which a union nut 39 is applied.
  • the magnet sleeve 37 is screwed through the union nut 39 with an external thread 40 on the outside of the injector 2 of the Fuel injector 1 causes.
  • the integrally formed armature part 31 of the actuator assembly is partially in one Insert sleeve 41 out, with the interposition of a spacer ring 42 via the magnet sleeve 38 is fixed, which in turn via the union nut 39 on the external thread 40 of the injector 2 is fixed.
  • an O-ring Made of elastic material executable sealing element 43 is between the magnet sleeve 38 and the injector housing 2, which are connected to each other via the union nut 39.
  • a Bore 44 is formed, which via a connection not shown here with the high pressure port 22 is the high-pressure source of the fuel injector 1 in fluid communication and a nozzle space also not shown in Figure 1, which is also not shown Injector valve member surrounds, acted upon by high pressure fuel.
  • the injection valve member serving as a nozzle needle with the combustion chamber side seat may be formed, is actuated by a pressure relief of the control chamber 25, the by the by means of the fixing screw 33 in the injector 2 fixed insert part. 7 on the one hand and by the valve component 26 on the other hand limited.
  • the pressure relief / pressurization the control chamber 25 is effected by an actuation of the solenoid valve arrangement, e.g. via the energization of the solenoid coil 36.
  • FIG. 2 shows a reproduction of the detail Z according to FIG. 1 on an enlarged scale.
  • the sealing element 9 On the circumference 8 of the fixed by means of the fastening screw 33 in the injector 2 insert part 7, the sealing element 9 by a frictional connection 14 in shape attached to a press fit.
  • sealing element 9 causes a pressing of the metallic or alloys of metallic materials existing sealing element 9 to the pressure chamber bottom 5, i. is an increase in sealing force between the insert 7 and the injector 2 low.
  • Outer diameter of the sealing element 9 is identified by reference numeral 10, while the inner diameter 11, with the outer diameter of the insert 7, the non-positive connection 14 in the form of a press fit causes, and the outer diameter 10 opposite.
  • annularly shaped sealing element. 9 for sealing the annular gap 18 between insert 7 and the bore 6 within the Injector 2 chamfers 15 and 16 may be formed.
  • the Shape may be shaped such that the end face of the valve component 26 has a frustoconical Section 26.2, with a complimentarily formed drain cone. 27 of the sequence 27 protrudes. On the outer circumferential surface of the valve component 26 one or more annular grooves, as shown in Figure 2, are formed.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine. Der Injektor (1) umfasst ein Injektorgehäuse (2), in welchem einer ein Einsatzteil (7) umschliessende Druckkammer (3) ausgebildet ist. Diese ist über einen Hochdruckzulauf (21) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff befüllbar. Über die Druckkammer (3) wird ein Steuerraum (25) druckbeaufschlagt, der von den im Injektorgehäuse (2) in einer Bohrung (6, 46) fixierten Einsatzteil (7) und einer Ventilkomponente (26) begrenzt wird. Die Ventilkomponente (26) ist innerhalb des Einsatzteiles (7) eine Hubbewegung (47) ausführend bewegbar. Am Umfang (8) des Einsatzteiles (7) ist ein einteiliges, metallisches Dichtelement (9) in kraftschlüssiger Verbindung (14) aufgenommen. Das Dichtelement (9) ist dem in der Druckkammer (3) herrschenden Hochdruck ausgesetzt.

Description

Technisches Gebiet
Bei Kraftstoffeinspritzsystemen für luftverdichtende Verbrennungskraftmaschinen kommen heute Einspritzsysteme mit Hochdrucksammelraum (Common Rail) zum Einsatz. Die Kraftstoffeinspritzsysteme umfassen ferner Injektoren zum Einspritzen von Kraftstoff in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine, die den im Kraftstoffeinspritzsystem herrschenden Drücken hinsichtlich Dichtigkeit und Materialfestigkeit standhalten müssen. Zu diesem Zweck werden an Injektoren ringförmige Dichtelemente eingesetzt, mit denen eine Abdichtung des Hochdruckbereiches des Injektors gegenüber Bereichen niedrigen Druckes des Injektors vorgenommen wird. Wird das Druckniveau in Kraftstoffeinspritzsystemen zur Erzeugung eines höheren thermodynamischen Wirkungsgrades der Verbrennungskraftmaschine angehoben, steigen auch die Anforderungen an die Dichtelemente des Kraftstoffinjektors.
Stand der Technik
EP-A 0 483 770 betrifft ein Hochdruck-Dichtungssystein für das Steuerventil eines elektromagnetischen Brennstoffeinspritzventils für Verbrennungsmotoren. Dieses Hochdruckdichtungssystem umfasst einen Dichtungsring aus einem deformierbaren Material, der zwischen einem Paar von im wesentlichen parallelen Flächen des Ventilkörpers und eines Hohlkörpers zusammengedrückt ist. Diese Flächen sind mit einem hohen Grad an Präzision bearbeitet, um einen minimalen Spielraum zu erzielen.
DE 196 19 523 A1 bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil für Hochdruckeinspritzung. Gemäß dieser Lösung wird ein Kraftstoffeinspritzventil vorgeschlagen, das zur Hochdruckeinspritzung bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen eingesetzt wird und zur Steuerung der Einspritzung ein Magnetventil umfaßt. Zur Ansteuerung dieses Magnetventils ist eine Steuerschaltung vorgesehen, die ist in einen ersten Schaltungsteil und einen zweiten Schaltungsteil aufgeteilt. Das zweite Schaltungsteil ist vom ersten Schaltungsteil, der gemeinsam zur Steuerung von mehreren Einspritzventilen dient, getrennt auf jedem einzelnen Einspritzventil angeordnet. Das Gehäuse ist auf das Kraftstoffeinspritzventil aufgeclipst und im Inneren vom Kraftstoff zur Kühlung durchflossen.
Gemäß dieser Lösung sind zwischen dem Gehäuse und einem in dieses eingelassene Einsatzteil unterhalb des Steuerraumes ein Dichtring aus bronzeverstärktem Teflon und ein metallischer Stützring eingelassen. Der Stützring aus metallischem Werkstoff ist zur Verbesserung der Dichtwirkung des bronzeverstärkten Teflonrings und zur Verhinderung der Extrusion des bronzeverstärkten Teflonringes erforderlich. Um ein Wandern des Dichtringes am Einsatzteil in Richtung der den Steuerraum druckentlastenden Ablaufdrossel zu verhindern, sind geeignete Maßnahmen zu ergreifen. Außerdem ist es bei der bisherigen Lösung bei Einsatz des bronzeverstärkten Teflonringes und des metallischen Stützrings erforderlich, diese prozeßsicher lagerichtig zu montieren, was einen erheblichen fertigungstechnischen Aufwand erforderlich macht. Ein weiteres Einspritzventil gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 wird in der WO 99 37 909 A gezeigt. Darstellung der Erfindung
Mit der erfindungsgemäßen Lösung läßt sich gegenüber der aus dem Stande der Technik bekannten Lösung einerseits ein Bauteil einsparen und andererseits der in der Druckkammer herrschende Druck bei Hochdruckbeaufschlagung z.B. über den Zulauf vom Hochdrucksammelraum (Common Rail) zur Unterstützung der Dichtkraft des Dichtelementes einsetzen. Wird das Dichtelement gemäß der vorgeschlagenen Erfindung kraftschlüssig mittels eines Preßsitzes auf einen im Injektorgehäuse des Kraftstoffinjektors eingelassenes Einsatzteil aufgeschrumpft, ist eine fertigungstechnisch besonders einfach herstellbare Lösung gegeben. Das bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff oder Legierungen metallischer Werkstoffe gefertigte einteilige Dichtelement neigt insbesondere nicht dazu, sich derart zu verformen, dass es in einen Ringspalt zwischen Einsatzteil und einer in diesen bewegbaren Ventilkomponente kriecht und die Leichtgängigkeit der Ventilkomponente innerhalb des Injektorgehäuses des Kraftstoffinjektors behindert. Das mittels einer Preßpassung auf einer Mantelfläche des Einsatzteiles befestigbare Dichtelement stellt darüber hinaus ein symmetrisches, kostengünstig herstellbares Bauteil dar.
Durch die einteilige Ausführung des Dichtelementes kann eine unkomplizierte Montage erzielt werden; daneben bietet das mittels einer Preßpassung an der Mantelfläche des Einsatzteiles befestigbare Dichtelement ein Abdichtpotential, was auch weiteren Druckniveauerhöhungen im Kraftstoffinjektor von Kraftstoffeinspritzsystemen standhält, so daß auch bei weiter steigenden Drücken die Abdichtung des Hochdruckbereiches der Druckkammer am Kraftstoffinjektor gewährleistet ist.
Die Abdichtung des Hochdruckbereiches des Kraftstoffinjektors erfolgt bevorzugt mit einer Preßpassung zwischen Dichtelementinnendurchmesser und Ventilelement-/Stößel-/oder Düsennadelaußendurchmesser Unterschieden zwischen 0,04 bis 0,15 mm.
Zeichnung
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender erläutert.
Es zeigt:
Figur 1
einen Längsschnitt durch die Komponenten eines Kraftstoffinjektors sowie des Injektorgehäuses und
Figur 2
eine Wiedergabe des Details Z aus Figur 1 in vergrößertem Maßstab.
Ausführungsvarianten
Figur 1 ist ein Längsschnitt durch die Komponenten eines Kraftstoffinjektors sowie des Injektorgehäuses zu entnehmen.
Der Darstellung gemäß Figur 1 ist entnehmbar, dass ein in einem Kraftstoffeinspritzsystem eingesetzter Kraftstoffinjektor 1 zum Einspritzen von Kraftstoff ein Injektorgehäuse 2 umfasst. Das Injektorgehäuse 2 des Kraftstoffinjektors 1 enthält eine Druckkammer 3, von deren Druckkammerboden 5 aus sich eine Bohrung 6 durch das Injektorgehäuse 2 erstreckt. Die Bohrung 6 ist von einem rotationssymmetrisch ausgebildeten Einsatzteil 7 durchsetzt. Das Einsatzteil 7 kann in seiner Axialerstreckung von einem zylindrischen Querschnitt in einen kegelstumpfförmig verjüngten Absatz übergehen. Zwischen dem Umfang 8 des Einsatzteiles 7 und der Wandung der Bohrung 6 besteht ein aus Montagegründen erforderlicher Ringspalt 18. Innerhalb des Einsatzteiles 7 ist ein Einspritzventilglied 26, beispielsweise ausgebildet als ein in Figur 1 dargestellter Ventilkolben, aufgenommen, der gemäß des in Figur 1 dargestellten Doppelpfeiles, vergleiche Bezugszeichen 47, eine vertikale Hubbewegung zum Öffnen/Verschliessen von in Figur 1 nicht dargestellten Einspritzöffnungen am brennraumseitigen Ende des Kraftstoffinjektors 1 dient.
Die im Inneren des Injektorgehäuses 2 ausgebildete Druckkammer 3 wird ausser durch den Druckkammerboden 5 von der Wandung 4 des Injektorgehäuses 2 begrenzt. Die Druckkammer 3 steht über einen gestrichelt dargestellten Hochdruckzulauf 21, der an einer Mündungsstelle 20 in die Druckkammer 3 mündet, mit dem Hochdruckanschluss 22 der Hochdruckquelle in Verbindung. Die Mündungsstelle 20 des Hochdruckzulaufes 21 liegt bevorzugt an einer festigkeitsoptimierten Stelle der Wandung 4 der Druckkammer 3 im Inneren des Injektorgehäuses 2.
Am Umfang 8 des Einsatzteiles 7 ist ein Dichtelement 9 aufgenommen, welches durch den in der Druckkammer 3 herrschenden hohen Druck auf den eine Auflage 17 bildenden Druckkammerboden 5 gepresst wird. Der in der Druckkammer 3 herrschende hohe Druck beaufschlagt das einteilig ausgebildete Dichtelement 9 an dessen erster Ringfläche 12, welche die für die anstehende hydraulische Anpresskraft wirksame hydraulische Fläche darstellt. Das Dichtelement 9 ist vorzugsweise einteilig ausgebildet und von ringförmiger Gestalt. Das einteilig ausgebildete Dichtelement 9 ist durch eine kraftschlüssige Verbindung 14, beispielsweise einen Presssitz, am Umfang 8 des Einsatzteiles 7 aufgenommen. Die Presspassung 14 wird durch Unterschiede hinsichtlich des Innendurchmessers des einteilig ausgebildeten Dichtelementes 9 und des Außendurchmessers des Einsatzteiles 7 bewirkt, die zwischen 0,04 bis 0,15 mm betragen können. Das einteilig ausgebildete Ringelement, welches bevorzugt aus metallischem Werkstoff oder einer Legierung metallischer Werkstoffe besteht, kann dazu auf den Umfang 8 des Einsatzteiles 7 aufgeschrumpft werden. Das einteilig ausgebildete Dichtelement 9 kann z.B. aus Aluminium oder einer Aluminiurnlegierung bestehen. Zwischen der Umfangsfläche 8 des Einsatzteiles 7 und dem Innendurchmesser des einteiligen Dichtelementes 9 aus metallischem Werkstoff kann eine kraftschlüssige Verbindung in Gestalt eines Presssitzes 14 durch Kaltaufpressen des aus metallischem Werkstoff gefertigten Dichtelementes 9 auf die Umfangsfläche 8 des Einsatzteiles 7 erfolgen. Je nach Durchmesserdifferenzen der durch die kraftschlüssige Verbindung 14 miteinander zu fügenden Bauteile 7 bzw. 9 stellt sich eine entsprechende Radialkraft ein, welche die Festigkeit des Presssitzes 14 zwischen Einsatzteil 7 und einteilig ausgebildeten Dichtelement 9 bestimmt. Das Dichtelement 9 weist eine erste Ringfläche 12 auf, die der Druckkammer 3 zuweist sowie eine weitere, dem Druckkammerboden 5 zuweisende zweite Ringfläche. Bei dichtender Anlage der zweiten Ringfläche 13 des Dichtelementes 9 aus metallischem Werkstoff an der Druckkammerbodenfläche 5, wirkt der Druckkammerboden als Auflage 17, welche einen zwischen der Umfangsfläche 8 des Einsatzteiles 7 und der Bohrung 6 innerhalb des Injektorgehäuses 2 aus Montagegründen erforderlichen Ringspalt 18 dichtend verschliesst. Die Dichtwirkung des Dichtelementes 9 wird durch den in der Druckkammer 3 anstehenden Kraftstoff Druck erhöht, da der in der Druckkammer 3 herrschende Druck in Richtung 19 (vergleiche Darstellung gemäß Figur 2) das Dichtelement 9 in Richtung auf den Druckkammerboden 5 der Druckkammer beaufschlagt. Aufgrund der Verwendung eines metallischen Werkstoffs bzw. einer Legierung metallischer Werkstoffe bei der Herstellung des Dichtelementes, ist dessen Verformung ausgeschlossen. Dadurch wird vermieden, dass mit zunehmender Lebensdauer des Kraftstoffinjektors 1 das Dichtelement 9 in den Ringspalt 18 zwischen der Umfangsfläche 8 des Einsatzteiles 7 und der Bohrung 6 innerhalb des Injektorsgehäuses 2 hineinkriecht und sich daraufhin Undichtigkeiten einstellen. Neben der Vermeidung von Undichtigkeiten bleiben bei Einsatz des erfindungsgemäß vorgeschlagenen, aus einem metallischen Werkstoff oder Legierungen metallischer Werkstoffe gefertigten Dichtelementes 9 auch die Leckargeverluste aus der mit hohem Druck beaufschlagten Druckkammer 3 begrenzt.
Von der Druckkammer 3 aus tritt der über den Hochdruckzulauf 21 zuströmende, unter sehr hohem Druck stehende Kraftstoff über einen Einlauftrichter 23 und eine sich an diesen anschließende Zulaufdrossel 24 in der Wandung des Einsatzteiles 7 in einen Steuerraum 25 ein. Der Steuerraum 25 wird einerseits vom Einsatzteil 7 und andererseits von einer in diesen geführten Ventilkomponente 26, die beispielsweise als ein Ventilkolben ausgebildet sein kann, begrenzt. In die Stirnfläche der Ventilkomponente 26 kann eine Kontur 26.1 aufweisen. So lässt sich an der Stirnfläche der Ventilkomponente 26 ein kegelstumpfförmiger Bereich 26.2 ausbilden, der mit einem komplementär geformten kegligen Bereich 27.1 am Ablauf 27 auf der Ablaufseite des Steuerraumes 27 zusammenwirkt. Vom Steuerraum 25 aus erstreckt sich ein Ablauf 27, in welchem eine Ablaufdrossel 28 aufgenommen ist.
Die Ablaufdrossel 28, über welche bei Betätigung eines hier als Kugelkörper ausgebildeten Schliesselementes 29 eine Druckentlastung des Steuerraumes 25 herbeigeführt wird, ist am Ende des Ablaufes 27 angeordnet. Dass die Ablaufdrossel 28 freigebende bzw. verschliessende Schliesselement 29 ist teilweise von einem Formkörper 30 umgeben, der an einer unteren Stirnseite eines Ankerteiles 31 einer Magnetanordnung zur Betätigung des Kraftstoffinjektors 1 angeordnet ist.
In der Darstellung gemäß Figur 1 ist das Ankerteil 31 einteilig ausgebildet und umfasst einen Bolzenteil sowie einen plattenförmig konfigurierten Teil.
Das Einsatzteil 7, welches einen oberen zylindrisch ausgeführten Teil sowie einen sich daran anschließenden konisch sich verjüngenden, einen Ringspalt 18 begrenzenden Teil aufweisen kann, wird mittels eines Befestigungselementes 33 in Gestalt einer Spannmutter in einer gestuften Bohrung 6, 46 im Injektorgehäuse 2 fixiert. Die Befestigungsschraube 33 wird in ein Innengewinde 45 des Injektorgehäuses 2 eingeschraubt und liegt an einer oberen Stirnseite 32 des Einsatzteiles 7 an. Dadurch wird das Einsatzteil 7 mit einem ringförmigen Ansatz, eine Abdichtung 34 bewirkend, an das Injektorgehäuse 2 oberhalb einer Bohrung 46 angestellt, so dass die Druckkammer 3 im Inneren des Injektorgehäuses 2 in Richtung auf die Magnetventilbetätigungsanordnung druckdicht verschlossen ist.
Das in der Darstellung gemäß Figur 1 einteilig ausgebildete Ankerteil 31 der Betätigungsanordnung ist durch ein Federelement 35 beaufschlagt, welches in einer Hülse geführt ist. Die das Federelement 35 umschliessende Hülse ist von einer Magnetspule 36 umgeben, die ihrerseits in einer Magnethülse 37 aufgenommen sein kann. An der Aussenumfangsfläche der Magnethülse 37 ist ein ringförmig verlaufender Vorsprung 38 ausgebildet, an welchem eine Überwurfmutter 39 anliegt. Die Magnethülse 37 wird durch Verschrauben der Überwurfmutter 39 mit einem Aussengewinde 40 an der Aussenseite des Injektorgehäuses 2 des Kraftstoffinjektors 1 bewirkt.
Das einteilig ausgebildete Ankerteil 31 der Betätigungsanordnung ist teilweise in einer Einsatzhülse 41 geführt, die unter Zwischenschaltung eines Distanzringes 42 über die Magnethülse 38 fixiert ist, welche ihrerseits über die Überwurfmutter 39 am Aussengewinde 40 des Injektorgehäuses 2 befestigt wird. Zwischen der Magnethülse 38 und dem Injektorgehäuse 2, die über die Überwurfmutter 39 miteinander verbunden sind, ist ein als O-Ring aus elastischem Material ausführbares Dichtelement 43 eingelassen.
In dem Injektorgehäuse 2 des Kraftstoffinjektors gemäß der Darstellung in Figur 1 ist eine Bohrung 44 ausgebildet, die über eine hier nicht gezeigte Verbindung mit dem Hochdruckanschluss 22 der Hochdruckquelle des Kraftstoffinjektors 1 in Fluidverbindung steht und einen in Figur 1 ebenfalls nicht dargestellten Düsenraum, welcher ein ebenfalls nicht dargestelltes Einspritzventilglied umgibt, mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Das Einspritzventilglied, welches als eine Düsennadel mit brennraumseitigen Sitz ausgebildet sein kann, wird durch eine Druckentlastung des Steuerraumes 25 betätigt, der durch das mittels der Befestigungsschraube 33 im Injektorgehäuse 2 befestigte Einsatzteil 7 einerseits und durch die Ventilkomponente 26 andererseits begrenzt wird. Die Druckentlastung/Druckbeaufschlagung des Steuerraumes 25 erfolgt durch eine Betätigung der Magnetventilanordnung, so z.B. über die Bestromung der Magnetspule 36.
Figur 2 ist eine Wiedergabe des Details Z gemäß Figur 1 in vergrößertem Maßstab zu entnehmen.
Aus der in Figur 2 wiedergegebenen Darstellung des in Figur 1 mit Z bezeichneten Bereiches geht hervor, dass die Druckkammer 3 im Injektorgehäuse 2 von einer Wandung 4 begrenzt ist, die im Bereich der Mündungsstelle 20 des Hochdruckzulaufes 21 eine radiale Durchmesseraufweitung aufweist. Die Mündungsstelle 20 des Hochdruckzulaufes 21 von in Figur 2 nicht dargestellten Hochdruckzulauf 22 liegt bevorzugt in einem derart hinsichtlich seiner Druckfestigkeit optimierten Bereich der begrenzenden Wandung 4 der Druckkammer 3.
Am Umfang 8 des mittels der Befestigungsschraube 33 im Injektorgehäuse 2 fixierten Einsatzteiles 7 ist das Dichtelement 9 durch eine kraftschlüssige Verbindung 14 in Gestalt eines Presssitzes befestigt. Das Dichtelement 9, welches bevorzugt aus einem metallischen Werkstoff oder Legierungen metallischer Werkstoffe gefertigt wird, weist mit einer ersten Ringfläche 12 der Druckkammer 3 zu, während die zweite Ringfläche 13 am Druckkammerboden 5 Druckkammer 3 anliegt, welcher als Auflage 17 für das Dichtelement 9 fungiert. Aufgrund des in der Druckkammer 3 über den Hochdruckzulauf 21 herrschenden hohen Druckes ist die erste Ringfläche 12 des Dichtelementes 9 durch den Druck 19 innerhalb der Druckkammer 3 beaufschlagt. Diese Druckbeaufschlagung des Dichtelementes 9 bewirkt ein Andrücken des aus metallischen oder Legierungen metallischer Werkstoffe bestehenden Dichtelementes 9 an den Druckkammerboden 5, d.h. ist einer Erhöhung der abdichtenden Kraft zwischen dem Einsatzteil 7 und dem Injektorgehäuse 2 günstig. Der Aussendurchmesser des Dichtelementes 9 ist durch Bezugszeichen 10 identifiziert, während der Innendurchmesser 11, der mit dem Aussendurchmesser des Einsatzteiles 7 die kraftschlüssige Verbindung 14 in Gestalt eines Presssitzes herbeiführt, und dem Aussendurchmesser 10 gegenüberliegt. Am bevorzugt ringförmig ausgebildeten Dichtelement 9 zur Abdichtung des Ringspaltes 18 zwischen Einsatzteil 7 und der Bohrung 6 innerhalb des Injektorgehäuses 2 können Fasen 15 bzw. 16 ausgebildet werden.
Während die Abdichtung der Druckkammer 3 zum Ringspalt 18 zwischen Einsatzteil 7 und Bohrung 6 innerhalb des Injektorgehäuses 2 über das aus metallischem Werkstoff oder Legierungen metallischer Werkstoffe gefertigte Dichtelement 9 erfolgt, wird die Abdichtung der Druckkammer 3 an deren Oberseite durch das Anliegen des Einsatzteiles 7 am Injektorgehäuse 2 an der Anlagefläche 34 erreicht. Gemäß der Darstellung in Figur 1 wird das Einsatzteil 7 innerhalb des Injektorgehäuses 2 in einer gestuft ausgebildeten Bohrung 6, 46 durch eine Befestigungsschraube 33 fixiert. Das Aussengewinde der Befestigungsschraube 33 wirkt mit einem im Inneren des Injektorgehäuses 2 ausgebildeten Innengewinde 45 zusammen, so dass das Einsatzteil 7 im Injektorgehäuse 2 mit einer definierten Vorspannkraft fixierbar ist. Dadurch wird eine Abdichtung des oberen Bereiches der Druckkammer 3, welche in den Bohrungsabschnitt 46 der gestuft ausgebildeten Bohrung 6, 46 übergeht, erreicht.
In der Darstellung gemäß Figur 2, welche den in Figur 1 mit Z dargestellten Bereich vergrößertem Maßstab wiedergibt, ist darüber hinaus zu entnehmen, dass die Ventilkomponente 26, deren Stirnseite den Steuerraum 25 innerhalb des Einsatzteiles 7 begrenzt, der Gestalt geformt sein kann, dass die Stirnseite der Ventilkomponente 26 einen kegelstumpfförmigen Bereich 26.2 aufweist, der mit einem komplimentär ausgebildeten Ablaufkegel . 27 des Ablaufes 27 hineinragt. An der Aussenumfangsfläche der Ventilkomponente 26 können ein oder mehrere Ringnuten, wie in Figur 2 dargestellt, ausgebildet werden.
Die im Zusammenhang mit den Figuren 1 und 2 näher beschriebene erfindungsgemäße Lösung vermeidet für weitere Kraftstoffinjektorgenerationen, bei denen höhere Drücke realisiert werden können, gezielte Abstimmungen hinsichtlich eines möglichen Druckaufbaues unterhalb des Dichtrings. Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es möglich, das Hochwandern des Dichtelementes 9 auszuschliessen und durch geeignete Materialwahl das Extrudieren des Dichtelementes 9 in den Spalt 18 zu vermeiden. Ferner bietet die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung ein einteiliges kostengünstiges und einfach zu montierendes symmetrisches Dichtelement 9. Zur Erhöhung der Dichtwirkung des Dichtelementes 9 ist dies in vorteilhafter Weise derart angeordnet, dass dieses durch den in der Druckkammer 3 herrschenden hohen Kraftstoffdruck beaufschlagt wird, was neben der Ausbildung der kraftschlüssigen Verbindung 14 am Umfang des Einsatzteiles 7 zur Erhöhung der Dichtkraft im Bereich des Druckkammerbodens 7, welcher die Auflage 17 für das Dichtelement 9 bildet, steigert.
Bezugszeichenliste
1
Injektor
2
Injektorgehäuse
3
Druckkammer
4
Druckkammerwandung
5
Druckkammerboden
6
Bohrung
7
Einsatzteil
8
Umfangsfläche
9
Dichtelement
10
Außendurchmesser
11
Innendurchmesser
12
erste Ringfläche
13
zweite Ringfläche
14
kraftschlüssige Verbindung (Presssitz)
15
Fase
16
Fase
17
Auflage
18
Ringspalt
19
Druckrichtung
20
Mündungsstelle Hochdruckzulauf
21
Hochdruckzulauf
22
Hochdruckanschluss
23
Einlauftrichter
24
Zulaufdrossel
25
Steuerraum
26
Ventilkomponente
26.1
Stirnflächen-Kontur
26.2
kegelstumpfförmiger Bereich
27
Ablaufkanal
27.1
Ablaufkanalkegel
28
Ablaufdrossel
29
Schliesselement
30
Formkörper
31
Ankerteil (einteilig)
32
Stirnseite des Einsatzteiles 7
33
Befestigungsschraube
34
Anlagefläche Stirnseite 32 am Injektorgehäuse 2
35
Federelement
36
Magnetspule
37
Magnethülse
38
ringförmiger Vorsprung
39
Überwurfmutter
40
Aussengewinde Injektorgehäuse 2
41
Einsatzhülse
42
Distanzring
43
elastisches Dichtelement
44
Zulaufbohrung
45
Innengewinde Injektorgehäuse 2
46
Bohrungsabschnitt von Bohrung 6
47
Hubbewegung

Claims (8)

  1. Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, mit einem Injektorgehäuse (1), in welchem eine ein Einsatzteil (7) umschliessende Druckkammer (3) mit einem Druckkammerboden (5) ausgebildet ist, die über eine Hochdruckzulauf (21) mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff befüllbar ist und über die ein Steuerraum (25) druckbeaufschlagbar ist, der von dem in Injektorgehäuse (2) in einer Bohrung (6, 46) fixierten Einsatzteil (7) und einer Ventilkomponente (26) begrenzt wird, wobei die Ventilkomponente (26) innerhalb des Einsatzteiles (7) eine Hubbewegung (47) ausführt, wobei am Umfang (8) des Einsatzteiles (7) ein einteiliges Dichtelement (9) aufgenommen ist, wobei das Dichtelement (9) eine erste Ringfläche (12) der Druckkammer (3) zuweist, die dem in der Druckkammer (3) herrschenden Hochdruck ausgesetzt ist und wobei das Dichtelement (9) mit einer zweiten, der ersten Ringfläche (12) gegenüberliegende Ringfläche (13) an dem Druckkammerboden (5) auf liegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) metallisch ist und am Umfang des Einsatzteiles (7) in kraftschlüssiger Verbindung (14) aufgenommen ist.
  2. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) aus metallischem Werkstoff oder Legierungen metallischer Werkstoffe gefertigt ist.
  3. Injektor gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Dichtelement (9) als Aluminiumring gefertigt wird.
  4. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das einteilige Dichtelement (9) durch einen Presssitz (14) am Umfang des Einsatzteiles (7) aufgenommen ist.
  5. Injektor gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesserunterschiede zwischen Innendurchmesser (11) des Dichtelementes (9) und dem Aussendurchmesser des Einsatzteiles (7) zwischen 0,04 bis 0,15 mm betragen.
  6. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anlage der zweiten Ringfläche (13) des einteiligen Dichtelementes (9) am Druckkammerboden (5) der Druckkammer (3) ein Ringspalt (18) zwischen dem Einsatzteil (7) und der Bohrung (6) innerhalb des Injektorgehäuses (2) verschlossen ist.
  7. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die im Injektorgehäuse (2) ausgebildete Druckkammer (3) in ihrem oberen Bereich durch eine zwischen einer Ringfläche des Einsatzteiles (7) und einer Begrenzungsfläche eines Bohrungsabschnittes (46) gebildete Dichtstelle (34) abgedichtet ist, deren Dichtkraft über ein im Injektorgehäuse (2) aufnehmbares Befestigungselement (33) definiert ist.
  8. Injektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (3) durch eine Wandung (4) innerhalb des Injektorgehäuses (2) begrenzt ist, die einen im Durchmesser erweiterten Abschnitt aufweist, in welcher eine Mündungsstelle (20) eines Hochdruckzulaufes (21) liegt.
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