DE102005055359A1 - Zwischenplatte für einen Kraftstoffinjektor und Kraftstoffinjektor - Google Patents
Zwischenplatte für einen Kraftstoffinjektor und Kraftstoffinjektor Download PDFInfo
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Abstract
Die
Erfindung betrifft eine Zwischenplatte für einen Kraftstoffinjektor
mit einem Hochdruckdurchgangsloch (34), das einen Hochdruckkanal (25),
der in einem Ventilkörper
(24) vorgesehen ist und mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher in
Verbindung steht, mit einem Hochdruckraum (29) verbindet, der in
einem Düsenkörper (28)
vorgesehen ist, wobei die Zwischenplatte (31) zwischen dem Ventilkörper (24)
und dem Düsenkörper (28) angeordnet
ist.
Um das Einspritzverhalten eines mit der Zwischenplatte ausgestatteten Kraftstoffinjektors, insbesondere bei einer Mehrfacheinspritzung von kleinen Einspritzmengen, zu verbessern, weist das Hochdruckdurchgangsloch (34) einen Querschnittsverlauf auf, durch den die Strömung durch das Hochdruckdurchgangsloch vom Ventilkörper (24) zum Düsenkörper (28) hin verbessert und in entgegengesetzter Richtung vom Düsenkörper (28) zum Ventilkörper (24) hin verschlechtert wird.
Um das Einspritzverhalten eines mit der Zwischenplatte ausgestatteten Kraftstoffinjektors, insbesondere bei einer Mehrfacheinspritzung von kleinen Einspritzmengen, zu verbessern, weist das Hochdruckdurchgangsloch (34) einen Querschnittsverlauf auf, durch den die Strömung durch das Hochdruckdurchgangsloch vom Ventilkörper (24) zum Düsenkörper (28) hin verbessert und in entgegengesetzter Richtung vom Düsenkörper (28) zum Ventilkörper (24) hin verschlechtert wird.
Description
- Stand der Technik
- Die Erfindung betrifft eine Zwischenplatte für einen Kraftstoffinjektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Kraftstoffinjektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8.
- Aufgabe der Erfindung ist es, das Einspritzverhalten eines mit einer Zwischenplatte gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgestatteten Kraftstoffinjektors gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 8, insbesondere bei einer Mehrfacheinspritzung von kleinen Einspritzmengen, zu verbessern.
- Vorteile der Erfindung
- Die Aufgabe ist bei einer Zwischenplatte für einen Kraftstoffinjektor mit einem Hochdruckdurchgangsloch, das einen Hochdruckkanal, der in einem Ventilkörper vorgesehen ist und mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher in Verbindung steht, mit einem Hochdruckraum verbindet, der in einem Düsenkörper vorgesehen ist, wobei die Zwischenplatte zwischen dem Ventilkörper und dem Düsenkörper angeordnet ist, dadurch gelöst, dass das Hochdruckdurchgangsloch einen Querschnittsverlauf aufweist, durch den die Strömung durch das Hochdruckdurchgangsloch vom Ventilkörper zum Düsenkörper hin verbessert und in entgegengesetzter Richtung vom Düsenkörper zum Ventilkörper hin verschlechtert wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde herausgefunden, dass eine Ursache für Instabilitäten bei Mehrfacheinspritzungen Druckschwingungen im Injektor sind. Druckschwingungen werden einerseits durch den Druckabfall während der Einspritzung und andererseits durch den Druckstoß beim Nadelschließvorgang hervorgerufen. Die Druckschwingungen verursachen eine Veränderung der Nadelkräfte, die wiederum zu Abweichungen der Einspritzmenge führen. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung weist das Hochdruckdurchgangsloch keinen konstanten Querschnitt sondern einen Querschnittsverlauf auf, durch den die unerwünschten Druckschwingungen gedämpft werden.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Zwischenplatte ist dadurch gekennzeichnet, dass das Druckdurchgangsloch an seinem dem Ventilkörper zugewandten Ende einen größeren Durchmesser als an seinem dem Düsenkörper zugewandten Ende aufweist. Das Hochdruckdurchgangsloch in der Zwischenplatte, die auch als Ventilplatte bezeichnet wird, wird gemäß der Erfindung als Dämpfungselement verwendet. Bei dem Hochdruckdurchgangsloch handelt es sich vorzugsweise um eine Bohrung, die so ausgeführt ist, dass eine Ausbreitung der Unterdruckwelle beim Nadelschließen behindert und das Nachströmen verbessert wird. Dadurch werden richtungsabhängige Strö mungsbeiwerte geschaffen, durch die das Dämpfungsverhalten optimal eingestellt werden kann.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Zwischenplatte ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckdurchgangsloch konisch ausgebildet ist. Durch eine definierte Konizität können die Dämpfungseigenschaften des Hochdruckdurchgangslochs gezielt eingestellt werden. Dabei kommt es darauf an, den Kegelwinkel mit der Länge des Hochdruckdurchgangslochs abzustimmen.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Zwischenplatte ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckdurchgangsloch an seinem dem Ventilkörper zugewandten Ende eine Zylindersenkung aufweist. Durch die Abstimmung der unterschiedlichen Durchmesser mit den zugehörigen Längen können die Dämpfungseigenschaften des Hochdruckdurchgangslochs gezielt eingestellt werden.
- Weitere bevorzugte Ausführungsbeispiele der Zwischenplatte sind dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckdurchgangsloch an seinem dem Ventilkörper zugewandten Ende eine Fase oder einen Radius aufweist. Dadurch wird der Strömungsbeiwert in Zuflussrichtung maximiert.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Zwischenplatte ist dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckdurchgangsloch an seinem dem Düsenkörper zugewandten Ende eine scharfe Kante aufweist. Dadurch wird der Strömungsbeiwert in Abflussrichtung minimiert.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Zwischenplatte ist dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte einteilig ausgebildet ist. Die Zwischenplatte kann aber auch mehrteilig ausgebildet sein und mehrere Zwischenplattenelemente umfassen, die ein gemeinsames Hochdruckdurchgangsloch aufweisen.
- Bei einem Kraftstoffinjektor mit einem Ventilkörper, der einen Hochdruckkanal aufweist, der mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher in Verbindung steht, und mit einem Düsenkörper, der einen Hochdruckraum aufweist, ist die vorab angegebene Aufgabe dadurch gelöst, dass eine vorab beschriebene Zwischenplatte zwischen dem Ventilkörper und dem Düsenkörper angeordnet ist.
- Zeichnung
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
-
1 eine Teildarstellung eines herkömmlichen Kraftstoffinjektors im Längsschnitt; -
2 eine Teildarstellung durch einen Injektor im Längsschnitt mit einer Zwischenplatte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; -
3 eine Zwischenplatte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel im Schnitt und -
4 eine Zwischenplatte gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel im Schnitt. - Beschreibung der Ausführungsbeispiele
- In
1 ist ein Teil eines Kraftstoffeinspritzventils1 , das auch als Kraftstoffinjektor bezeichnet wird, im Längsschnitt dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil1 dient zum Einbau in eine nicht dargestellte Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs und ist hier als Common-Rail-Injektor zur Einspritzung von vorzugsweise Dieselkraftstoff ausgebildet. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst ein Düsenmodul und ein Ventilsteuermodul und ist mit einer hier ebenfalls nicht dargestellten elektronischen Steuereinheit verbunden. - Das Ventilsteuermodul umfasst einen Ventilkörper
4 mit einem Hochdruckkanal5 . Der Hochdruckkanal5 steht mit einem nicht dargestellten Kraftstoffhochdruckspeicher in Verbindung und ist im Betrieb der Verbrennungsmaschine mit unter Hochdruck von bis zu 1,5 kg/bar stehendem Kraftstoff befüllt. Der Düsenmodul umfasst eine in einem Düsenkörper8 angeordnete und geführte Düsennadel, die zu einem Brennraum der Brennkraftmaschine führende Einspritzdüsen des Kraftstoffeinspritzventils1 steuert. Die Düsennadel umfasst an dem den Einspritzdüsen abgewandten Ende einen Ventilsteuerkolben, der in einer axialen Bohrung in dem Düsenkörper8 hin und her bewegbar aufgenommen ist. - In dem Düsenkörper
8 ist ein Hochdruckraum9 ausgebildet, der teilweise von einer Zwischendruckplatte11 begrenzt wird, die zwischen dem Düsenkörper8 und dem Ventilkörper4 eingespannt ist. Die Zwischendruckplatte11 , die auch als Ventilplatte bezeichnet wird, umfasst ein Hochdruckdurchgangsloch14 , das durch die Zwischendruckplatte11 hindurch verläuft und den Hochdruckkanal5 des Ventilkörpers4 mit dem Hochdruckraum9 des Düsenkörpers8 verbindet. Bei dem in1 dargestellten Kraftstoffinjektor1 wird das Hochdruckdurchgangsloch14 von einer Bohrung gebildet, die einen konstanten Durchmesser aufweist. - Zur Erreichung niedriger Emissionswerte ist es erforderlich, mit einem Kraftstoffinjektor, wie er in
1 teilweise dargestellt ist, kleine Kraftstoffmengen stabil abzusetzen. Insbesondere die Aufteilung in mehrere kleinere Einspritzungen in enger Abfolge gewinnt zunehmend an Bedeutung. Ein wesentlicher Aspekt der vorliegenden Erfindung ist es, konstruktive Möglichkeiten zur Verbesserung der Mengenstabilität bei kurzen Einspritzabständen anzugeben. - Eine Ursache für Instabilität bei Mehrfacheinspritzungen sind Druckschwingungen im Injektor, die einerseits durch den Druckabfall während der Einspritzung und andererseits durch einen Druckstoß beim Nadelschließvorgang hervorgerufen werden. Die damit verbundenen Druckschwingungen verursachen eine Veränderung der Nadelkräfte, die wiederum zu Abweichungen der Einspritzmenge führen. Die Druckschwingungen können durch eine geschickte Ausgestaltung der Strömungsverhältnisse im Hochdruckkreis bedämpft werden.
- Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung wird das Hochdruckdurchgangsloch in der Zwischenplatte oder Ventilplatte als Dämpfungselement verwendet. Das Hochdruckdurchgangsloch wird so ausgeführt, dass eine Ausbreitung der Druckwelle beim Nadelschließvorgang behindert und das Nachströmen von Kraftstoff aus dem Hochdruckkanal durch das Hochdruckdurchgangsloch im Hochdruckraum verbessert wird. Durch die damit verbundenen richtungsabhängigen Strömungsbeiwerte kann das Dämpfungsverhalten eingestellt werden.
- In
2 ist ein Teil eines Kraftstoffinjektors21 im Längsschnitt dargestellt, der, wie der in1 dargestellte Kraftstoffinjektor1 , einen Ventilkörper24 mit einem Hochdruckkanal25 und einen Düsenkörper28 mit einem Hochdruckraum29 aufweist. Zwischen dem Ventilkörper24 und dem Düsenkörper28 ist eine Zwischenplatte31 eingespannt, die ein Hochdruckdurchgangsloch34 aufweist. Das Hochdruckdurchgangsloch34 hat an der Schnittstelle zwischen der Ventilplatte31 , die auch als Zwischenplatte bezeichnet wird, und dem Ventilkörper24 den gleichen Durchmesser wie der Hochdruckkanal25 . - An dem dem Ventilkörper
24 zugewandten Ende des Hochdruckdurchgangslochs34 ist eine Fase36 ausgebildet. Anstelle der Fase36 kann das dem Ventilkörper24 zugewandte Ende des Hochdruckdurchgangslochs34 auch verrundet und mit einem Radius38 versehen sein. Durch die Fase36 oder die Rundung mit dem Radius38 wird der Strömungsbeiwert der Strömung in Zuflussrichtung, das heißt vom Hochdruckkanal25 in den Hochdruckraum29 , maximiert. - In Abflussrichtung, das heißt von dem Hochdruckraum
29 in den Hochdruckkanal25 , ist der Strömungsbeiwert durch eine scharfe Kante39 minimiert. - In
3 ist ein Teil einer Zwischenplatte41 im Schnitt dargestellt. Die Zwischenplatte41 weist ein Hochdruckdurchgangsloch44 auf, das mit einer Zylindersenkung46 versehen ist. Das Hochdruckdurchgangsloch44 weist auf einer Länge47 einen relativ kleinen Innendurchmesser48 auf. Die Zylindersenkung46 weist auf einer Länge49 einen deutlich größeren Innendurchmesser50 auf. Die Länge49 der Zylindersenkung46 ist ebenfalls deutlich größer als die Länge47 des Hochdruckdurchgangslochs44 . Durch die Zylindersenkung46 sowie die Längen47 ,49 und die Durchmesser48 ,50 können die richtungsabhängigen Strömungsbeiwerte gezielt beeinflusst werden. - In
4 ist ein Teil einer Zwischenplatte51 im Schnitt dargestellt. Die Zwischenplatte51 weist ein Hochdruckdurchgangsloch54 auf, das als Konus55 ausgebildet ist. Der Konus55 weist an der Schnittstelle zu dem nicht dargestellten Ventilkörper einen Durchmesser56 auf, der größer als ein Durchmesser57 ist, der an der Schnittstelle zum Düsenkörper angeordnet ist. Darüber hinaus weist die Zwischenplatte51 ein weiteres Durchgangsloch64 auf, das ebenfalls die Gestalt eines Konus65 hat. Allerdings verjüngt sich der Konus65 in entgegengesetzter Richtung wie der Konus55 . Der Konus65 weist an der Schnittstelle zum Ventilkörper einen kleineren Durchmesser66 und an der Schnittstelle zum Düsenkörper einen größeren Durchmesser67 auf. Durch eine geeignete Abstimmung von Konizität zur Länge der Hochdruckdurchgangslöcher können die Dämpfungseigenschaften gezielt eingestellt werden.
Claims (9)
- Zwischenplatte für einen Kraftstoffinjektor mit einem Hochdruckdurchgangsloch (
14 ;34 ;44 ;54 ), das einen Hochdruckkanal (5 ;25 ), der in einem Ventilkörper (4 ;24 ) vorgesehen ist und mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher in Verbindung steht, mit einem Hochdruckraum (9 ;29 ) verbindet, der in einem Düsenkörper (8 ;28 ) vorgesehen ist, wobei die Zwischenplatte (11 ;31 ;41 ;51 ) zwischen dem Ventilkörper (4 ;24 ) und dem Düsenkörper (8 ;28 ) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckdurchgangsloch (34 ;44 ;54 ) einen Querschnittsverlauf aufweist, durch den die Strömung durch das Hochdruckdurchgangsloch vom Ventilkörper (4 ;24 ) zum Düsenkörper (8 ;28 ) hin verbessert und in entgegensetzter Richtung vom Düsenkörper (8 ;28 ) zum Ventilkörper (4 ;24 ) hin verschlechtert wird. - Zwischenplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckdurchgangsloch (
34 ;44 ;54 ) an seinem dem Ventilkörper zugewandten Ende einen größeren Durchmesser als an seinem dem Düsenkörper zugewandten Ende aufweist. - Zwischenplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckdurchgangsloch (
54 ) konisch ausgebildet ist. - Zwischenplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckdurchgangsloch (
44 ) an seinem dem Ventilkörper zugewandten Ende eine Zylindersenkung (46 ) aufweist. - Zwischenplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckdurchgangsloch (
34 ) an seinem dem Ventilkörper zugewandten Ende eine Fase (36 ) aufweist. - Zwischenplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckdurchgangsloch (
34 ) an seinem dem Ventilkörper zugewandten Ende einen Radius (38 ) aufweist. - Zwischenplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Hochdruckdurchgangsloch (
34 ;44 ;54 ) an seinem dem Düsenkörper (28 ) zugewandten Ende eine scharfe Kante aufweist. - Zwischenplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenplatte (
31 ;41 ;51 ) einteilig ausgebildet ist. - Kraftstoffinjektor mit einem Ventilkörper (
4 ;24 ), der einen Hochdruckkanal (5 ;25 ) aufweist, der mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher in Verbindung steht, und mit einem Düsenkörper (8 ;28 ), der einen Hochdruckraum (9 ;29 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zwischenplatte (31 ;41 ;51 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche zwischen dem Ventilkörper (24 ) und dem Düsenkörper (28 ) angeordnet ist.
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