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Patent Searching and Data


Title:
CHOKE FOR DIESEL INJECTION DEVICES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2000/039447
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed is a choke for diesel injection devices comprising a choke body (1) in which a large and a small bore (4, 5; 12, 13) have been made and an insert (6, 14) made of sheet metal, in which an orifice (7, 17) with a slightly smaller cross-sectional area in relation to the small bore (5, 13) has been punched on the end face, said insert being disposed in and matching the large bore (4, 12).

Inventors:
LEWENTZ GUENTER (DE)
FRANK WILHELM (DE)
VOIGT ANDREAS (DE)
Application Number:
PCT/DE1999/003849
Publication Date:
July 06, 2000
Filing Date:
December 01, 1999
Export Citation:
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Assignee:
SIEMENS AG (DE)
LEWENTZ GUENTER (DE)
FRANK WILHELM (DE)
VOIGT ANDREAS (DE)
International Classes:
F02M47/02; F02M63/00; (IPC1-7): F02M47/02; F02M63/00
Foreign References:
EP0384882A21990-08-29
US5636796A1997-06-10
US5002231A1991-03-26
US4423841A1984-01-03
US4545352A1985-10-08
EP0304749A11989-03-01
EP0304749B11993-07-28
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 1998, no. 04 31 March 1998 (1998-03-31)
Attorney, Agent or Firm:
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT (Postfach 22 16 34 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Drossel für Dieseleinspritzvorrichtungen mit einem Drosselkörper (1), in den eine große und eine kleine Bohrung (4,5 ; 12,13) eingebracht sind derart, daß kleine und große Bohrung (4,5 ; 12,13) stufig ineinander überge hend, und einem Einsatz (6,14) aus Blech, in den an der Stirnseite durch Stanzen eine Öffnung (7,17) mit einer gegenüber der kleinen Bohrung (5,13) geringfügig kleineren Querschnitts fläche eingebracht ist und der in der großen Bohrung (4,12) passend angeordnet ist derart, daß die Stirnseite zur klei nen Bohrung (5,13) hin orientiert ist und die Öffnung (7, 17) des Einsatzes innerhalb der Querschnittsfläche der kleinen Bohrung (5,13) zu liegen kommt.
2. Drossel nach Anspruch 1, bei der der Einsatz (18,23,25 bis 28) scheibenförmig ausgebildet ist.
3. Drossel nach Anspruch 1, bei der der Einsatz (6,14) becherförmig tiefgezogen ist.
4. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der der Einsatz (6,14,21) mit dem Drosselkörper (1) verschweißt ist.
5. Drossel nach nach Anspruch 4, bei der der Einsatz (6,14,21) an der Stirnseite mit dem Drosselkör per (1) verschweißt ist.
6. Drossel nach Anspruch 3, bei der der becherförmige Einsatz (6,14) an den Rändern aufgeweitet ist.
7. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der der Einsatz (23) mehrere gestanzte Öffnungen (22) aufweist, deren Querschnittsflächen zusammen geringfügig kleiner sind als die Querschnittsfläche der kleinen Bohrung (24) und die Öffnungen des Einsatzes (23) innerhalb der Querschnittsflä che der kleinen Bohrung (24) zu liegen kommen.
8. Drossel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der mehrere Einsätze (25 bis 28) gestapelt angeordnet sind.
Description:
Beschreibung Drossel für Dieseleinspritzvorrichtungen Die Erfindung betrifft eine Drossel für Dieseleinspritzvor- richtungen.

Insbesondere Common-Rail-Injektoren für Dieselmotoren benöti- gen, um einwandfrei zu funktionieren, eine oder mehrere Dros- seln, die das Öffnungsverhalten und/oder das Schließverhalten der Injektoren wesentlich beeinflussen. Je genauer diese Drosseln im Bezug auf den hydraulischen Durchfluß abgestimmt werden können, um so reproduzierbarer ist die Funktion der Injektoren untereinander. Drossel-Bohrungen können dabei ent- weder durch Erodieren oder mechanisches Bohren hergestellt und anschließend über Runden der Einlaufkanten auf den ge- wünschten Durchmesser und damit den gewünschten Durchfluß ge- bracht werden. Da die Fertigungstoleranzen beim Bohren oder Erodieren stark streuen können, ergeben sich für einen eng tolerierten Enddurchfluß sehr unterschiedliche Rundungsgrade der Einlaufkanten, was wiederum die Durchströmung durch die Drossel stark beeinflußt. So ist beispielsweise das Auftreten von Kavitation bzw. von kavitierender Strömung unter anderem eine Funktion der Einlaufverhältnisse und damit des Rundungs- grades. Dabei spielen auch die Toleranzen hinsichtlich der Konizität, die Rundheit, die Oberflächen-Rauhheit, etc. eine wesentliche Rolle.

Alternativ hierzu wird in der EP 0 304 749 Bl eine Vorrich- tung beschrieben, bei der in Bohrungen mit jeweils konstantem Durchmesser Einsätze eingebracht sind, welche aus festem Ma- terial hergestellt und mit einer Bohrung versehen sind. Je- doch tritt auch hier das Problem der Bohrungstoleranzen auf.

Desweiteren sind aus der Firmenschrift Kern-Liebers,"Spritz- lochscheiben und Potentiometer-Komponenten zur Kraftstoff-

Einsparung", Spritzlochscheiben zur Benzin-Einspritzung be- kannt. Diese bestehen aus einem tiefgezogenen, becherförmigem Blech, das an der Stirnseite mindestens eine durch Stanzen hergestellte Öffnung aufweist. Eine Verwendung dieser ver- gleichsweise unaufwendigen und sehr genauen Technologie bei Einsätzen für Dieseleinspritzsysteme ist jedoch nicht ohne weiteres möglich, da stanzfähiges Blech den in Dieselein- spritzsystemen auftretenden Drücken nicht standhält, d. h., daß die Öffnung sich im Betrieb unter den herrschenden Drük- ken aufweitet und damit die geforderten Toleranzen nicht mehr einhält.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Drossel für Dieselein- spritzvorrichtungen anzugeben, die eine hohe Genauigkeit der Drosselöffnung bei geringem Herstellungsaufwand bietet.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Drossel gemäß Patentan- spruch 1. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungs- gedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Die Erfindung löst das Problem zum einen dadurch, daß der Drossel-Querschnitt durch einen hochpräzisen Stanzprozeß er- zeugt wird. Dadurch ist es möglich, Durchmesser mit sehr en- gen Toleranzen und damit sehr kleinen Durchfluß-Toleranzen kostengünstig und prozeßsicher herzustellen. Da der Einsatz gemäß der Erfindung in eine große Bohrung eingesetzt wird, die stufig in eine kleine Bohrung übergeht, und der Durchmes- ser der Einsatzöffnung geringfügig kleiner ist als der Durch- messer der kleinen Bohrung, wird zum anderen die Umgebung der Einsatzöffnung durch den Drosselkörper weitgehend abgestützt, so daß praktisch eine Aufweitung der Einsatzöffnung auch bei sehr hohen Drücken nicht erfolgt.

Die Drosseleinsätze können sowohl als ebene, gelochte Schei- be, als auch als becherförmig tiefgezogene, gelochte"Töpfe" ausgebildet werden, die so in eine Stufen-Bohrung eingesetzt werden, daß sie in Strömungsrichtung gegen den von der klei-

nen Bohrung gebildeten Absatz gepreßt werden. Damit eine aus- reichende Festigkeit der Drossel gewährleistet wird, darf der Durchmesser der kleinen Bohrung nur minimal größer sein, als der geforderte Drossel-Durchmesser selbst. Bei den becherför- migen Einsätzen wird der Rand so aufgeweitet, daß die Drossel sich selbst abdichtet. Alternativ oder zusätzlich können die Drossel auch eingeschweißt gebördelt oder auf vergleichbare Weise behandelt werden. Wird ein bestimmtes Verhältnis von Drossellänge zu Drosselquerschnitt gefordert, so kann dies durch Stapeln mehrerer Scheiben bzw."Töpfe"erzielt werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigt : Figur 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Drossel, Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä- ßen Drossel, Figur 3 ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä- ßen Drossel und Figur 4 ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemä- ßen Drossel.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 sind in einem Dros- selkörper 1, der beispielsweise durch die Grundplatte eines Dieselinjektors gebildet wird, von zwei einander gegenüber- liegenden Seiten zwei Bohrungen 2,3 eingebracht, wobei die eine Bohrung 2 einen kleineren Durchmesser aufweist als die andere Bohrung 3. Die größere Bohrung 3 verjüngt sich dabei kegelförmig, um dann stufig in eine weitere Bohrung 4 überzu- gehen. Die Bohrung 4 hat dabei beispielsweise den gleichen Durchmesser wie die Bohrung 2. Die Bohrung 2 und die Bohrung 4 sind über eine drosselnde Bohrung 5 miteinander verbunden, deren Durchmesser wesentlich kleiner ist als der der Bohrun- gen 2 und 4. Die Bohrung 5 ist dabei so bemessen, daß sie in- nerhalb ihrer Toleranzen immer größer ist als ein geforderter

Drosselquerschnitt. Günstigerweise liegt der untere Tole- ranzwert der Bohrung 5 knapp über dem geforderten Drossel- durchmesser. In die Bohrung 4 ist ein Einsatz 6 eingebracht, der aus einem becherförmig tiefgezogenen Blech besteht und der an der Stirnseite eine hochpräzise, gestanzte Öffnung 7 aufweist. Die Öffnung 7 entspricht sehr genau dem gewünschten Drosseldurchmesser und kommt innerhalb der Querschnittsfläche der Bohrung 5 zum Liegen. Der Durchmesser der Öffnung 7 ist insgesamt nur geringfügig kleiner als der Durchmesser der Bohrung 5. Um den Einsatz 6 der Bohrung 4 abzudichten, sind zum einen eine zu der Öffnung 7 konzentrisch verlaufende, kreisförmige Schweißnaht 8 zwischen Einsatz 6 und Drossel- klappe 1 vorgesehen und zum anderen eine Aufweitung des Ran- des 9 beim Einsatz 6 vorgesehen. Der Druck in den Bohrungen 3,4,5 und 2 rührt von einer Druckströmung 10 her, die von der Bohrung 3 über die Bohrung 4 und 5 zur Bohrung 2 fließt.

Die Druckströmung 10 kann dabei durch eine unter Druck ste- hende Flüssigkeit oder ein entsprechend komprimiertes Gas ge- geben sein.

Durch den Drosselkörper 1 ist ein Kanal 11 geführt, von dem eine Bohrung 12 abzweigt, die schließlich stufig in eine zu der Bohrung 3 führenden Bohrung 13 stufig einmündet. In die Bohrung 12 ist ein Einsatz 14 eingebracht, der im wesentli- chen dem Einsatz 6 entspricht und der ebenfalls durch eine kreisförmige Schweißnaht 15 sowie durch Aufweitung der Ränder 16 gegenüber dem Drosselkörper 1 abgedichtet ist. Der Einsatz 14 hat darüber hinaus eine Öffnung 17, deren Durchmesser ge- ringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung 13 und die innerhalb der Querschnittsfläche der Bohrung 13 angeord- net ist. Die Öffnung 17 ist durch hochpräzises Stanzen herge- stellt und entspricht mit nur geringen Toleranzen den ge- wünschten Drosseldurchmesser. Eine Druckströmung fließt dabei ausgehend vom Kanal 11 zur Bohrung 3.

Die Stabilität des Einsatzes 14 bzw. 6 wird also jeweils da- durch gewährleistet, daß die Öffnung 17 bzw. 7 des Einsatzes

14 bzw. 6 geringfügig kleiner ist als der Durchmesser der Bohrung 13 bzw. 5, wodurch der Einsatz 14 bzw. 6 weitgehend von dem Drosselkörper 1 unterstützt wird.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 wird anstelle eines becherförmigen Einsatzes ein scheibenförmiger Einsatz vorge- sehen. Als derartiger Einsatz wird eine aus Blech gefertigte, kreisrunde Scheibe 18 verwendet, die eine zentrale, durch präzises Stanzen eingebrachte Öffnung 19 aufweist und die die Stärke 1 hat. Die Scheibe ist dabei über einer Bohrung 20, die einen größeren Durchmesser aufweist als die Öffnung 19, angeordnet. Befestigt und abgedichtet wird die Scheibe bei- spielsweise durch eine konzentrisch zur Öffnung 19 und zur Bohrung 20 verlaufenden kreisrunden Schweißnaht 21. Die Off- nung 19 der Scheibe 18 ist durch hochpräzises Stanzen herge- stellt und der Stanzgrad ist beispielsweise durch Laserver- rundung entgratet.

Gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Figur 2 ist das Aus- führungsbeispiel aus Figur 3 dahingehend abgeändert, daß an- stelle einer Öffnung 19 in Figur 2 nunmehr vier Öffnungen 22 in einer Scheibe 23 vorgesehen sind. Die Bohrungen 22 sind dabei so angeordnet, daß sie innerhalb einer Bohrung 24 in dem Spulenkörper 1 zu liegen kommen. Durch eine derartige An- ordnung mehrerer Löcher kann erreicht werden, daß größere Un- terschiede zwischen der Querschnittsfläche der Bohrung 24 ei- nerseits und der Summe der Querschnittsflächen der Bohrungen 22 andererseits erzielt werden.

Das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 unterscheidet sich von der Ausführungsform nach Figur 2 darin, daß mehrere Scheiben 25 bis 28 übereinander gestapelt sind, welche jeweils eine Öffnung 29 aufweisen und in gestapelter Lage einen Kanal mit konstantem Durchmesser ergeben. Im Gegensatz zu den bisheri- gen Ausführungsbeispielen ist das Verhältnis der Lange 1 der jeweiligen Öffnung groß gegenüber dem Durchmesser d der je- weiligen gestanzten Öffnung. Ein größeres Verhältnis ist bei- spielsweise dann erforderlich, wenn bestimmte Strömungscha- rakteristika erzielt werden sollen.