WO2012095384A1 - Kraftstoffinjektor und verfahren zum herstellen eines kraftstoffinjektors - Google Patents

Kraftstoffinjektor und verfahren zum herstellen eines kraftstoffinjektors Download PDF

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WO2012095384A1
WO2012095384A1 PCT/EP2012/050229 EP2012050229W WO2012095384A1 WO 2012095384 A1 WO2012095384 A1 WO 2012095384A1 EP 2012050229 W EP2012050229 W EP 2012050229W WO 2012095384 A1 WO2012095384 A1 WO 2012095384A1
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fuel injector
separation
elevation
separation surface
separating
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PCT/EP2012/050229
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Maximilian Kronberger
Hellmut Freudenberg
Robert SCHÄPERS
Wolfgang Wechler
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Continental Automotive Gmbh
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Publication date
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/16—Sealing of fuel injection apparatus not otherwise provided for

Definitions

  • the invention relates to a Kraftstoffinj ector according to the preamble of patent claim 1, and a method for producing a Kraftstoffinj ector according to the preamble of claim 10th
  • Fuel injectors for injecting fuel into an internal combustion engine of a motor vehicle are known.
  • the Kraftstoffinj the fuel supplied fuel can be under a very high pressure of up to several thousand bar.
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved fuel injector. This task is achieved by a Kraftstoffin ector with the features of claim 1. It is a further object of the present invention to provide an improved method of manufacturing a fuel injector. This object is achieved by a method having the features of patent claim 10. Preferred developments are specified in the dependent claims.
  • An inventive fuel injector has a first component with a first separation surface and a second component with a second separation surface.
  • the first separating surface and the second separating surface lie against each other.
  • a bore passes through the first parting surface and the second parting surface.
  • the first separation surface has a first relief-like elevation, which is arranged circumferentially around the bore.
  • the first parting surface has a higher hardness than the second
  • the bore is very well sealed in the region of the separating surfaces in this fuel injector.
  • leaks in moisture- or fuel-sensitive areas of the injector can be prevented, for example penetration of fuel into a chamber having a piezoactuator.
  • the fuel injector still has an advantageously smaller construction volume than a one-piece fuel injector designed without separating points.
  • the hardness of the first parting surface is preferably higher than the hardness of the second by at least 30 degrees of hardness according to Vickers
  • the hardness difference is even more preferably even at least 50 degrees of hardness according to Vickers.
  • the first elevation has a step-shaped cross-section.
  • the first protrusion encloses an approximately circular ⁇ disc-shaped portion of the first separation area. ⁇ advantage adhesive enough, causes the penetration of the first elevation of the first separation surface in the second separation area then only a small adverse local deformation of the second release surface.
  • the first elevation of the first separation surface has at least partially penetrated into the second separation surface.
  • this results in a good seal extending through the components bore, which may be caused by scratches or scuff marks channels or grooves interrupted and unevenness and roughness of the interfaces are compensated.
  • the first survey of the first interface between 5 ⁇ and 100 ⁇ deeply penetrated into the second interface.
  • this penetration depth leads to a reliable seal of the fuel injector.
  • the first component is a lever housing or a high-pressure connection of the fuel injector.
  • these components have a fuel injector parting surfaces that need to be sealed off ⁇ .
  • the second component is an injector body of the fuel injector.
  • Advantage ⁇ way legally has an injector even two sealed parting surfaces.
  • the first separating surface has a second relief-like elevation, which is arranged circumferentially around the first relief-like elevation. ⁇ advantage adhesive enough, then causes the second survey to seal the bore and can serve as a safety margin. Even if the first survey due to a manufacturing error causes an imperfect seal of the bore, is second survey ensures complete sealing of the hole.
  • An inventive method for fabricating a force stoffin ector includes method steps for providing a first member having a first release surface and a second component having a second release surface, wherein the first separation area having a higher hardness than the second separation ⁇ surface, a relief-like for generating Elevation on the first separation surface and for pressing the first separation surface and the second separation surface such that the collection of the first separation surface at least partially penetrates into the second separation surface.
  • this method allows the production of very reliable seals that withstand even high pressures. This will prevent or minimize fuel injector leakage. This is particularly relevant in moisture- or fuel-sensitive areas of the fuel injector, for example in the area of a chamber with a piezoelectric actuator.
  • the method requires relatively little effort in providing the parting surfaces.
  • the resulting fuel injector still has a relatively small volume.
  • a piezo space arranged in the second component for receiving a piezoactuator is shortened in such a way by pressing the parting surfaces against one another such that a desired idle stroke of the piezoactuator results.
  • the method then simultaneously enables the production of a very reliable seal and a measuring adjustment of the piezo idle stroke.
  • FIG. 1 shows a first sectional view of a fuel injector
  • Figure 2 is a perspective view of a first parting surface of a lever housing;
  • Figure 3 is a section through the lever housing;
  • Figure 4 is a perspective view of a second
  • FIG. 5 shows a detail of the second separating surface
  • FIG. 6 shows a second section through the fuel injector
  • Figure 7 is a perspective view of a third parting surface of an injector body.
  • FIG. 8 shows a height profile of the third parting surface of FIG
  • Figure 1 shows a sectional view of a part of a
  • Fuel injector 100 The fuel injector 100 may be used to inject fuel into a cylinder of an internal combustion engine.
  • the fuel can have a high pressure of up to over 2000 bar.
  • the fuel injector consists of a plurality of individual components.
  • the Injector body 300 visible.
  • the lever housing 200 has a first separation surface 210.
  • the injector body 300 has a second separation surface 310.
  • the first separation surface 210 and the second separation surface 310 abut each other.
  • a high pressure bore 110 extends through the injector body 300, the second interface 310, the first interface 210 and the lever housing 200.
  • the high pressure bore 110 serves to supply the high pressure fuel. In order to minimize leakage of the fuel injector 100 ⁇ or completely avoided, it is necessary, the transition region between the first
  • FIG. 2 shows a schematic perspective illustration of the lever housing 200 with the first separating surface 210.
  • the lever housing 200 has a cylindrical shape. Accordingly, the first separation surface 210 is formed circular disk-shaped.
  • the first separating surface 210 has the centrally arranged return bore 125 and the high-pressure bore 110 arranged in a radial outer region of the first separating surface 210.
  • the first separating surface 210 may also have further holes to be sealed.
  • the first separating surface 210 has an approximately annular
  • Elevation 220 which extends concentrically around the center of the first separation surface 210.
  • the inner diameter of the elevation 220 forms a first inner contour 240, on which the elevation 220 forms a step 230.
  • the first inner contour 240 is approximately circular.
  • the elevation forms a first outer contour 250, at which the elevation 220 in turn has a step 230.
  • the outer diameter of the survey 220 is slightly lower than that
  • the high-pressure bore 110 is arranged in the region between the first inner contour 240 and the first outer contour 250 of the elevation 220.
  • the elevation 220 has a circular disk-shaped recess, whereby the elevation 220 forms a second inner contour 260 with a step 230, which rotates around the high-pressure bore 110.
  • FIG. 3 shows a section through the lever housing 200 along the section axis AA indicated in FIG. Lengths and distances are not shown to scale. Recognizable are the return bore 125 annularly encircling first inner contour 240 and the high-pressure bore 110 annularly encircling second inner contour 260 of the survey 220.
  • the first outer contour 250 of the survey 220 can be seen.
  • the elevation 220 respectively forms the step 230, the height of which may lie in the range of a few tens of microns.
  • the steps 230 preferably have nearly vertical flanks.
  • the survey 220 and the remaining portions of the lever housing 200 are preferably integrally formed.
  • the elevation 220 may have been generated, for example, by an embossing process of the first separating surface 210.
  • Figure 4 shows a view of the cylindrical In ektor stresses 300 with the circular disk-shaped second separation surface 310.
  • the second separation surface 310 of the injector body 300 has a plurality of holes. Centrally in the second separation surface 310 of the return chamber 120 is arranged. In an outer region of the second separating surface 310, the high-pressure bore 110 is arranged.
  • the second separation surface 310 may have further holes.
  • the second parting surface 310 of the injector body 300 has a lower hardness than the first parting surface 210 of the lever housing 200.
  • the injector body 300 is preferably made of a softer material than the lever housing 200.
  • the difference in hardness between the second parting surface 310 and the first parting surface 210 is thirty Vickers hardnesses, more preferably even more than fifty Vickers hardnesses.
  • the injector body 300 and the second separation surface 310 may be Invar.
  • the second separation surface 310 of the injector body 300 was first made as plan as possible and, for example, by grinding and / or polishing, free from bumps. Subsequently, the second separation surface 310 of the In ektor stresses 300 and the first separation surface 210 of the lever housing 200 were first pressed together and then separated again for investigation purposes.
  • FIG. 4 shows the second separating surface 310 after the separation from the first separating surface 210.
  • the survey 220 of the first separation surface 210 partially penetrated into the second separation surface 310 of the injector body 300 and has left after the separation of the lever housing 200 and the injector body 300 a recess 320, which is a negative of the survey 220 of the first separation surface 210th forms.
  • the recess 320 is arranged annularly around the return 120.
  • the recess 320 surrounds the high pressure bore 110. Because of the circular first inner contour 240 and the circular second inner contour 260 of the survey 220, the penetration of the projection 220 into the second separation surface 310 has a uniform symmetric Defor ⁇ tion of the second separation surface 310 causes. In the case of an asymmetrical design of the inner contours 240, 260, on the other hand, a disadvantageous asymmetrical deformation of the second separating surface 310 could occur.
  • FIG. 5 shows a view of a detail of the second separating surface 310 in the vicinity of the high-pressure bore 110. It can be seen that the high-pressure bore 110 is initially enclosed by a ring of a non-recessed portion of the second separating surface 310, and a portion of the recessed region 220 on the radially outer side the second interface 310 connects. In this area of the recess 320, the survey 220 of the separation surface 210 had penetrated. The depth of the recess 320 may be, for example, between 5 ⁇ m and 25 ⁇ m. It has been found that this penetration depth is sufficient to compensate existing residual roughness of the parting surfaces 210, 310 and to produce a very reliable seal between the parting surfaces 210, 310.
  • Figure 6 shows a further sectional view of the motor ⁇ stoffinj ector 100.
  • Figure 6 shows a to the in figure 1 shown portion of the Kraftstoffin ector 100 on ⁇ closing section of the Kraftstoffin ektors 100th
  • FIG. 6 shows an upper region of the injector body 300 and a high-pressure port 400 adjoining the injector body 300.
  • the injector body 300 has a third separation surface 330 and the high-pressure port 400 has a fourth separation surface 410.
  • the high-pressure bore 110 runs through the high-pressure port 400, through the fourth separating surface 410 and through the third separating surface 330 into the injector body 300.
  • the injector body 300 has a piezo chamber 130, in which a piezoelectric actuator (not shown) is arranged.
  • the piezo chamber 130 forms an opening in the third separation surface 330 of the injector body 300 and is thus opened to the high pressure port 400.
  • the high-pressure connection 400 has a punch 420, which extends from the fourth separating surface 410 partly into the piezo-chamber 130 in the injector body 300.
  • the fourth separating surface 410 is again harder than the third separating surface 330 is formed.
  • the fourth separation surface 410 of the high pressure port may have the same hardness as the first parting surface of the lever housing 200.
  • the fourth separation surface 410 again has a non-recognizable in Figure 6 survey, which is a closed contour around each sealed opening in the fourth
  • Parting surface 410 for example, so as a closed contour around the punch 420 and the high-pressure bore 110 extends.
  • the inner contour of the elevation at the fourth separating surface 410 is preferably formed again circularly symmetrical to a disadvantageous asymmetric deformation of the softer third Separation area 330 in the area to be sealed holes to avoid.
  • Figure 7 shows a schematic representation of the third separation surface 330 of the In ektor stresses 300 after it was first pressed together with the fourth separation surface 410 of the high pressure port 400 and then again separated from the fourth separation surface 410 of the high pressure port 400.
  • a recess 340 has formed in the third separating surface 330 of the body member 300, which recess corresponds to a negative of the elevation on the fourth separating surface 410 of the high-pressure connection 400.
  • the recess has a third inner contour 350, which extends symmetrically and in a circle around the piezo space 130.
  • the recess 340 encloses the high pressure bore 110 in the third interface 330 completely and also circular.
  • the second outer contour 360 of the recess 340 in the third separation surface 330 is not circular.
  • the exact design of the outer contour 360 is not critical and does not have to be circular, since an asymmetrical deformation of the third separating surface 330 in the region of the second outer contour 360 is not detrimental.
  • FIG. 8 shows a schematic illustration of a height profile of the third separating surface 330 after being pressed together with the fourth separating surface 410 of the high-pressure connection 400. It can be seen that the depression 340 has formed in the third separating surface 330.
  • the depth of the recess 340 may, for example, between 5 ⁇ and 25 ⁇ lie. However, the recess 340 may be deeper.
  • FIG. 6 shows that the punch 420 of the high-pressure port 400 partially penetrates into the piezo space 130 in the injector body 300.
  • a piezoelectric actuator of the fuel injector 100 is arranged in the piezoelectric chamber 130.
  • the piezoelectric actuator should have a given desired idle stroke. Due to manufacturing tolerances in the manufacture of components of the Kraftstoffin ektors 100 may cause slight variations in length of the piezoelectric chamber 130, which lead to a variation of the idle stroke of the piezoelectric actuator. These variations must be balanced to achieve the desired idle stroke of the piezoelectric actuator. For this purpose, the penetration of the punch 420 can serve in the piezo chamber 130.
  • the elevation of the fourth separating surface 410 can be pushed into the third separating surface 330 until the punch 420 has penetrated into the piezoelectric chamber 130 so far in that the desired idle stroke of the piezoelectric actuator in the piezoelectric chamber 130 has resulted.
  • the elevation of the fourth separating surface 410 can be pushed deep into the third separating surface 330 of the injector body 300 by up to 100 ⁇ m.

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Abstract

Ein Kraftstoffinjektor weist ein erstes Bauteil mit einer ersten Trennfläche und ein zweites Bauteil mit einer zweiten Trennfläche auf. Die erste Trennfläche und die zweite Trennfläche liegen dabei aneinander an. Eine Bohrung verläuft durch die erste Trennfläche und die zweite Trennfläche. Die erste Trennfläche weist eine erste reliefartige Erhebung auf, die umlaufend um die Bohrung angeordnet ist. Außerdem weist die erste Trennfläche eine höhere Härte auf, als die zweite Trennfläche.

Description

Beschreibung
Kraftstoffin ektor und Verfahren zum Herstellen eines Kraftstoffin ektors
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinj ektor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Kraftstoffinj ektors gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
Kraftstoffinj ektoren zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs sind bekannt. Der dem Kraftstoffinj ektor zugeführte Kraftstoff kann dabei unter einem sehr hohen Druck von bis zu einigen tausend Bar stehen.
Es ist ferner bekannt, Kraftstoffinj ektoren derart mehrstückig auszubilden, dass eine Bohrung, die unter Hochdruck stehenden Kraftstoff führt, über mehrere Teilstücke des KraftstoffIn¬ jektors verläuft. Dabei hat es sich als schwierig erwiesen, die entstehenden Trennstellen zwischen zwei aneinandergrenzen
Teilstücken des Kraftstoffinj ektors ausreichend abzudichten. Im Stand der Technik werden die Trennstellen der benachbarten Teilstücke hierzu mit sehr glatten Oberflächen ausgeführt und mit hoher Kraft gegeneinander gepresst. Die WO 00/60233 schlägt außerdem vor, die Kontaktflächen oder Trennstellen zweier Teile eines Kraftstoffinj ektors mit erhabenen und vertieften Bereichen auszubilden, um bei einem Aneinanderpressen der Kontaktflächen eine erhöhte Flächenpressung in den erhabenen Bereichen zu erzielen. Die DE 101 15 214 AI schlägt alternativ vor, zwischen den Trennstellen bzw. Anlageflächen zweier Hochdruckkörper eines Kraftstoffinj ektors eine Dichtfolie aus weicherem Material vorzusehen, die sich beim Aneinanderpressen der Anlageflächen geringfügig verformt, um Unebenheiten der Anlageflächen auszugleichen. Allerdings hat sich keine dieser Maßnahmen als ausreichend erwiesen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, einen verbesserten Kraftstoffinj ektor bereitzustellen. Diese Aufgabe wird durch einen Kraftstoffin ektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Es ist weiter Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen eines Kraftstoffin ektors anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Ein erfindungsgemäßer Kraftstoffinj ektor weist ein erstes Bauteil mit einer ersten Trennfläche und ein zweites Bauteil mit einer zweiten Trennfläche auf. Die erste Trennfläche und die zweite Trennfläche liegen dabei aneinander an. Eine Bohrung verläuft durch die erste Trennfläche und die zweite Trennfläche. Die erste Trennfläche weist eine erste reliefartige Erhebung auf, die umlaufend um die Bohrung angeordnet ist. Außerdem weist die erste Trennfläche eine höhere Härte auf als die zweite
Trennfläche. Vorteilhafterweise ist die Bohrung im Bereich der Trennflächen bei diesem Kraftstoffinj ektor sehr gut abgedichtet. Dadurch können insbesondere Leckagen in feuchtigkeits- oder kraftstoffsensible Bereiche des Injektors verhindert werden, beispielsweise ein Eindringen von Kraftstoff in eine einen Piezoaktor aufweisende Kammer. Der Kraftstoffinj ektor weist dennoch ein in vorteilhafter Weise geringeres Bauvolumen als ein ohne Trennstellen ausgeführter einstückiger Kraftstoffinj ektor .
Bevorzugt ist die Härte der ersten Trennfläche um mindestens 30 Härtegrade nach Vickers höher als die Härte der zweiten
Trennfläche. Vorteilhafterweise wird dadurch sichergestellt, dass die erste Erhebung der ersten Trennfläche in die zweite Trennfläche eindringen kann. Besonders bevorzugt beträgt der Härteunterschied sogar mindestens 50 Härtegrade nach Vickers.
Es ist zweckmäßig, dass die erste Erhebung einen stufenförmigen Querschnitt aufweist. Vorteilhafterweise hat sich gezeigt, dass dann besonders dichte Verbindungen zwischen den Trennflächen entstehen . ^
Bevorzugt umschließt die erste Erhebung einen etwa kreis¬ scheibenförmigen Abschnitt der ersten Trennfläche. Vorteil¬ hafterweise bewirkt das Eindringen der ersten Erhebung der ersten Trennfläche in die zweite Trennfläche dann nur eine geringe schädliche lokale Deformation der zweiten Trennfläche.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Kraftstoffinj ektors ist die erste Erhebung der ersten Trennfläche zumindest teilweise in die zweite Trennfläche eingedrungen. Vorteilhafterweise ergibt sich dadurch eine gute Abdichtung der durch die Bauteile verlaufenden Bohrung, wobei eventuell durch Kratzer oder Schleifspuren verursachte Kanäle oder Rillen unterbrochen und Unebenheiten und Rauhigkeiten der Trennflächen ausgeglichen werden .
Bevorzugt ist die erste Erhebung der ersten Trennfläche zwischen 5 μπι und 100 μπι tief in die zweite Trennfläche eingedrungen. Vorteilhafterweise hat sich gezeigt, dass diese Eindringtiefe zu einer verlässlichen Dichtung des Kraftstoffin ektors führt.
In einer bevorzugten Aus führungs form des Kraftstoffinj ektors ist das erste Bauteil ein Hebelgehäuse oder ein Hochdruckanschluss des Kraftstoffinj ektors . Vorteilhafterweise weisen diese Bauteile eines Kraftstoffinj ektors Trennflächen auf, die ab¬ gedichtet werden müssen.
In einer Aus führungs form des Kraftstoffinj ektors ist das zweite Bauteil ein Injektorkörper des Kraftstoffinj ektors . Vorteil¬ hafterweise weist ein Injektorkörper sogar zwei abzudichtende Trennflächen auf.
In einer Weiterbildung des Kraftstoffinj ektors weist die erste Trennfläche eine zweite reliefartige Erhebung auf, die umlaufend um die erste reliefartige Erhebung angeordnet ist. Vorteil¬ hafterweise bewirkt dann auch die zweite Erhebung eine Abdichtung der Bohrung und kann als Sicherheitsreserve dienen. Selbst wenn die erste Erhebung aufgrund eines Herstellungsfehlers eine nicht vollständige Abdichtung der Bohrung bewirkt, wird durch die zweite Erhebung eine vollständige Abdichtung der Bohrung sichergestellt .
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Herstellen eines Kraft- stoffin ektors weist Verfahrensschritte auf zum Bereitstellen eines ersten Bauteils mit einer ersten Trennfläche und eines zweiten Bauteils mit einer zweiten Trennfläche, wobei die erste Trennfläche eine höhere Härte aufweist als die zweite Trenn¬ fläche, zum Erzeugen einer reliefartigen Erhebung auf der ersten Trennfläche und zum Aneinanderdrücken der ersten Trennfläche und der zweiten Trennfläche derart, dass die Erhebung der ersten Trennfläche zumindest teilweise in die zweite Trennfläche eindringt. Vorteilhafterweise erlaubt dieses Verfahren die Herstellung sehr zuverlässiger Abdichtungen, die auch hohen Drücken widerstehen. Dadurch lassen sich Leckagen des Kraftstoffinj ektors vermeiden oder minimieren. Dies ist insbesondere relevant in feuchtigkeits- oder kraftstoffsensiblen Bereichen des Kraftstoffinj ektors, beispielsweise im Bereich einer Kammer mit einem Piezoaktor. Gleichzeitig erfordert das Verfahren einen relativ geringen Aufwand bei der Bereitstellung der Trennflächen. Der entstehende Kraftstoffinj ektor weist dennoch ein relativ geringes Bauvolumen auf.
In einer Weiterbildung des Verfahrens wird ein in dem zweiten Bauteil angeordneter Piezoraum zur Aufnahme eines Piezoaktors durch das Aneinanderdrücken der Trennflächen derart verkürzt, dass sich ein gewünschter Leerhub des Piezoaktors ergibt. Vorteilhafterweise ermöglicht das Verfahren dann gleichzeitig die Herstellung einer sehr zuverlässigen Dichtung und ein messendes Einstellens des Piezo-Leerhubs .
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen: Figur 1 eine erste Schnittdarstellung eines Kraftstoffinj ektors ;
Figur 2 eine perspektivische Darstellung einer ersten Trennfläche eines Hebelgehäuses; Figur 3 einen Schnitt durch das Hebelgehäuse;
Figur 4 eine perspektivische Darstellung einer zweiten
Trennfläche eines Injektorkörpers;
Figur 5 ein Detail der zweiten Trennfläche;
Figur 6 einen zweiten Schnitt durch den Kraftstoffin ektor;
Figur 7 eine perspektivische Ansicht einer dritten Trennfläche eines Injektorkörpers; und
Figur 8 ein Höhenprofil der dritten Trennfläche des
Injektorkörpers.
Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung eines Teils eines
Kraftstoffinj ektors 100. Der Kraftstoffinj ektor 100 kann zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder einer Brenn- kraftmaschine dienen. Der Kraftstoff kann dabei einen hohen Druck von bis über 2000 bar aufweisen.
Der Kraftstoffinj ektor besteht aus einer Mehrzahl einzelner Bauteile. In Figur 1 sind ein Hebelgehäuse 200 und ein
Injektorkörper 300 sichtbar. Das Hebelgehäuse 200 weist eine erste Trennfläche 210 auf. Der Injektorkörper 300 weist eine zweite Trennfläche 310 auf. Die erste Trennfläche 210 und die zweite Trennfläche 310 liegen aneinander an. Eine Hochdruckbohrung 110 verläuft durch den Injektorkörper 300, die zweite Trennfläche 310, die erste Trennfläche 210 und das Hebelgehäuse 200. Die Hochdruckbohrung 110 dient der Zuführung des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs. Um eine Leckage des Kraftstoff¬ injektors 100 zu minimieren oder vollständig zu vermeiden, ist es notwendig, den Übergangsbereich zwischen der ersten
Trennfläche 210 des Hebelgehäuses 200 und der zweiten Trennfläche 310 des Injektorkörpers 300 im Bereich der Hochdruckbohrung 110 zuverlässig abzudichten. Die Trennflächen 210, 310 des Hebelgehäuses 200 und des
In ektorkörpers 300 können weitere durchgehende Bohrungen aufweisen, die ebenfalls abgedichtet werden müssen. Im in Figur 1 dargestellten Beispiel weist der In ektorkörper 300 einen Rücklaufraum 120 auf, der sich in eine Rücklaufbohrung 125 im Hebelgehäuse 200 fortsetzt. Auch in diesem Bereich muss der Übergang zwischen der ersten Trennfläche 210 und der zweiten Trennfläche 310 zuverlässig abgedichtet werden. Figur 2 zeigt eine schematisierte perspektivische Darstellung des Hebelgehäuses 200 mit der ersten Trennfläche 210. Das Hebelgehäuse 200 weist eine Zylinderform auf. Entsprechend ist die erste Trennfläche 210 kreisscheibenförmig ausgebildet. Die erste Trennfläche 210 weist die zentral angeordnete Rück- laufbohrung 125 und die in einem radialen Außenbereich der ersten Trennfläche 210 angeordnete Hochdruckbohrung 110 auf. Die erste Trennfläche 210 kann auch weitere abzudichtende Bohrungen aufweisen . Die erste Trennfläche 210 weist eine etwa kreisringförmige
Erhebung 220 auf, die konzentrisch um den Mittelpunkt der ersten Trennfläche 210 verläuft. Der Innendurchmesser der Erhebung 220 bildet eine erste Innenkontur 240, an der die Erhebung 220 eine Stufe 230 bildet. Die erste Innenkontur 240 ist etwa kreisförmig ausgebildet. Am Außendurchmesser der kreisringförmigen Erhebung 220 bildet die Erhebung eine erste Außenkontur 250, an der die Erhebung 220 wiederum eine Stufe 230 aufweist. Der Außendurchmesser der Erhebung 220 ist etwas geringer als der
Durchmesser der ersten Trennfläche 210, so dass außerhalb der ersten Außenkontur 250 noch ein nicht erhabener kreisringförmiger Abschnitt der ersten Trennfläche 210 anschließt.
Die Hochdruckbohrung 110 ist im Bereich zwischen der ersten Innenkontur 240 und der ersten Außenkontur 250 der Erhebung 220 angeordnet. In diesem Bereich weist die Erhebung 220 eine kreisscheibenförmige Aussparung auf, wodurch die Erhebung 220 eine zweite Innenkontur 260 mit einer Stufe 230 bildet, die die Hochdruckbohrung 110 umläuft. Figur 3 zeigt einen Schnitt durch das Hebelgehäuse 200 entlang der in Figur 2 eingezeichneten Schnittachse A-A. Längen und Abstände sind dabei nicht maßstabsgetreu dargestellt. Erkennbar sind die die Rücklaufbohrung 125 ringförmig umlaufende erste Innenkontur 240 und die die Hochdruckbohrung 110 ringförmig umlaufende zweite Innenkontur 260 der Erhebung 220. Außerdem ist die erste Außenkontur 250 der Erhebung 220 erkennbar. An den Innenkonturen 240, 260 und der Außenkontur 250 bildet die Erhebung 220 jeweils die Stufe 230, deren Höhe im Bereich einiger zehn μπι liegen kann. Die Stufen 230 weisen bevorzugt nahezu senkrechte Flanken auf.
Die Erhebung 220 und die übrigen Abschnitte des Hebelgehäuses 200 sind bevorzugt einstückig ausgebildet. Die Erhebung 220 kann beispielsweise durch einen Prägevorgang der ersten Trennfläche 210 erzeugt worden sein.
Figur 4 zeigt eine Ansicht des zylindrischen In ektorkörpers 300 mit der kreisscheibenförmigen zweiten Trennfläche 310. Die zweite Trennfläche 310 des Injektorkörpers 300 weist mehrere Bohrungen auf. Zentral in der zweiten Trennfläche 310 ist der Rücklaufraum 120 angeordnet. In einem Außenbereich der zweiten Trennfläche 310 ist die Hochdruckbohrung 110 angeordnet. Die zweite Trennfläche 310 kann weitere Bohrungen aufweisen.
Die zweite Trennfläche 310 des Injektorkörpers 300 weist eine geringere Härte als die erste Trennfläche 210 des Hebelgehäuses 200 auf. Bevorzugt besteht der Injektorkörper 300 insgesamt aus einem weicheren Material als das Hebelgehäuse 200. Bevorzugt beträgt der Härteunterschied zwischen der zweiten Trennfläche 310 und der ersten Trennfläche 210 dreißig Härtegrade nach Vickers, besonders bevorzugt sogar mehr als fünfzig Härtegrade nach Vickers. Der Injektorkörper 300 und die zweite Trennfläche 310 können beispielsweise aus Invar bestehen.
Die zweite Trennfläche 310 des Injektorkörpers 300 wurde zunächst möglichst plan hergestellt und, beispielsweise durch Schleifen und/oder Polieren, von Unebenheiten befreit . Anschließend wurden die zweite Trennfläche 310 des In ektorkörpers 300 und die erste Trennfläche 210 des Hebelgehäuses 200 zunächst aneinander gepresst und dann zu Untersuchungszwecken wieder getrennt. Figur 4 zeigt die zweite Trennfläche 310 nach der Trennung von der ersten Trennfläche 210. Durch das Aneinanderdrücken der zweiten Trennfläche 310 des In ektorkörpers 300 und der ersten
Trennfläche 210 des Hebelgehäuses 200 ist die Erhebung 220 der ersten Trennfläche 210 teilweise in die zweite Trennfläche 310 des Injektorkörpers 300 eingedrungen und hat nach dem Trennen des Hebelgehäuses 200 und des Injektorkörpers 300 eine Vertiefung 320 hinterlassen, die ein Negativ der Erhebung 220 der ersten Trennfläche 210 bildet. Die Vertiefung 320 ist kreisringförmig um den Rücklaufräum 120 angeordnet. Außerdem umschließt die Vertiefung 320 die Hochdruckbohrung 110. Wegen der kreisförmigen ersten Innenkontur 240 und der kreisförmigen zweiten Innenkontur 260 der Erhebung 220 hat das Eindringen der Erhebung 220 in die zweite Trennfläche 310 eine gleichmäßige symmetrische Defor¬ mation der zweiten Trennfläche 310 bewirkt. Bei asymmetrischer Gestaltung der Innenkonturen 240, 260 könnte es dagegen zu einer nachteiligen asymmetrischen Deformation der zweiten Trennfläche 310 kommen.
Figur 5 zeigt eine Ansicht eines Details der zweiten Trennfläche 310 in der Umgebung der Hochdruckbohrung 110. Erkennbar ist, dass die Hochdruckbohrung 110 zunächst von einem Ring eines nicht vertieften Abschnitts der zweiten Trennfläche 310 umschlossen ist, an den radial außen ein Abschnitt des vertieften Bereichs 220 der zweiten Trennfläche 310 anschließt. In diesen Bereich der Vertiefung 320 war die Erhebung 220 der Trennfläche 210 eingedrungen. Die Tiefe der Vertiefung 320 kann beispielsweise zwischen 5 um und 25 um betragen. Es hat sich gezeigt, dass diese Eindringtiefe ausreicht, um bestehende Restrauhigkeiten der Trennflächen 210, 310 auszugleichen und eine sehr zuverlässige Dichtung zwischen den Trennflächen 210, 310 zu erzeugen.
Figur 6 zeigt eine weitere Schnittdarstellung des Kraft¬ stoffinj ektors 100. Figur 6 zeigt einen an den in Figur 1 dargestellten Abschnitt des Kraftstoffin ektors 100 an¬ schließenden Abschnitts des Kraftstoffin ektors 100.
In Figur 6 ist ein oberer Bereich des Injektorkörpers 300 und ein an den Injektorkörper 300 anschließender Hochdruckanschluss 400 dargestellt. Am Ubergang zwischen dem Injektorkörper 300 und dem Hochdruckanschluss 400 weisen der Injektorkörper 300 eine dritte Trennfläche 330 und der Hochdruckanschluss 400 eine vierte Trennfläche 410 auf. Die Hochdruckbohrung 110 verläuft durch den Hochdruckanschluss 400, durch die vierte Trennfläche 410 und durch die dritte Trennfläche 330 in den Injektorkörper 300.
Außerdem weist der Injektorkörper 300 einen Piezoraum 130 auf, in dem ein nicht weiter dargestellter Piezoaktor angeordnet ist. Der Piezoraum 130 bildet eine Öffnung in der dritten Trennfläche 330 des Injektorkörpers 300 und ist somit zum Hochdruckanschluss 400 hin geöffnet. Der Hochdruckanschluss 400 weist einen Stempel 420 auf, der sich von der vierten Trennfläche 410 aus teilweise in den Piezoraum 130 im Injektorkörper 300 hinein erstreckt.
Im Bereich der Hochdruckbohrung 110 und im Bereich des Piezoraums 130 ist es wiederum notwendig, die Verbindung zwischen der dritten Trennfläche 330 des Injektorkörpers 300 und der vierten Trennfläche 410 des Hochdruckanschlusses 400 abzudichten. Hierzu ist die vierte Trennfläche 410 wiederum härter als die dritte Trennfläche 330 ausgebildet. Beispielsweise kann die vierte Trennfläche 410 des Hochdruckanschlusses die gleiche Härte aufweisen wie die erste Trennfläche des Hebelgehäuses 200. Außerdem weist die vierte Trennfläche 410 wiederum eine in Figur 6 nicht erkennbare Erhebung auf, die als geschlossene Kontur umlaufend um jede abzudichtende Öffnung in der vierten
Trennfläche 410, beispielsweise also als geschlossene Kontur um den Stempel 420 und die Hochdruckbohrung 110 verläuft. Die Innenkontur der Erhebung an der vierten Trennfläche 410 ist bevorzugt wieder kreissymmetrisch ausgebildet, um eine nachteilige asymmetrische Deformation der weicheren dritten Trennfläche 330 im Bereich der abzudichtenden Bohrungen zu vermeiden .
Figur 7 zeigt eine schematisierte Darstellung der dritten Trennfläche 330 des In ektorkörpers 300, nachdem diese zunächst mit der vierten Trennfläche 410 des Hochdruckanschlusses 400 zusammen gepresst worden und anschließend wieder von der vierten Trennfläche 410 des Hochdruckanschlusses 400 getrennt worden ist. Erkennbar ist, dass sich in der dritten Trennfläche 330 des In ektorkörpers 300 eine Vertiefung 340 ausgebildet hat, die einem Negativ der Erhebung auf der vierten Trennfläche 410 des Hochdruckanschlusses 400 entspricht. Die Vertiefung weist eine dritte Innenkontur 350 auf, die symmetrisch und kreisförmig um den Piezoraum 130 verläuft. Außerdem umschließt die Vertiefung 340 die Hochdruckbohrung 110 in der dritten Trennfläche 330 vollständig und ebenfalls kreisförmig.
Die zweite Außenkontur 360 der Vertiefung 340 in der dritten Trennfläche 330 ist nicht kreisförmig ausgebildet. Die genaue Gestaltung der Außenkontur 360 ist unkritisch und muss nicht kreisförmig gewählt werden, da eine asymmetrische Deformation der dritten Trennfläche 330 im Bereich der zweiten Außenkontur 360 nicht nachteilig ist. Figur 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Höhenprofils der dritten Trennfläche 330 nach dem Zusammenpressen mit der vierten Trennfläche 410 des Hochdruckanschlusses 400. Erkennbar ist, dass sich in der dritten Trennfläche 330 die Vertiefung 340 ausgebildet hat. Die Tiefe der Vertiefung 340 kann beispielsweise zwischen 5 μπι und 25 μπι liegen. Die Vertiefung 340 kann jedoch auch tiefer sein.
Figur 6 zeigt, dass der Stempel 420 des Hochdruckanschlusses 400 teilweise in den Piezoraum 130 im Injektorkörper 300 eindringt. Im Piezoraum 130 ist, wie erwähnt, ein Piezoaktor des Kraftstoffinj ektors 100 angeordnet. Der Piezoaktor sollte dabei einen vorgegebenen gewünschten Leerhub aufweisen. Durch Fertigungstoleranzen bei der Herstellung der Komponenten des Kraftstoffin ektors 100 kann es zu geringfügigen Längenvariationen des Piezoraums 130 kommen, die zu einer Variation des Leerhubs des Piezoaktors führen. Diese Variationen müssen ausgeglichen werden, um den gewünschten Leerhub des Piezoaktors zu erreichen. Hierzu kann das Eindringen des Stempels 420 in den Piezoraum 130 dienen. Während des Aufeinanderpressens der vierten Trennfläche 410 des Hochdruckanschlusses 400 und der dritten Trennfläche 330 des In ektorkörpers 300 dringt die beschriebene Erhebung der vierten Trennfläche 410 teilweise in die dritte Trennfläche 330 ein und stellt dadurch eine Dichtung her. Durch das teilweise Eindringen der Erhebung der vierten Trennfläche 410 in die dritte Trennfläche 330 wird der Hoch- druckanschluss 400 näher an den Injektorkörper 300 geführt, wodurch auch der Stempel 420 des Hochdruckanschlusses 400 weiter in den Piezoraum 130 eindringt. Wird während des Zusammenpressens der Trennflächen 330, 410 gleichzeitig der Leerhub des im Piezoraum 130 angeordneten Piezoaktors überwacht, so kann die Erhebung der vierten Trennfläche 410 so weit in die dritte Trennfläche 330 hineingedrückt werden, bis der Stempel 420 so weit in den Piezoraum 130 eingedrungen ist, dass sich der gewünschte Leerhub des Piezoaktors im Piezoraum 130 ergeben hat. Hierzu kann die Erhebung der vierten Trennfläche 410 bis zu 100 μπι tief in die dritte Trennfläche 330 des Injektorkörpers 300 hineingedrückt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffinjektor (100)
mit einem ersten Bauteil (200, 400) mit einer ersten Trennfläche (210, 410)
und mit einem zweiten Bauteil (300) mit einer zweiten Trennfläche (310, 330),
wobei die erste Trennfläche (210, 410) und die zweite Trennfläche (310, 330) aneinander anliegen,
wobei eine Bohrung (110) durch die erste Trennfläche (210,
410) und die zweite Trennfläche (310, 330) verläuft, dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Trennfläche (210, 410) eine erste reliefartige Erhebung (220) aufweist, die umlaufend um die Bohrung (110) angeordnet ist,
und die erste Trennfläche (210, 410) eine höhere Härte aufweist als die zweite Trennfläche (310, 330) .
2. Kraftstoffin ektor (100) gemäß Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Härte der ersten Trennfläche (210, 410) um mindestens 30 Härtegrade nach Vickers höher ist als die Härte der zweiten Trennfläche (310, 330) .
3. Kraftstoffinj ektor (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Erhebung (220) einen stufenförmigen Querschnitt aufweist.
4. Kraftstoffinj ektor (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Erhebung (220) einen etwa kreisscheiben- förmigen Abschnitt der ersten Trennfläche (210, 410) umschließt . Kraftstoffin ektor (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Erhebung (220) der ersten Trennfläche (210, 410) zumindest teilweise in die zweite Trennfläche (310, 330) eingedrungen ist.
Kraftstoffin ektor (100) gemäß Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Erhebung (220) der ersten Trennfläche (210, 410) zwischen 5 μπι und 100 μπι tief in die zweite Trennfläche (310, 330) eingedrungen ist.
Kraftstoffinj ektor (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das erste Bauteil (200, 400) ein Hebelgehäuse (200) oder ein Hochdruckanschluss (400) des Kraftstoffinj ektors (100) ist .
Kraftstoffinj ektor (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass das zweite Bauteil (300) ein Injektorkörper (300) des Kraftstoffinj ektors (100) ist.
Kraftstoffinj ektor (100) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Trennfläche (210, 410) eine zweite relie¬ fartige Erhebung aufweist, die umlaufend um die erste reliefartige Erhebung (220) angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen eines Kraftstoffinj ektors (100), gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: - Bereitstellen eines ersten Bauteils (200, 400) mit einer ersten Trennfläche (210, 410) und eines zweiten Bauteils (300) mit einer zweiten Trennfläche (310, 330), wobei die erste Trennfläche (210, 410) eine höhere Härte aufweist als die zweite Trennfläche (310, 330);
- Erzeugen einer reliefartigen Erhebung (220) auf der ersten Trennfläche (210, 410) ;
- Aneinanderdrücken der ersten Trennfläche (210, 410) und der zweiten Trennfläche (310, 330) derart, dass die Erhebung (220) der ersten Trennfläche (210, 410) zumindest teilweise in die zweite Trennfläche (310, 330) eindringt.
Verfahren gemäß Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
dass ein in dem zweiten Bauteil (300) angeordneter Piezoraum (130) zur Aufnahme eines Piezoaktors durch das
Aneinanderdrücken der Trennflächen (210, 410, 310, 330) derart verkürzt wird, dass sich ein gewünschter Leerhub des Piezoaktors ergibt.
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