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Title:
INJECTOR COMPRISING A DEVICE FOR PREVENTING THE ACCUMULATION OF DIRT INSIDE THE INJECTOR
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/029927
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an injector for a common rail fuel injection system, said injector essentially consisting of a control element (2; 2') and an injection element (3). The control element (2) is provided with an admission (4) for fuel subjected to a high pressure, and a valve (7) for opening and closing the admission (4) in relation to the injection element (3). The injection element (3) comprises a nozzle needle (12) that is at least indirectly controlled by the control element (2; 2'). According to the invention, any sections containing cross-sectional and directional modifications relating to the supply of the fuel from the admission (4) to the nozzle needle (12) are provided with radii (R1, R2, R3, R4; R21, R22, R23, R24, R25) in order to prevent dirt particles from accumulating in the fuel as a result of the high pressure to which the fuel is subjected, thus reducing or preventing erosion.

Inventors:
BOECKING FRIEDRICH (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/053452
Publication Date:
March 23, 2006
Filing Date:
July 18, 2005
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
BOECKING FRIEDRICH (DE)
International Classes:
F02M47/02; F02M55/00; F02M61/16; F02M63/00; (IPC1-7): F02M61/16; F02M47/02; F02M55/00; F02M63/00
Foreign References:
US20020185111A12002-12-12
DE10039215A12002-02-28
US5752316A1998-05-19
EP0449662A11991-10-02
EP0363142A11990-04-11
US6247655B12001-06-19
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (Stuttgart, DE)
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Claims:
A N S P R Ü C H E
1. Injektor für ein CommonRailKraftstoffeinspritzsystem, beste¬ hend im Wesentlichen aus einem Steuerteil (2; 2') und einem Einspritzteil (3), wobei das Steuerteil (2; 2') einen Zulauf (4) für unter Hochdruck stehenden Kraftstoff sowie ein Ventil (7) zur Öffnung und Schließung des Zulaufs (4) zu dem Ein¬ spritzteil (3) umfasst und das Einspritzteil (3) eine Düsenna¬ del (12) aufweist, die von dem Steuerteil (2; 2') zumindest mittelbar gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass in den Bereichen, in den Kraftstoff innerhalb des Injektors (1) fließt, Querschnittsreduzierungen, Querschnittsvergrößerungen und Richtungsänderungen derart ausgelegt sind, dass diese je¬ weils Radien (Rl, R2, R3, R4; R21, R22, R23, R24, R25) aufwei¬ sen.
2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ra¬ dien (Rl, R2, R3, R4; R21, R22, R23, R24, R25) derart ausgelegt sind, dass die Querschnittsverringerung bzw. Querschnittsver¬ größerung nahezu kontinuierlich verläuft.
3. Injektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil (20) Radien (R21, R22) aufweist.
4. Injektor nach mindestens einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ventil (7) und dem Einspritz teil (3) die sogenannte ADrossel (Bereich 15) vorgesehen ist, die derart ausgelegt ist, dass in den Bereichen der Quer¬ schnittsveränderungen Radien (R2, R3) angeordnet sind.
5. Injektor nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilsteuerkolben (10) auf der der Düsennadel (12) abgewandten Seite einen Anschlag auf¬ weist und der Anschlag ebenfalls mit einem Radius (R4) versehen ist.
Description:
Injektor mit Einrichtung zur Verhinderung von Schmutzablagerungen innerhalb des Injektors

Die Erfindung betrifft einen Injektor für ein Common-Rail- Kraftstoffeinspritzsystem, bestehend im Wesentlichen aus einem Steuerteil und einem Einspritzteil, wobei das Steuerteil einen Zu¬ lauf für den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff sowie ein Ventil zur Öffnung und Schließung des Zulaufs zu dem Einspritzteil um- fasst und das Einspritzteil eine Düsennadel aufweist, die von dem Steuerteil gesteuert wird.

Stand der Technik Ein Injektor ist dafür vorgesehen, einen unter Hochdruck stehenden Kraftstoff in sehr kleinen Teilmengen in einen Brennraum einer Brennstoffkraftmaschine einzuspritzen. Der Injektor besteht aus einem Steuerteil und einem Einspritzteil. Das Steuerteil umfasst im Wesentlichen einen Zulauf, der für den in den Injektor hinein führenden Kraftstoff, der unter Hochdruck steht, vorgesehen ist. Zudem ist in dem Steuerteil ein Magnetventil angeordnet, das im Wesentlichen einen Magnetventilanker sowie eine den Magnetventil¬ anker umgebende Spule umfasst. Der Magnetventilanker ist über eine Feder entsprechend in einer Position gehalten. Der Magnetventil¬ anker umfasst ferner einen Steuerventilsitz, der mit einem Dros- selventil korrespondiert.

Das Einspritzteil des Injektors umfasst einen Ventilsteuerkolben, der mit einem Drosselventil in Verbindung steht und eine Düsenna¬ del, die in dem Injektor angeordnet ist. Die Düsennadel selbst ist ebenfalls federbelastet.

Im Ruhezustand ist das Magnetventil nicht bestromt und daher wird der Magnetventilanker aufgrund der Feder in Richtung Düse ge¬ drückt. Damit ist das Drosselventil geschlossen und der Ven- tilsteuerkolben drückt gegen die Düsennadel, die wiederum die Düse selbst verschließt.

Sobald das Magnetventil bestromt wird, wird der Magnetventilanker in Öffnungsrichtung angehoben und durch die Düse strömt ent- sprechender Kraftstoff.

Nachteile des Standes der Technik Ein wesentlicher Nachteil bei den hier beschriebenen Injektoren ist, dass es aufgrund eines bestehenden Schmutzanteils, der in dem Kraftstoff herrscht, zu teilweise erheblichen Erosionen an den Oberflächen innerhalb der Zulaufleitungen bis hin zur Düse eines Injektors kommt. Eine extrem hohe Erosion tritt insbesondere an den Stellen ein, an denen die an sich aufgrund des unter Druck stehenden Kraftstoffs sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten umge¬ lenkt werden.

Im Wesentlichen findet die ümlenkung durch die labyrinthartige Ausgestaltung der Zulaufkanäle statt.

Eine weitere Belastung durch Schmutz bzw. Erosion tritt an den Stellen ein, an denen auch eine entsprechende Querschnitts¬ reduzierung oder -Veränderung stattfindet. Derselbe Effekt tritt auch bei Common-Rail-Injektoren ein, die auf der Basis eines Pie- zoventils funktionieren.

Aufgabe der Erfindung Die Aufgabe der Erfindung ist es, einen Injektor vorzuschlagen, bei dem die Nachteile des Standes der Technik, insbesondere die verstärkte Erosion der Oberfläche aufgrund eines verunreinigten Kraftstoffs, vermieden wird.

Lösung der Aufgabe Der Lösungsgedanke der Aufgabe ist es, zumindest einige Quer¬ schnittsveränderungen und Richtungsänderungen der Zulaufleitungen bis hin zur Düse mit entsprechenden Radien zu versehen, so dass gezielt durch die Herstellung erzeugten Kanten abgerundet werden. Vorteile der Erfindung Einer der wesentlichen Vorteile der Erfindung ist, dass durch ein¬ fache, gezielte Maßnahmen, die bei der Fertigung eines Injektors bereits umgesetzt werden können, erhebliche Erosionen innerhalb der Zuleitungen eines Injektors vermieden werden können.

Insbesondere an den Stellen, an denen Querschnittsveränderungen auftreten, sind anstelle der üblicherweise 90 Grad Kanten Rundun¬ gen mit entsprechenden Radien anzusetzen, so dass in diesen Berei- chen eine laminare Strömung entsteht, die auf der Oberfläche der Rundung entlang führt und entsprechend abgleitet. Dadurch wird vermieden, dass aufgrund des hohen Drucks, dem der Kraftstoff aus¬ gesetzt ist, dieser auf das Material stößt und aufgrund der pulsi- ven Beförderung des Kraftstoffs auch teilweise Material mit ab- trägt. Die Rundungen minimieren diese Abtragung bzw. vermeiden sie nahezu vollständig.

Insbesondere sind auch die Stellen betroffen, die im Bereich des Schaltventils angeordnet sind. Auch der Bereich der sogenannten A-Drossel, der unterhalb des Drosselventils angeordnet ist und durch entsprechende Querschnittsverringerung gebildet ist, wird vorteilhafterweise mit entsprechenden Radien versehen.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass auch Quer- schnittserweiterungen mit entsprechenden Radien zu versehen sind. Insbesondere im Bereich der A-Drossel sollen die Rundungen mindes¬ tens 10 % größer ausgelegt sein, als der Durchmesser des an sich vorhandenen Durchflusses. Zudem wird die Stelle mit einer entsprechenden Rundung versehen, die den Hubanschlag für die Düsennadel bildet.

Bei einem piezogesteuerten Common-Rail-Injektor sind insbesondere die Rundungen im Bereich des Schaltventils wichtig. Vorzugsweise wird der Radius derart ausgebildet, dass dieser so groß wie mög¬ lich ist.

Durch gezielte Ausbildungen von Rundungen anstelle von Kanten kann somit die Erosion der Oberfläche innerhalb der Zulaufleitung, ins¬ besondere hervorgerufen durch Schmutzpartikel, die im Kraftstoff vorhanden sind, verringert oder vermieden werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen gehen aus der nachfolgenden Beschreibung, den Zeichnungen sowie den Ansprüchen hervor.

Zeichnungen Es zeigen: Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Schnittes durch ei- nen Common-Rail-Injektor mit einem Magnetventil;

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung des in Figur 1 gekenn¬ zeichneten Bereichs II;

Fig. 3 eine alternative Ausgestaltung eines Schaltventils ei¬ nes piezogesteuerten Common-Rail-Injektors, teilweise im Schnitt. Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist ein Injektor 1 dargestellt. Er besteht aus einem Steuerteil 2 und einem Einspritzteil 3.

Der Steuerteil 2 umfasst einen Zulauf 4 für den Kraftstoff, der über das Einspritzteil 3 mittels einer Düse 5 in einen hier nicht näher dargestellten Brennraum einer Brennstoffkraftmaschine einge¬ spritzt werden soll. Das Steuerteil 2 umfasst ferner einen Magnet- ventilanker 6, der ein Drosselventil 7 steuert. Das hier darge¬ stellte Drosselventil 7 umfasst eine Ventilkugel 8, die geöffnet ist und Kraftstoff in Pfeilrichtung 9 austreten kann.

Das Einspritzteil 3 umfasst ferner einen Ventilsteuerkolben 10, der an dessen der Brennstoffkraftmaschine zugeordneten Seite 11 eine Düsennadel 12 steuert.

Bei der in Figur 2 dargestellten Vergrößerung handelt es sich um den in Figur 1 dargestellten Bereich II. Die Ventilkugel 8 sitzt auf einem Ventilsitz 13, der sich in Richtung 14 der Düsennadel zunächst verjüngt und einen Bereich 15 bildet, der auch als A- Drossel bekannt ist. Dieser Bereich 15 weist eine Querschnittsver¬ engung gegenüber den benachbarten Querschnitten auf. Um nun eine entsprechende Erosion aufgrund der im Kraftstoff vorhandenen Schmutzpartikel zu verhindern, ist ein erster Radius Rl im Bereich des Ventilsitzes 13 vorgesehen.

Weitere Radien R2 und R3 sind in den Bereichen vorgesehen, die die A-Drossel (Bereich 15) bilden. Ferner ist das von der Düsennadel 12 abgewandte Ende des Ven¬ tilsteuerkolbens 10 derart ausgebildet, dass auch im Bereich des Austritts des Kraftstoffs aus der A-Drossel ein weiterer Radius R4 vorgesehen ist.

Alternativ hierzu ist eine vergrößerte Darstellung des Steuerteils 2' einer alternativen Ausbildung eines Common-Rail-Injektors (pie- zogesteuert) in Figur 3 dargestellt. Dieses Steuerteil (2) weist ein Schaltventil 20 auf, das mittels Federn 21 belastet ist. Das Schaltventil 20 selbst weist wiederum Radien R21 sowie R22 im Be¬ reich des Schaltventils 20 auf. Auch die korrespondierenden Wan¬ dungen 22 weisen Rundungen R23 auf.

Insbesondere im Bereich der QuerSchnittsVerjüngung 23 sind eben- falls Radien R24, R25 und R26 vorgesehen.

Durch die sehr vereinfachte Maßnahme anstelle der vorwiegend rechtwinkli¬ gen Kantenausbildungen innerhalb eines Injektors und Ersetzen dieser durch entsprechend große Radien werden Erosionen, die insbesondere durch den wechselweisen Hochdruck des Kraftstoffs, der teilweise zusätzlich mit Schmutzpartikeln verunreinigt ist, verringert oder gar vermieden.