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Dokumentenidentifikation DE102006027614A1 27.12.2007
Titel Einspritzinjektor für Brennkraftmaschinen
Anmelder L'Orange GmbH, 70435 Stuttgart, DE
Erfinder Scheibe, Wolfgang, Dr.-Ing., 71642 Ludwigsburg, DE;
Koch, Hans-Joachim, 72293 Glatten, DE
Vertreter Wittner & Müller, 73614 Schorndorf
DE-Anmeldedatum 13.06.2006
DE-Aktenzeichen 102006027614
Offenlegungstag 27.12.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 27.12.2007
IPC-Hauptklasse F02M 61/16(2006.01)A, F, I, 20060823, B, H, DE
Zusammenfassung Ein Einspritzinjektor für Brennkraftmaschinen weist einen gehäuseseitig aufgenommenen Einsatz (8) auf, der über eine Stützhülse (18) axial abgestützt ist, die als Kraftstofffilter mit der Hülsenwand zugeordneter Filterfläche ausgebildet ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Einspritzinjektor für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einem aus der DE 102 12 002 C1 bekannten Einspritzinjektor der eingangs genannten Art ist der Einsatz durch eine vorgefertigte, in eine Gehäusebohrung einzuschiebende Montageeinheit gebildet. Diese ist aus einer Buchse mit einer zentralen Bohrung aufgebaut, welche über Lagerhülsen geführt eine Ventilstange aufnimmt und axial gegenüberliegend zum die Ventilstange beaufschlagenden Steller mit einem eingepassten Sitzstück eines Vorsteuerventiles versehen ist. Über das Vorsteuerventil ist der hochdruckbeaufschlagte, rückseitig zur Ventilnadel des Injektors vorgesehene Steuerraum des Vorsteuerventiles gegen die Niederdruckseite zu öffnen.

Das Sitzstück ist flächig dichtend gegen ein plattenförmiges Übergangselement als ein Modul des axial modular aufgebauten und zusammengespannten Injektorgehäuses abgestützt. Die Abstützung erfolgt über eine Stützhülse, die zwischen einer Schulter der Buchse und einer Schulter der die Buchse aufnehmenden Gehäusebohrung liegt und die, bezogen auf das axial zusammengespannte Injektorgehäuse, bis in den Bereich ihrer Werkstoff-Quetschgrenze toleranzausgleichend verspannbar ist.

Aus der DE 196 47 304 C1 ist ein Einspritzinjektor für Brennkraftmaschinen mit in den Injektor baulich integriertem Mengenbegrenzungsventil bekannt. Dieses, und axial beabstandet gegenüberliegend ein Steuerraum, sind in einer Bohrung des Injektorgehäuses aufgenommen, die in rückwärtiger Verlängerung der auf den Düsennadelsitz zulaufenden Düsennadelbohrung liegt und in der im Übergangsbereich zur Düsennadelbohrung der Sperrkolben des Mengenbegrenzungsventils wegbegrenzt verschieblich geführt ist.

Die Düsennadel durchsetzt mit ihrem Schaft den Sperrkolben und ist rückseitig im Gehäuse geführt und gegen einen Steuerkolben abgestützt, der Teil der Abgrenzung des Steuerraumes ist. Dieser Steuerraum, und der rückseitig zum Sperrkolben liegende und in Richtung auf den Steuerraum durch die gehäuseseitige Führung des Düsennadelschaftes begrenzte Raum, sind hochdruckbeaufschlagt. Über ein Steuerventil ist der Steuerraum mit der Niederdruckseite zu verbinden, um die Düsennadel druckabhängig in ihre Öffnungsstellung anzuheben und eine Einspritzung zu ermöglichen.

Die für eine Einspritzung maximal mögliche Einspritzmenge ist durch das Volumen vorgegeben, das zwischen Düsennadelsitz und Sperrkolben in dessen federbelasteter, der Schließstellung der Düsennadel entsprechender, anschlagbegrenzter Ausgangslage eingeschlossen ist. Öffnet die Düsennadel, so verringert sich dieses Volumen entsprechend der eingespritzten Menge und der Sperrkolben verschiebt sich druckbeaufschlagt entgegen der Federbelastung in Richtung auf seine den Durchfluss zum Düsennadelsitz versperrende Sperrlage. Diese wird im Regelbetrieb aber nicht erreicht, sondern nur, wenn mehr Kraftstoff – als für einen ungestörten Regelbetrieb vorgesehen – über die Düsenöffnungen ausläuft. Im Regelbetrieb verbleibt zwischen Sperrkolben und Düsennadel selbst nach Schließen der Düsennadel ein Restvolumen, das eine Verschiebung des Sperrkolbens in seine Sperrlage ausschließt und das nachfolgend durch gedrosselten Zulauf von der Hochdruckseite aufgefüllt wird, so dass der Sperrkolben ergänzend zur Federabstützung druckabhängig wieder in seine Ausgangslage für eine jeweilige weitere Einspritzung verschoben wird.

Weiter ist aus der DE 103 23 430 A1 ein Einspritzsystem für Brennkraftmaschinen bekannt, bei dem der Kraftstoff auf den Injektor über einen separaten Hochdruckanschlussteil zugeführt wird. In Durchflussrichtung hintereinander liegend sind im Hochdruckanschlussteil ein Mengenbegrenzungsventil und ein Filter angeordnet, wobei für den Filter Anordnungsmöglichkeiten sowohl an- wie auch abströmseitig zum Mengenbegrenzungsventil vorgesehen sind, und wobei das Mengenbegrenzungsventil mit einem Sperrkolben arbeitet, der auf seine Ausgangslage federbelastet ist und der entgegen der Federbelastung in eine Sperrstellung verschieblich ist, wenn das bei einem jeweiligen Einspritzvorgang abfließende Kraftstoffvolumen größer ist als das Volumen, das vom Sperrkolben bei der Verschiebung von seiner Ausgangsstellung in seine Sperrstellung verdrängt wird. Der im Kraftstoffdurchlauf liegende Filter ist bevorzugt als lang gestreckter Spaltfilter ausgebildet.

Weiter ist es aus der DE 44 27 607 C1 bekannt, für Einspritzinjektoren von Brennkraftmaschinen diesen zugeordnete Mengenbegrenzungsventile körperlich mit dem jeweiligen Einspritzinjektor zu verbinden und in den aus seiner Ausgangslage gegen Federkraft in seine Sperrlage verschieblichen Sperrkolben eines solchen Mengenbegrenzungsventiles einen Kraftstofffilter zu integrieren, so dass er einen im Durchfluss des Kraftstoffs über den Sperrkolben liegenden Teil des Sperrkolbens bildet und mit dem Sperrkolben entsprechend mitbewegt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einem Einspritzinjektor der eingangs genannten Art ohne wesentlichen Zusatzaufwand eine weitere Funktion zu realisieren.

Gemäß der Erfindung wird dies mit den Merkmalen des Anspruches 1 erreicht, demzufolge die Stützhülse als Kraftstofffilter mit der Hülsenwand zugeordneter Filterfläche ausgebildet ist.

Neben der Stützfunktion übernimmt die Hülse damit auch eine Filterfunktion, wobei diese Filterfunktion im Rahmen der Erfindung ohne Zusatzbauteile realisiert werden kann, wenn die Hülsenwand zumindest bereichsweise entsprechend feinporig perforiert ausgebildet wird, beispielsweise durch mittels Laserstrahl eingebrachter Bohrungen. Die Bohrungen können hierfür willkürlich über die Hülsenwand verteilt sein oder auch in Bohrungsmustern, so dass die Hülsenwand beispielsweise in Längsrichtung verlaufende und/oder auch in Umfangsrichtung verlaufende Filterstreifen aufweist. Die Anordnung von Filterzonen beispielsweise in Form von Filterstreifen über den Umfang der Hülsenwand kann im Rahmen der Erfindung auch genutzt werden, die Quetschgrenze der Hülse in gewünschter Weise zu beeinflussen, worauf auch durch die Querschnittsform der Bohrungen Einfluss genommen werden kann.

Im Rahmen der Erfindung liegt es des Weiteren auch, die Hülse insgesamt, oder auch lediglich im Bereich ihrer Filterzonen aus schaumartig porösen Materialien, beispielsweise aus offenporigen Metallschäumen herzustellen, so dass sich bereits durch die Materialwahl die entsprechende Filterfunktion zusätzlich erreichen lässt. Weiter kommen für die Stützhülse insgesamt, oder auch lediglich deren Filterflächen bildende Bereiche als Filterzonen, auch porös gesinterte, insbesondere metallische Materialien, in Frage, so dass die im Hinblick auf die Doppelfunktion – Stützen und Filtern – erforderliche Ausbildung der Hülse gegebenenfalls ohne zusätzlichen Bearbeitungsaufwand zur Herstellung der porösen Filterstruktur möglich wird.

Im Rahmen der Erfindung liegt es aber auch, die Hülsenwand mit Durchbrechungen zu versehen, die einen ungefilterten Kraftstoffdurchtritt ermöglichen und der Hülsenwand außen- und/oder innenseitig eine filternde Auflage zuzuordnen. Eine solche filternde Auflage kann beispielsweise durch eine aufgesinterte Filterschicht gebildet sein, oder auch durch einen der Stützhülse außen- oder innenseitig zur Hülsenwand zugeordneten Filtereinsatz. Ein solcher Filtereinsatz kann als Filterhülse wiederum in vorbeschriebener Weise gestaltet, insbesondere aus filternden Materialien wie poröse Schäume, aufgebaut sein.

Ein solcher Filtereinsatz kann beispielsweise durch ein in die Stützhülse eingesetztes rohrförmiges Filterelement gebildet sein, oder auch ein zur Filterhülse umschließendes rohrförmiges Filterelement, wobei insbesondere bei einer in Anströmrichtung auf die Hülsenwand vorgesehenen Filteranordnung die Filterstruktur als solche über die Hülsenwand im Wesentlichen getragen und damit auch teilweise zur Hülsenwand abgesetzt verlaufend ausgebildet sein kann.

Im Rahmen der Erfindung stellt es eine weitere einfache Lösung dar, die Filterfunktion mit einem auf die Stützhülse aufgezogenen Filterstrumpf zu realisieren, der sich bevorzugt elastisch verspannt auf der Stützhülse abstützt.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ferner wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert, die ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel im Schema zeigen, und zwar in

1 im Wesentlichen als Querschnitt durch einen Einspritzinjektor, und in

2 in einem vergrößerten, den Bereich der Stützhülse umfassenden Schnittdarstellung durch den Injektor gemäß 1.

Der in den Figuren dargestellte Einspritzinjektor 1 für Brennkraftmaschinen weist ein Gehäuse 2 auf und ist hier schematisiert als eine Baueinheit dargestellt, die auf eine Einspritzdüse 3 ausläuft. Diese umfasst eine Düsennadel 4, die auf ihre Einspritzöffnungen absperrende Schließlage druck- und federbelastet ist und die druckabhängig entgegen der Federkraft in ihre Öffnungslage verstellbar ist, wenn ein rückseitig zur Düsennadel 4 liegender Steuerraum 5 in nicht näher dargestellter Weise an die Niederdruckseite angeschlossen ist. Entsprechend diesem bekannten Aufbau eines Einspritzinjektors läuft auf die Einspritzdüse 3, wie gestrichelt angedeutet, eine Hochdruckleitung 6 zu, die von einer Gehäusebohrung 7 ausgeht, in der, dem Anschluss der Hochdruckleitung 6 vorgelagert, als in der Gehäusebohrung 7 vorgesehener Einsatz 8 ein Mengenbegrenzungsventil 9 angeordnet ist.

Der als Mengenbegrenzungsventil 9 ausgebildete Einsatz 8 umfasst seinerseits ein hülsenförmiges Ventilgehäuse 10, das in der Gehäusebohrung 7 axial in Richtung auf den Anschluss der Hochdruckleitung 6 dichtend verspannt ist, und dessen zentrale Bohrung 11 einen Teil der Durchflussverbindung vom hochdruckseitigen Anschluss 12 des Einspritzinjektors zur Einspritzdüse 3 bildet und auf den durch das Ventilgehäuse 10 abgegrenzten Raumteil 13 der Gehäusebohrung 7 ausläuft, von dem die zur Einspritzdüse 3 führende Hochdruckleitung 6 ausgeht.

Die Bohrung 11 des hülsenförmigen Ventilgehäuses 10 bildet die Führung für einen napfförmigen Kolben 14 des Mengenbegrenzungsventiles 8, der auf eine in der Zeichnung obere, der Durchflussrichtung entgegegengerichtete Anschlaglage über eine gegen das Ventilgehäuse 10 axial abgestützte Feder 15 belastet ist. Der Kolben 14 ist entgegen der Kraft der Feder 15 wegbegrenzt druckabhängig verstellbar, wobei der Stellweg durch einen einspringenden Absatz 16 in der Bohrung 14 begrenzt ist. Stützt sich der Kolben 14 mit seinem Mantel auf diesem Absatz 16 ab, so ist die hochdruckseitige Durchflussverbindung vom Anschluss 12 zur Einspritzdüse 3 unterbrochen. Bei geöffnetem Mengenbegrenzungsventil 8 erfolgt der Durchfluss umfangsseitig zum Kolben 14, wobei die eine solche Überströmung des Kolbens 14 erlaubenden Spalte zwischen dem Kolben 14 und der diesen führenden Bohrung 11 so bemessen sind, dass eine ausreichende Versorgung der Einspritzdüse 3 gewährleistet ist. Die dargestellte obere Anschlaglage für den Kolben 14 ist durch einen Ringeinsatz 17 bestimmt, der seinerseits axial zwischen dem hülsenförmigen Ventilgehäuse 10 und einer Stützhülse 18 liegt, die gegenüberliegend zum Ringeinsatz 17 gegen einen Dichtstopfen 19 abgestützt ist, der die Gehäusebohrung 7 dichtend verschließt und der über eine gegen das Gehäuse 2 verschraubte Druckschraube 20 in seiner die Stützhülse 18 abstützenden Lage verspannt ist.

In dem von der Stützhülse 18 durchsetzten Bereich des Gehäuses 2 bildet die Gehäusebohrung 7 einen hochdruckseitigen Speicherraum, wobei die Zuströmung ausgehend vom Anschluss 12 umfangsseitig zur Stützhülse 18 erfolgt und der über den Anschluss 12 zugeführte Kraftstoff über gemäß der Erfindung als Filterflächen ausgebildete Zonen der Stützhülse 18 auf deren Innenraum 22 übertritt, der auf das Mengenbegrenzungsventil 9 ausmündet.

Die Arbeitsweise des Mengenbegrenzungsventiles 9 ist derart, dass sich für den Kolben 14 bei maximaler Einspritzmenge im geregelten, getakteten Arbeitsbetrieb des Einspritzinjektors 1 lediglich eine Verschiebung in Richtung auf den einspringenden schulterförmigen Absatz 16 des Ventilgehäuses 10 ergibt, aber keine Anlage zum Absatz 16, über die der Durchflussweg in Richtung auf die Einspritzdüse 3 abgesperrt würde. Ferner ist im ungestörten Arbeitsbetrieb die Taktfolge auch derart, dass ein der jeweiligen Einspritzmenge entsprechendes Kraftstoffvolumen den Kolben 14 überströmend nachfließt, so dass der Kolben 14 wiederum in seine dargestellte obere Ausgangslage aufgrund der gegebenen Federbelastung zurückgestellt werden kann. Ergeben sich, durch Störungen in der Einspritzfolge oder durch mangelnde Abdichtung in der Schließlage der Düsennadel 4 größere Durchflussmengen, so wird das der Stellbewegung des Kolbens 14 in Richtung auf seine sperrende Anschlaglage entsprechende Volumen nicht mehr ausgeglichen und der Kolben sinkt druckbeaufschlagt trotz Abstützung über die Feder 15 in seine Anschlaglage zum Absatz 16 als Sperrlage ab.

Das den Einsatz 8 bildende Mengenbegrenzungsventil ist über die Stützhülse 18 bevorzugt in verhältnismäßig weiten Grenzen dadurch toleranzunabhängig abgestützt, dass die Stützhülse bis in den Bereich ihrer Quetschgrenze verspannbar, insbesondere verspannt, ist. Zugleich ist die Stützhülse 18 als Filter ausgebildet, was in den Figuren schematisiert dadurch angedeutet ist, dass die Stützhülse 18 mit feinen Bohrungen 23 versehen ist, die beispielsweise als Laserbohrungen mit geringem Aufwand eingebracht werden können. Anstelle von Bohrungen 23 können selbstverständlich auch Schlitze vorgesehen sein, die in Längs- oder Querrichtung in der Hülse 18 verlaufen. Ferner können auch Durchbrechungen anderer Art oder anderer Form vorgesehen sein, wobei die Anordnung der Durchbrechungen, ebenso wie deren Größe auch im Hinblick auf die Beeinflussung der Quetschgrenze gewählt werden können.

Grundsätzlich können die Bohrungen 23, ebenso wie Durchbrechungen anderer Art in der Größe so bemessen werden, dass bereits eine entsprechende Filterwirkung erreicht wird. Darüber hinaus liegt es im Rahmen der Erfindung, die Stützhülse 18 mit einem filternden Überzug, etwa nach Art eines Filterstrumpfes zu versehen, oder eine Filterhülse überdeckend zur Stützhülse 18 vorzusehen. Auch inseitig zur Stützhülse 18 kann ein Filtereinsatz oder eine Filterhülse vorgesehen werden.

Weitere Möglichkeiten im Rahmen der Erfindung liegen darin, die Stützhülse 18 selbst aus einem Material mit Filtereigenschaften aufzubauen, sei es ganz oder bereichsweise aus einem offenporigen Schaum oder aus einem Sintermaterial, das entsprechende Filtereigenschaften aufweist. Solche Filtermaterialien, wie offenporige Schäume oder Sintermaterialien können auch als Einlagen zu Bereichen der Stützhülse vorgesehen sein, die Ausschnitte zur Stützhülse bilden, wobei die Stützhülse auch einen gitterartigen Aufbau, beispielsweise ähnlich Streckmetall aufweisen kann.

Somit ist über die Stützhülse im Wesentlichen ohne Zusatzaufwand und ohne zusätzlichen Raumbedarf auch die Filterfunktion integriert in den Einspritzinjektor zu realisieren.


Anspruch[de]
Einspritzinjektor für Brennkraftmaschinen, mit einem Gehäuse und einem in einer Gehäusebohrung angeordneten Einsatz, der gegen eine Anlage axial über eine axial zwischen dem Einsatz und dem Gehäuse eingespannte, insbesondere toleranzausgleichend bis in den Bereich ihrer Quetschgrenze belastbare Stützhülse abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützhülse (18) als Kraftstofffilter mit der Hülsenwand zugeordneter Filterfläche ausgebildet ist. Einspritzinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsenwand mit Filteröffnungen versehen ist. Einspritzinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsenwand mit Durchbrechungen (Bohrungen 23) versehen ist, deren Querschnitte Filtermaterial aufnehmen. Einspritzinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützhülse (18) Filterzonen aus schaumartig porösem Material aufweist. Einspritzinjektor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterzonen durch offenporige Metallschäume gebildet sind. Einspritzinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stützhülse (18) Filterzonen aus porös gesinterten Materialien aufweist. Einspritzinjektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Filterzonen durch porös gesinterte, metallische Materialien gebildet sind. Einspritzinjektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülsenwand mit Durchbrechungen (Bohrungen 23) versehen ist und dass der Stützhülse (18) außen- und/oder innenseitig eine filternde Auflage zugeordnet ist. Einspritzinjektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die filternde Auflage als Filterhülse ausgebildet ist. Einspritzinjektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die außenseitig zur Stützhülse (18) vorgesehene filternde Auflage als Filterstrumpf ausgebildet ist. Einspritzinjektor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die filternde Auflage zumindest teilweise aus schaumartig porösem Material besteht. Einspritzinjektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage durch einen offenporigen Metallschaum gebildet ist. Einspritzinjektor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die filternde Auflage zumindest teilweise aus porös gesintertem Material besteht. Einspritzinjektor nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auflage durch porös gesinterte, metallische Materialien gebildet ist. Einspritzinjektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Filteröffnungen als Bohrungen (23) oder Schlitze ausgebildet sind. Einspritzinjektor nach einem der Ansprüche 3 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen als Schlitze ausgebildet sind. Einspritzinjektor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen durch in Längsrichtung der Stützhülse (18) verlaufende Schlitze gebildet sind. Einspritzinjektor nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen als quer zur Längserstreckung der Stützhülse (18) verlaufende Schlitze ausgebildet sind. Einspritzinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die die Stützhülse (18) aufnehmende Gehäusebohrung (7) einen Kraftstoffspeicher bildet. Einspritzinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (8) durch ein Mengenbegrenzungsventil (9) gebildet ist.






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