DE102008002146A1 - Fuel injector with seat hole nozzle - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor (110) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungsmaschine. Der Kraftstoffinjektor (110) weist mindestens ein in einem Ventilkörper (114) axial verschiebbar gelagertes Einspritzventilglied (120) zum Freigeben und Verschließen mindestens einer Einspritzöffnung (124) auf. Der Ventilkörper (114) weist an einem dem Brennraum zugewandten Ende mindestens eine Ventilsitzfläche (122) auf. In der Ventilsitzfläche (122) ist die Einspritzöffnung (124) vorgesehen. Das Einspritzventil (120) weist mindestens eine Ventildichtfläche (126, 128, 130) auf. Die Ventildichtfläche (126, 128, 130) verschließt in einem geschlossenen Zustand des Kraftstoffinjektors (110) die Einspritzöffnung (124). Der Kraftstoffinjektor (110) weist weiterhin mindestens ein Steuerventil (112) zum hydraulischen Ansteuern des Einspritzventilglieds (120) auf. Das Steuerventil (112) ist derart ausgestaltet, dass in einem geschlossenen Zustand des Steuerventils (112) im Wesentlichen keine axiale hydraulische Kraft auf das Steuerventil (112) wirkt.The invention relates to a fuel injector (110) for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine. The fuel injector (110) has at least one injection valve member (120) axially displaceably mounted in a valve body (114) for releasing and closing at least one injection opening (124). The valve body (114) has at least one valve seat surface (122) at an end facing the combustion chamber. In the valve seat surface (122), the injection port (124) is provided. The injection valve (120) has at least one valve sealing surface (126, 128, 130). The valve sealing surface (126, 128, 130) closes the injection opening (124) in a closed state of the fuel injector (110). The fuel injector (110) further comprises at least one control valve (112) for hydraulically actuating the injection valve member (120). The control valve (112) is configured such that substantially no axial hydraulic force acts on the control valve (112) in a closed state of the control valve (112).

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Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von bekannten Kraftstoffinjektoren zur Versorgung von Brennräumen selbstzündender Verbrennungskraftmaschinen mit Kraftstoff. Zu diesem Zweck können sowohl hubgesteuerte als auch druckgesteuerte Einspritzsysteme eingesetzt werden. Als Kraftstoffeinspritzsysteme kommen neben Pump-Düse-Einheiten, Pumpe-Leitung-Düse-Einheiten auch Speichereinspritzsysteme zum Einsatz. Speichereinspritzsysteme (Common-Rail-Systeme) ermöglichen in vorteilhafter Weise, den Einspritzdruck an Last und Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine anzupassen. Bei Speichereinspritzsystemen wird allgemein ein Kraftstoffinjektor mit unter Druck stehendem Kraftstoff aus einem Hochdruckspeicher (Common-Rail) beaufschlagt. Der Kraftstoffinjektor verfügt über einen Aktor, mittels dessen der Einspritzvorgang gesteuert wird. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere Common-Rail-Systeme, wobei jedoch grundsätzlich auch eine Anwendung auf andere Arten von Kraftstoffinjektoren möglich ist.The Invention is based on known fuel injectors for supply of combustion chambers of self-igniting internal combustion engines with fuel. For this purpose, both stroke-controlled as well as pressure-controlled injection systems are used. When Fuel injection systems come next to pump-nozzle units, Pump-line-nozzle units also store injection systems for Commitment. Enable accumulator injection systems (common rail systems) Advantageously, the injection pressure to load and speed to adapt to the internal combustion engine. In storage injection systems is generally a fuel injector with pressurized Fuel from a high-pressure accumulator (common rail) acted upon. Of the Fuel injector has an actuator by means of which the injection process is controlled. The present invention relates in particular common-rail systems, but in principle also possible to apply to other types of fuel injectors is.

Kraftstoffinjektoren weisen in der Regel einen Ventilkörper auf, in welchem axial verschiebbar ein Einspritzventilglied gelagert ist. Zur Dosierung des Kraftstoffs, insbesondere Dieselkraftstoff, sind am unteren, dem Brennraum zugewandten Ende des Ventilkörpers eine oder mehrere Einspritzöffnungen vorgesehen, welche durch das Einspritzventilglied geschlossen oder geöffnet werden, also von der Kraftstoffzufuhr getrennt bzw. mit dieser verbunden werden.fuel injectors As a rule, they have a valve body in which axially displaceable injection valve member is mounted. For dosing the Fuel, especially diesel fuel, are at the bottom, the Combustion chamber facing the end of the valve body one or provided a plurality of injection openings, which through the Injection valve member closed or opened, So separated from the fuel supply or connected to this.

Der Ausgestaltung des Einspritzvorgangs, insbesondere der Freigabe bzw. dem Verschließen der Einspritzöffnungen, kommt für den Verbrennungsvorgang eine entscheidende Bedeutung zu. Hierbei wird grundsätzlich zwischen so genannten Sacklochdüsen und Sitzlochdüsen unterschieden. Bei Sacklochdüsen verbleibt nach der Einspritzung in einem so genannten Sackloch unterhalb des Einspritzventilgliedes ein geringer Rest Kraftstoff Die mindestens eine Einspritzventilöffnung zweigt üblicherweise im Bereich dieses Sacklochs ab. Derartige Sacklochdüsen, wie sie beispielsweise in DE 196 34 933 A1 in verschiedenen Ausführungsformen beschrieben sind, weisen zwar den Vorteil einer erhöhten Langzeitstabilität und einer guten Steuerbarkeit auf, führen jedoch teilweise zu einer erhöhten Emissionsproblematik. So verbleibt im Sackloch nach der Einspritzung üblicherweise ein kleiner Rest Kraftstoff, so dass das Sackloch ein hohes Schadvolumen aufweist. Verdunstet dieser Kraftstoff, so erhöht sich allgemein die Kohlenwasserstoff-Emission.The design of the injection process, in particular the release or the closing of the injection openings, is of crucial importance for the combustion process. Here, a distinction is made between so-called blind hole nozzles and seat hole nozzles. In the case of blind-hole nozzles, a small remainder of fuel remains after the injection in a so-called blind hole below the injection valve member. The at least one injection valve opening usually branches off in the region of this blind hole. Such blind hole nozzles, as for example in DE 196 34 933 A1 Although described in various embodiments, although have the advantage of increased long-term stability and good controllability, but sometimes lead to an increased emissions problem. So remains in the blind hole after injection usually a small remainder of fuel, so that the blind hole has a high Schadvolumen. If this fuel evaporates, the hydrocarbon emission generally increases.

Bei Sitzlochdüsen, welche häufig auch als „VCO-Düsen” (valve covered orifice) bezeichnet werden, ist hingegen die Einspritzöffnung in einem geschlossenen Zustand des Kraftstoffinjektors durch die Ventildichtfläche des Einspritzventilglieds verschlossen. In anderen Worten zweigen die Einspritzöffnungen im Bereich des Düsensitzes ab und werden so abgedeckt, so dass eine Verdunstung von Kraftstoff vermieden werden kann.at Seat hole nozzles, which are often called "VCO nozzles" (valve covered orifice), however, is the injection opening in a closed state of the fuel injector through the Valve sealing surface of the injection valve member closed. In other words, the injection openings branch in the area of the nozzle seat and are covered so that a Evaporation of fuel can be avoided.

Allerdings hat sich gezeigt, dass Sitzlochdüsen auch bei absolut konstantem Einspritzdruck zu starken Druckschwankungen im Einspritzsystem führen. So treten im Bereich des Nadelsitzes und in einem Restvolumen unterhalb des Einspritzventilglieds häufig Kavitationen auf, welche zu rasch wechselnden, stark variierenden Einlaufbedingungen für die Strömung durch die Einspritzöffnungen und somit zu unterschiedlichen Einspritzstrahleigenschaften führen können. Zudem machen sich bei diesen Einspritzventiltypen auch Schwankungen in der Position des Einspritzventilglieds stark in asymmetrischen Strömungen bemerkbar, was ebenfalls zu einem ungleichmäßigen Einspritzstrahlbild führt.Indeed has been shown that seat hole nozzles even at absolutely constant Injection pressure lead to strong pressure fluctuations in the injection system. So occur in the area of the needle seat and in a residual volume below of the injection valve member often cavitations on which too rapidly changing, strongly varying inlet conditions for the flow through the injection openings and thus lead to different injection jet properties can. In addition, make themselves with these injection valve types also fluctuations in the position of the injection valve member strong in asymmetric currents noticeable, which is also too an uneven injection jet image leads.

Diese vergleichsweise schlechte Stabilität des Einspritzvorgangs bei herkömmlichen Sitzlochdüsen hat trotz des reduzierten Schadstoffemissionsverhaltens dazu geführt, dass diese Düsenbauform mehr oder weniger vollständig aus dem Markt verdrängt wurde und weitgehend durch Sacklochanwendungen ersetzt wurde. Die Kohlenwasserstoffemissionsproblematik derartiger Sacklochdüsen ist jedoch insbesondere für neuere Emissionsgrenzwerte nach wie vor von erheblicher Bedeutung.These comparatively poor stability of the injection process in conventional seat hole nozzles, despite the reduced pollutant emission behavior led to that this nozzle design more or less complete has been displaced from the market and largely due to blind hole applications was replaced. The hydrocarbon emission problem of such Blind hole nozzles, however, is especially for newer ones Emission limits remain of considerable importance.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass sich die Eigenschaften von Kraftstoffinjektoren mit Sitzlochdüsen erheblich verbessern lassen, wenn die Aktorsteuerung der Kraftstoffinjektoren vergleichmäßigt wird. Insbesondere Druckschwankungen wie beispielsweise die durch die beschriebenen Kavitationen hervorgerufenen Druckschwankungen, können zu einer Rückkoppelung auf den Aktor führen, was wiederum den Einspritzvorgang negativ beeinflussen kann. Um die beschriebenen Effekte wirkungsvoll zu vermeiden, muss daher ein Aktor eingesetzt werden, welcher derart auf das Einspritzventilglied einwirkt, dass dieses schnell den zu öffnenden Querschnitt freigibt und damit ein schnell schaltendes Ventil bereitstellt. Durch ein derartiges schnell schaltendes Ventil wird der Einsatz einer Sitzlochdüse ermöglicht, und es lassen sich die Emissionsvorteile derartiger Sitzlochdüsen bei gleichzeitig hoher Stabilität des Einspritzvorgangs realisieren.The Invention is based on the recognition that the properties significantly improve fuel injectors with seat hole nozzles when the actuator control of the fuel injectors uniforms becomes. In particular, pressure fluctuations such as through the described cavitations caused pressure fluctuations, can lead to a feedback on the actuator, which in turn can negatively affect the injection process. Around Therefore, to effectively avoid the described effects an actuator can be used, which in such a way to the injection valve member acts to quickly release the openable cross-section and thus provides a fast switching valve. Through a such quick-switching valve is the use of a seat hole nozzle allows, and there are the emission advantages of such seat hole nozzles at the same time high stability of the injection process realize.

Eine Grundidee der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, dass sich die schnell öffnenden Eigenschaften, welche für Sitzlochdüsen erforderlich sind, besonders mittels kraft- oder druckausgeglichenen Aktoren realisieren lassen.A basic idea of the present invention is therefore that the fast-opening properties required for seat hole nozzles can be realized, especially by means of force or pressure balanced actuators.

Es wird dementsprechend ein Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen, welcher mindestens ein in einem Ventilkörper axial verschiebbar gelagertes Einspritzventilglied zum Freigeben und Verschließen mindestens einer Einspritzöffnung aufweist. Vorzugsweise kann es sich bei diesem Kraftstoffinjektor, wie oben beschrieben, um einen Kraftstoffinjektor für ein Speichereinspritzsystem handeln.It Accordingly, a fuel injector for injecting Fuel proposed in a combustion chamber of an internal combustion engine, which at least one axially displaceable in a valve body stored injection valve member for releasing and closing Has at least one injection port. Preferably It may be in this fuel injector, as described above, to a fuel injector for a storage injection system act.

Erfindungsgemäß ist der Kraftstoffinjektor nach dem Sitzlochdüsen-Prinzip ausgestaltet. Zu diesem Zweck weist der Ventilkörper an einem dem Brennraum zugewandten Ende mindestens eine Ventilsitzfläche, insbesondere mindestens eine konische Ventilsitzfläche, auf. Alternativ oder zusätzlich zu konischen Ventilsitzflächen können jedoch auch andere Ausgestaltungen von Ventilsitzflächen vorgesehen sein, beispielsweise stufenförmige Ventilsitzflächen oder ähnliches. Der Begriff der Konizität bezieht sich dabei auf eine Fläche mit einem von 0° verschiedenen Winkel zur Injektorachse, insbesondere einem Winkel zwischen 0° und 90°, beispielsweise zwischen 10° und 80°. Die mindestens eine Einspritzöffnung ist ganz oder teilweise in dieser konischen Ventilsitzfläche vorgesehen. Das Einspritzventilglied wiederum weist mindestens eine Ventildichtfläche, insbesondere mindestens eine konische Ventildichtfläche, auf, welche in einem geschlossenen Zustand des Kraftstoffinjektors die Einspritzöffnung verschließt. Wiederum können anstelle oder zusätzlich zu konischen Ventildichtflächen jedoch wiederum auch andere Ausgestaltungen von Ventildichtflächen vorgesehen sein.According to the invention the fuel injector designed according to the seat hole nozzle principle. For this purpose, the valve body at a combustion chamber facing end of at least one valve seat surface, in particular at least one conical valve seat surface, on. alternative or in addition to conical valve seat surfaces However, other configurations of valve seat surfaces can be provided, for example, stepped valve seat surfaces or similar. The term conicity refers thereby on an area with a different from 0 ° Angle to injector axis, in particular an angle between 0 ° and 90 °, for example between 10 ° and 80 °. The at least one injection opening is wholly or partly provided in this conical valve seat. The injection valve member turn has at least one valve sealing surface, in particular at least a conical valve sealing surface, on which in a closed Condition of the fuel injector closes the injection port. Again, instead of or in addition to conical Valve sealing surfaces, however, in turn, other configurations be provided by valve sealing surfaces.

In anderen Worten soll die mindestens eine Ventildichtfläche im geschlossenen Zustand des Kraftstoffinjektors auf der Ventilsitzfläche aufliegen, wobei die mindestens eine Einspritzöffnung unmittelbar in Kontakt mit der Ventildichtfläche ist und somit durch diese verschlossen wird. Beispielsweise können die mindestens eine Ventildichtfläche und die mindestens eine Ventilsitzfläche im Bereich der mindestens einen Einspritzöffnung zumindest teilweise denselben Konuswinkel aufweisen, so dass die Ventildichtfläche bündig auf der Ventilsitzfläche im Bereich der Einspritzöffnung aufliegt. Auf diese Weise kann, wie oben beschrieben, auch im geschlossenen Zustand des Kraftstoffinjektors keine Verdunstung von Kohlenwasserstoffen aus einem gegebenenfalls unterhalb des Einspritzventilglieds vorhandenen Raum bzw. einer Bohrung auftreten.In In other words, the at least one valve sealing surface in the closed state of the fuel injector on the valve seat surface rest, wherein the at least one injection port immediately in contact with the valve sealing surface and thus by this is closed. For example, the at least a valve sealing surface and the at least one valve seat surface in the region of the at least one injection opening at least have partially the same cone angle, so that the valve sealing surface flush on the valve seat surface in the area of Injection hole rests. That way, as above described, even in the closed state of the fuel injector no evaporation of hydrocarbons from one optionally below the injection valve member existing space or a bore occur.

Zur Realisierung des oben beschriebenen Gedankens eines schnellen Öffnens ist weiterhin ein Steuerventil vorgesehen, welches kraft- und/oder druckausgeglichen ausgestaltet ist. Dieses Steuerventil dient zum hydraulischen Ansteuern des Einspritzventilgliedes. Diese Ansteuerung kann beispielsweise über einen oder mehrere Steuerräume erfolgen, wobei beispielsweise mittels des Steuerventils durch ein Öffnen des Steuerventils eine Druckentlastung des Steuerraums bewirkt und somit ein Hub des Einspritzventilglieds bewirkt werden kann.to Realization of the idea of a quick opening described above Furthermore, a control valve is provided, which force and / or pressure balanced is designed. This control valve is used for hydraulic control of the injection valve member. This control can, for example via one or more control rooms, for example by means of the control valve by opening the control valve a pressure relief of the control chamber causes and thus a stroke of the Injection valve member can be effected.

Das Steuerventil ist erfindungsgemäß kraft- oder druckausgeglichen ausgestaltet. Dementsprechend ist das Steuerventil derart eingerichtet, dass in einem geschlossenen Zustand des Steuerventils im Wesentlichen keine axiale hydraulische Nettokraft auf das Steuerventil wirkt. Insbesondere soll keine in einem zwischen dem Steuerventil und dem Einspritzventilglied gegebenenfalls vorhandenen Steuerraum aufgenommene Hydraulikflüssigkeit, beispielsweise Kraftstoff, eine axiale Kraft im geschlossenen Zustand des Steuerventils auf das Steuerventil bzw. einen Aktor des Steuerventils ausüben können.The Control valve according to the invention force or pressure balanced designed. Accordingly, the control valve is arranged such that in a closed state of the control valve substantially no axial net hydraulic force acts on the control valve. In particular, none in a between the control valve and the Injector valve member possibly existing control room recorded Hydraulic fluid, such as fuel, an axial Force in the closed state of the control valve on the control valve or exert an actuator of the control valve.

Derartige kraft- oder druckausgeglichene Steuerventile werden beispielsweise in DE 10 2006 021 736 A1 beschrieben. Auf die dort beschriebenen Ausführungsbeispiele kann im Folgenden vollumfänglich Bezug genommen werden. Die Erkenntnis der Erfindung beruht darin, dass sich derartige druckausgeglichene Steuerventile insbesondere für die Lösung der oben beschriebenen Steuerproblematik in Sitzlochdüsen einsetzen lassen.Such force or pressure balanced control valves are, for example, in DE 10 2006 021 736 A1 described. Reference may be made in full to the embodiments described in the following. The finding of the invention is based on the fact that such pressure-balanced control valves can be used in particular for solving the control problem described above in seat hole nozzles.

Das Einspritzventilglied kann eine, zwei oder mehr (beispielsweise konische) Ventildichtflächen aufweisen. Zumindest eine dieser Ventildichtflächen soll dabei eine Entsprechung in der mindestens einen (beispielsweise konischen) Ventilsitzfläche finden, so dass, wie oben beschrieben, die mindestens eine Einspritzöffnung im geschlossenen Zustand des Kraftstoffinjektors verschlossen wird. Sind mindestens zwei konische Ventilsitzflächen vorgesehen, so ist es besonders bevorzugt, wenn diese zwei konischen Ventildichtflächen unterschiedliche Kegelwinkel aufweisen. Diesbezüglich kann beispielsweise auf die nach dem VCO-Prinzip aufgebauten Ausführungsbeispiele der DE 196 34 933 A1 verwiesen werden. Zwischen den mindestens zwei Ventildichtflächen kann dabei mindestens eine Stufe und/oder mindestens eine Nut vorgesehen sein.The injection valve member may have one, two or more (eg, conical) valve sealing surfaces. At least one of these valve sealing surfaces is intended to find a correspondence in the at least one (for example conical) valve seat surface, so that, as described above, the at least one injection opening is closed in the closed state of the fuel injector. If at least two conical valve seat surfaces are provided, then it is particularly preferred if these two conical valve sealing surfaces have different cone angles. In this regard, for example, based on the constructed according to the VCO principle embodiments of DE 196 34 933 A1 to get expelled. At least one step and / or at least one groove can be provided between the at least two valve sealing surfaces.

Das mindestens eine Steuerventil kann insbesondere mindestens einen Aktor aufweisen. Besonders bevorzugt ist es, wenn das Steuerventil mindestens ein Magnetventil aufweist.The At least one control valve can in particular at least one Actuator have. It is particularly preferred if the control valve has at least one solenoid valve.

Dieses Magnetventil kann dabei wiederum mindestens einen Anker aufweisen, an welchem eine Dichtfläche ausgebildet sein. Diese Dichtfläche soll zum Verschließen des Steuerventils in einen Ventilsitz stellbar sein. Der Anker wiederum soll zwischen einem oberen und einem unteren Hubanschlag bewegbar sein. Vorzugsweise ist der Anker ohne Ankerführung ausgestaltet.This solenoid valve may in turn have at least one armature, on which a sealing surface may be formed. This sealing surface should be adjustable to close the control valve in a valve seat. The anchor in turn should be between an upper and a lower stroke stop be movable. Preferably, the anchor is designed without anchor guide.

Um die oben beschriebene Druckausgeglichenheit bzw. Kraftausgeglichenheit zu bewerkstelligen, kann das Steuerventil, insbesondere das Magnetventil, vorzugsweise derart ausgestaltet sein, dass dieses im geschlossenen Zustand des Steuerventils keine hydraulische Fläche senkrecht zur axialen Richtung, also der Richtung der Längserstreckung des Kraftstoffinjektors bzw. des Einspritzventilglieds, aufweist. Geringfügige abgeschrägte Kanten können dabei vernachlässigt werden, sofern diese klein sind gegenüber beispielsweise einer Federkraft eines in dem Aktor vorgesehenen Federelements, beispielsweise einer spiralförmigen Ventilfeder.Around the pressure balance or force balance described above can accomplish the control valve, in particular the solenoid valve, Preferably be designed such that this in the closed Condition of the control valve no hydraulic surface vertical to the axial direction, ie the direction of the longitudinal extent of the fuel injector or of the injection valve member. Minor beveled edges can be neglected, provided that they are small compared for example, a spring force of a provided in the actuator Spring element, such as a helical valve spring.

Beispielsweise kann bei dem oben beschriebenen Magnetventil mit dem mindestens einen Anker eine Bohrung im Anker vorgesehen sein. Diese Bohrung, welche beispielsweise als zentrale, konzentrische Bohrung relativ zur Achse des Kraftstoffinjektors ausgestaltet sein kann, kann zur Aufnahme einer Druckstange dienen. Diese Druckstange, welche vorzugsweise nicht mit dem Anker verbunden ist, sondern welche vorzugsweise gleitend in dem Anker, bzw. der Bohrung gelagert ist, kann zur Aufnahme axialer Druckkräfte dienen. Zu diesem Zweck kann beispielsweise die Druckstange an ihrem oberen Ende fest gelagert sein und an einem unteren Ende einem Steuerraum bzw. einer Bohrung hin zu einem Steuerraum mit einer Stirnfläche zuweisen. Diese Druckstange dient somit mittels beispielsweise der genannten Stirnfläche zur Aufnahme axialer Druckkräfte, wohingegen der Anker und somit das Magnetventil nicht mit hydraulischen Kräften beaufschlagt werden, sofern das Magnetventil sich in seinem geschlossenen Zustand befindet.For example can in the above-described solenoid valve with the at least an anchor may be provided a bore in the anchor. This hole, which, for example, as a central, concentric bore relative can be configured to the axis of the fuel injector can, for Recording a push rod serve. This push rod, which preferably not connected to the anchor, but which is preferably sliding is mounted in the armature, or the bore can, for receiving axial Pressure forces serve. For this purpose, for example the push rod to be mounted firmly at its upper end and to a lower end of a control chamber or a bore to a control room Assign with an end face. This push rod is used thus by means of, for example, the aforementioned face for absorbing axial compressive forces, whereas the armature and thus the solenoid valve does not work with hydraulic forces be applied, provided that the solenoid valve is in its closed State is.

Der Anker kann, wie in DE 10 2006 021 736 A1 vorgeschlagen, weiterhin mindestens eine federnde Führungslippe aufweisen. Diese federnde Führungslippe kann beispielsweise am unteren Hubanschlag auf einer Auflagefläche aufliegen, so dass der Anker ausgerichtet wird. Die Führungslippe und die Dichtfläche an dem Anker sowie die Auflagefläche und der Ventilsitz des Steuerventils können insbesondere auf gleicher Höhe geschliffen sein, was den Herstellungsvorgang des Magnetventils erheblich vereinfacht.The anchor can, as in DE 10 2006 021 736 A1 proposed, further comprising at least one resilient guide lip. This resilient guide lip can rest for example on the lower stroke stop on a support surface, so that the armature is aligned. The guide lip and the sealing surface on the armature and the bearing surface and the valve seat of the control valve can be ground in particular at the same height, which considerably simplifies the manufacturing process of the solenoid valve.

Besonders bevorzugt ist es, wenn der Durchmesser der Druckstange zumindest annähernd gleich einem Innendurchmesser des Ventilsitzes ist. In anderen Worten soll die Druckstange abdichtend in der Bohrung in dem Anker gelagert sein, so dass zwischen der Druckstange und dem Anker ein Entweichen von Druck verhindert wird.Especially it is preferred if the diameter of the push rod at least approximately equal to an inner diameter of the valve seat is. In other words, the push rod is sealing in the bore be stored in the anchor, so that between the push rod and the anchor is prevented from escaping pressure.

Wie oben beschrieben, soll sprachlich unterschieden werden zwischen einem geschlossenen und einem offenen Zustand des Kraftstoffinjektors und einem geschlossenen und offenen Zustand des Steuerventils. Der geschlossene Zustand des Kraftstoffinjektors ist dabei derart definiert, dass in diesem geschlossenen Zustand die mindestens eine Einspritzöffnung durch das Einspritzventilglied verschlossen ist, wohingegen in einem geöffneten Zustand des Kraftstoffinjektors die Einspritzöffnung freigegeben wird. Der geschlossene Zustand des Steuerventils entspricht hingegen einem Zustand, bei welchem das Steuerventil in den Ventilsitz gepresst wird, so dass sich der Anker im unteren Hubanschlag befindet. Im geöffneten Zustand des Steuerventils befindet sich der Anker hingegen im oberen Hubanschlag, so dass beispielsweise ein Steuerraum druckentlastet werden kann.As described above, should be distinguished between linguistic a closed and an open state of the fuel injector and a closed and open state of the control valve. The closed one State of the fuel injector is defined such that in this closed state, the at least one injection port is closed by the injection valve member, whereas in a open state of the fuel injector the injection port is released. The closed state of the control valve corresponds however, a condition in which the control valve is in the valve seat is pressed so that the anchor is in the lower stroke stop. In the open state of the control valve is the Anchor, however, in the upper stroke stop, so that, for example, a Control chamber can be depressurized.

Dabei kann der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor grundsätzlich invers oder nicht-invers angesteuert werden, wobei auf Grund der einfachen Ansteuerung die nicht-inverse Ansteuerung bevorzugt ist. Bei dieser nicht-inversen Ansteuerung wird bei bestromtem Magneten die mindestens eine Einspritzöffnung freigegeben und Kraftstoff in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingespritzt. Durch Bestromen des Magneten wird hingegen der Anker aus dem Ventilsitz abgehoben, so dass eine Druckentlastung stattfinden kann, und der Einspritzvorgang ausgelöst wird.there can the fuel injector according to the invention in principle be controlled inversely or non-inversely, due to the simple control, the non-inverse control is preferred. This non-inverse control is when the magnet is energized the at least one injection port is released and fuel injected into the combustion chamber of the internal combustion engine. By However, energizing the magnet becomes the armature from the valve seat lifted so that a pressure relief can take place, and the injection process is triggered.

Der vorgeschlagene Kraftstoffinjektor in einer oder mehreren der oben beschriebenen Ausführungsformen weist somit gegenüber herkömmlichen Kraftstoffinjektoren den Vorteil einer verringerten Schadstoffemission bei gleichzeitiger hoher Stabilität und Zuverlässigkeit auf. Zudem ist der Kraftstoffinjektor vergleichsweise einfach herstellbar und unterscheidet sich in den Herstellungskosten nicht oder nur unwesentlich von üblichen, dem Stand der Technik entsprechenden Kraftstoffinjektoren.Of the proposed fuel injector in one or more of the above described embodiments thus faces conventional fuel injectors the advantage of reduced pollutant emissions at the same time high stability and reliability on. In addition, the fuel injector is relatively easy to produce and does not differ or only in the manufacturing costs insignificant from the usual, the prior art Fuel injectors.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description explained in more detail.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung eines Steuerventils eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors; und 1 a partial sectional view of a control valve of a fuel injector according to the invention; and

2 eine ausschnittsweise Schnittdarstellung eines Endes eines Einspritzventilglieds des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors. 2 a partial sectional view of an end of an injection valve member of the fuel injector according to the invention.

In den 1 und 2 sind verschiedene Bereiche eines erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors 110 exemplarisch dargestellt. Dabei zeigt 1 einen Ausschnitt des Kraftstoffinjektors, in welchem ein Steuerventil 112 exemplarisch dargestellt ist, wohingegen 2 einen Ausschnitt aus einem Düsenbereich des Kraftstoffinjektors 110 zeigt. Im Folgenden wird auf beide Figuren Bezug genommen, was jedoch eine jeweils andere Ausgestaltung der Ausführungsbeispiele nicht ausschließt. So lässt sich beispielsweise das Steuerventil 112 gemäß 1 mit anderen Arten von Düsenbereichen kombinieren, und die Ausgestaltung des Düsenbereichs gemäß 2 mit anderen Arten von Steuerventilen 112 nach der Erfindung.In the 1 and 2 are different Areas of a fuel injector according to the invention 110 exemplified. It shows 1 a section of the fuel injector, in which a control valve 112 is shown as an example, whereas 2 a section of a nozzle region of the fuel injector 110 shows. In the following, reference is made to both figures, but this does not preclude a different embodiment of the embodiments. Thus, for example, the control valve 112 according to 1 combine with other types of nozzle areas, and the design of the nozzle area according to 2 with other types of control valves 112 according to the invention.

Der Kraftstoffinjektor 110 weist einen Ventilkörper 114 auf, welcher beispielsweise modular aufgebaut sein kann. Der Ventilkörper 114 weist eine Injektorachse 116 auf. In dem Ventilkörper 114 ist ein Nadelraum 118 angeordnet, welcher sich parallel zur Injektorachse 116 erstreckt. In diesem Nadelraum ist ein Einspritzventilglied 120 aufgenommen und beweglich parallel zur Injektorachse 116 gelagert. Beispielsweise kann das Einspritzventilglied 120 an einer oder mehreren Stellen innerhalb des Nadelraums 118 geführt sein. Der Ventilkörper 114 weist an seinem unteren, beim Einsatz in einer Verbrennungskraftmaschine dem Brennraum zuweisenden Bereich im Endbereich des Nadelraums 118 eine konische Ventilsitzfläche 122 auf. Im Bereich dieser Ventilsitzfläche 122 ist mindestens eine Einspritzöffnung 124 vorgesehen, wobei üblicherweise mehrere derartige Einspritzöffnungen 124 vorhanden sind.The fuel injector 110 has a valve body 114 on, which may be modular, for example. The valve body 114 has an injector axis 116 on. In the valve body 114 is a needle room 118 arranged, which is parallel to the injector axis 116 extends. In this needle chamber is an injection valve member 120 picked up and movable parallel to the injector axis 116 stored. For example, the injection valve member 120 at one or more locations within the needle space 118 be guided. The valve body 114 indicates at its lower, the use in an internal combustion engine the combustion chamber assigning area in the end of the needle chamber 118 a conical valve seat surface 122 on. In the area of this valve seat surface 122 is at least one injection port 124 provided, wherein usually a plurality of such injection openings 124 available.

Das Einspritzventilglied 120 weist an seinem unteren Ende eine konische Ventildichtfläche 126 auf. Diese Ventildichtfläche 126 ist in dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel, welches beispielsweise einem oder mehreren der in DE 196 34 933 A1 aufgeführten Ausführungsbeispielen entsprechen kann, zweigeteilt und weist eine erste Ventildichtfläche 128 und eine zweite Ventildichtfläche 130 auf. Dabei ist die erste Ventildichtfläche 128, welche unterhalb der zweiten Ventildichtfläche 130 angeordnet ist, von ihrem Konuswinkel her auf den Konuswinkel der Ventilsitzfläche 122 angepasst. Die zweite Ventildichtfläche 130 weist hingegen einen kleineren Konuswinkel auf. Zwischen den beiden Ventildichtflächen 128, 130 ist eine Stufe 132 mit einer Nut 134 angeordnet. Auf diese Weise bildet sich im Bereich der Nut 134 ein Ringraum 136 aus. Die dargestellte Anordnung hat den Vorteil, dass diese eine besondere Verschleißarmut aufweist.The injection valve member 120 has at its lower end a conical valve sealing surface 126 on. This valve sealing surface 126 is in the in 2 illustrated embodiment, which, for example, one or more of in DE 196 34 933 A1 listed embodiments may correspond to two parts and has a first valve sealing surface 128 and a second valve sealing surface 130 on. Here is the first valve sealing surface 128 , which are below the second valve sealing surface 130 is arranged, from its cone angle ago on the cone angle of the valve seat surface 122 customized. The second valve sealing surface 130 however, has a smaller cone angle. Between the two valve sealing surfaces 128 . 130 is a level 132 with a groove 134 arranged. In this way, forms in the region of the groove 134 an annulus 136 out. The arrangement shown has the advantage that it has a particular low wear.

Wird das Einspritzventilglied 120 in einer Schließrichtung 138 des Kraftstoffinjektors in die Ventilsitzfläche 122 gepresst, so liegt die erste Ventildichtfläche 128 im Bereich der Einspritzöffnung 124 an der Wand des Ventilkörpers 114 an und verschließt die Einspritzöffnung 124. Der in 2 dargestellte Zustand ist also ein geschlossener Zustand des Kraftstoffinjektors 110. Wird hingegen das Einspritzventilglied 120 entgegen der Schließrichtung 138 bewegt, so hebt die Ventildichtfläche 126 aus der Ventilsitzfläche 122 ab, und Kraftstoff aus dem Nadelraum 118 kann zur Einspritzöffnung 124 strömen und von dort in den Brennraum eingespritzt werden. Üblicherweise wird das Einspritzventilglied 120 durch eine in den Figuren nicht dargestellte Düsenfeder mit einer Federkraft in Schließrichtung 138 beaufschlagt. Über eine hydraulische Fläche, welche ebenfalls nicht dargestellt ist, wirkt dieser Federkraft eine hydraulische Kraft durch den Kraftstoff entgegen, wobei die Federkraft üblicherweise die hydraulische Kraft übersteigt.Will the injection valve member 120 in a closing direction 138 of the fuel injector in the valve seat surface 122 pressed, so is the first valve sealing surface 128 in the area of the injection opening 124 on the wall of the valve body 114 and closes the injection port 124 , The in 2 shown state is thus a closed state of the fuel injector 110 , If, however, the injection valve member 120 against the closing direction 138 moved, so lifts the valve sealing surface 126 from the valve seat surface 122 off, and fuel from the needle room 118 can to injection port 124 flow and be injected from there into the combustion chamber. Usually, the injection valve member 120 by a nozzle spring not shown in the figures with a spring force in the closing direction 138 applied. Via a hydraulic surface, which is also not shown, this spring force counteracts a hydraulic force through the fuel, wherein the spring force usually exceeds the hydraulic force.

Zur Ansteuerung des Kraftstoffinjektors weist das Einspritzventilglied 120 an seinem oberen Ende einen Steuerkolben 140 auf und/oder ist mit einem derartigen Steuerkolben 140 verbunden. Auch dieser Steuerkolben 140 ist in axialer Richtung beweglich in dem Nadelraum 118 und/oder in einem separaten Steuerkolbenraum gelagert. Die Bewegung des Steuerkolbens 140 erfolgt dabei in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, welches beispielsweise einem Ausführungsbeispiel der DE 10 2006 021 736 A1 entspricht, hydraulisch. Hierzu mündet der Steuerkolben 140 mit seiner dem Einspritzventilglied 120 abgewandten Seite in einen Steuerraum 142. Über eine Zulaufdrossel 144 ist der Steuerraum 142 mit einem Kraftstoffzulauf 146 verbunden. Hierdurch kann unter Systemdruck stehender Kraftstoff in den Steuerraum 142 einströmen. Über eine Ablaufdrossel 148 ist der Steuerraum 142 entlastbar. Hierzu ist die Ablaufdrossel 148 mit einem in 1 nicht dargestellten Rücklauf hydraulisch verbunden. Um den Steuerraum 142 mit unter Systemdruck stehendem Kraftstoff füllen zu können, ist die Ablaufdrossel 148 mit Hilfe des Steuerventils 112 verschließbar. Das Steuerventil 112 umfasst in dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Magnetventil 150. Prinzipiell sind jedoch auch andere Arten von Aktoren einsetzbar, beispielsweise Piezo-Aktoren, welche erfindungsgemäß druckausgeglichen betrieben werden können.For controlling the fuel injector, the injection valve member 120 at its upper end a control piston 140 on and / or is with such a control piston 140 connected. Also this control piston 140 is movable in the axial direction in the needle space 118 and / or stored in a separate control piston space. The movement of the control piston 140 takes place in the in 1 illustrated embodiment, which, for example, an embodiment of the DE 10 2006 021 736 A1 corresponds, hydraulically. For this purpose, opens the control piston 140 with its the injection valve member 120 opposite side into a control room 142 , Via an inlet throttle 144 is the control room 142 with a fuel feed 146 connected. As a result, standing under system pressure fuel in the control room 142 flow. About a drain throttle 148 is the control room 142 relieved. For this purpose, the outlet throttle 148 with an in 1 not shown return hydraulically connected. To the control room 142 Being able to fill with fuel under system pressure is the drain throttle 148 with the help of the control valve 112 closable. The control valve 112 includes in the in 1 illustrated embodiment, a solenoid valve 150 , In principle, however, other types of actuators can be used, such as piezo actuators, which can be operated according to pressure-balanced according to the invention.

Zum Verschließen der Ablaufdrossel 148 mit Hilfe des Magnetventils 150 wird bei dem erfindungsgemäß ausgebildeten Magnetventil 150 eine Dichtfläche 152, welche an einem Anker 154 des Magnetventils 150 ausgebildet ist, in einen Ventilsitz 156 gestellt. In der dargestellten Ausführungsform bilden die Dichtfläche 152 und der Ventilsitz 156 einen Flachsitz. Es ist jedoch auch jeder weitere, dem Fachmann bekannte Ventilsitz, bei welchem keine axialen Kräfte auf das Schließelement wirken, denkbar.For closing the outlet throttle 148 with the help of the solenoid valve 150 is in the inventively designed solenoid valve 150 a sealing surface 152 , which at an anchor 154 of the solenoid valve 150 is formed in a valve seat 156 posed. In the illustrated embodiment form the sealing surface 152 and the valve seat 156 a flat seat. However, it is also conceivable any further, known in the art valve seat, in which no axial forces acting on the closing element.

In 1 ist ein geschlossener Zustand des Steuerventils 112 dargestellt, in welchem die Zulaufdrossel 144 mittels des Steuerventils 112 vom Rücklauf durch das Steuerventil 112 hydraulisch getrennt ist. Um bei derart verschlossenem Magnetventil 150 die in axialer Richtung wirkende Druckkraft aufzunehmen, ist im Anker 154 eine Bohrung 158 ausgebildet. In dieser Bohrung 158 ist eine Druckstange 160 aufgenommen. Damit bei verschlossenem Magnetventil 150 keine axialen Druckkräfte auf den Anker 154 wirken, ist der Durchmesser der Bohrung 158 im Wesentlichen gleich dem Innendurchmesser der Dichtfläche 152. Eine weitere Aufgabe der Druckstange 160 besteht darin, die Bohrung 158 gegen Leckageströme abzudichten. Aus diesem Grund sind vorzugsweise die Druckstange 160 und die Bohrung 158 in einem engen Führungsspiel gefertigt.In 1 is a closed state of the control valve 112 shown in which the inlet throttle 144 by means of the control valve 112 from the back run through the control valve 112 hydraulically isolated. In order with such sealed solenoid valve 150 to absorb the compressive force acting in the axial direction, is in the anchor 154 a hole 158 educated. In this hole 158 is a push rod 160 added. So with closed solenoid valve 150 no axial compressive forces on the armature 154 act, is the diameter of the hole 158 substantially equal to the inner diameter of the sealing surface 152 , Another task of the push rod 160 is the hole 158 seal against leakage currents. For this reason, preferably the push rod 160 and the hole 158 made in a tight leadership game.

Um den Anker 154 am unteren Hubanschlag, d. h. wenn die Dichtfläche 152 im Ventilsitz 156 steht, auszurichten, ist an dem Anker 154 eine elastische Führungslippe 162 angeordnet. Der obere Hubanschlag des Ankers 154 wird durch eine Ringfläche 164 gebildet, welche als untere Stirnfläche einer Hubanschlagshülse 166 ausgeführt ist. In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist in der Hubanschlagshülse 166 eine Bohrung 168 ausgebildet, in der ein Federelement 170 aufgenommen ist. Das Federelement 170 ist vorzugsweise eine als Druckfeder ausgeführte Spiralfeder, welche sich mit einer Seite am Anker 154 und mit einer anderen Seite an einer Scheibe 172 abstützt. Die Scheibe 172 ist dabei gegen eine Stirnfläche 174 der Bohrung 168 gestellt. Mittels der axialen Ausdehnung der Scheibe 172 lasst sich die Federkraft einstellen, mit der das Federelement 170 auf den Anker 154 wirkt.To the anchor 154 at the lower stroke stop, ie when the sealing surface 152 in the valve seat 156 is to align, is at the anchor 154 an elastic guide lip 162 arranged. The upper stroke stop of the anchor 154 is through a ring surface 164 formed, which as the lower end face of a Hubanschlaghülse 166 is executed. In the in 1 illustrated embodiment is in the Hubanschlagshülse 166 a hole 168 formed, in which a spring element 170 is included. The spring element 170 is preferably designed as a compression spring coil spring, which with one side at the anchor 154 and with another side on a disk 172 supported. The disc 172 is against a face 174 the bore 168 posed. By means of the axial extent of the disc 172 let the spring force be adjusted, with the spring element 170 on the anchor 154 acts.

Weiterhin umfasst das Magnetventil 150 einen Magneten 176, der in einem Magnetkern 178 aufgenommen ist. Die Spannungsversorgung des Magneten 176 erfolgt über Stifte 180.Furthermore, the solenoid valve includes 150 a magnet 176 that in a magnetic core 178 is included. The power supply of the magnet 176 via pins 180 ,

Um eine ebene Auflage der Dichtfläche 152 am Anker 154 auf dem Ventilsitz 156 zu erleichtern, sind der Ventilsitz 156 sowie eine Auflagefläche 182, auf welcher die elastische Führungslippe 162 aufliegt, wenn der Anker 154 am unteren Hubanschlag liegt, auf eine Höhe geschliffen. Ebenso sind die Auflage der elastischen Führungslippe 162, die auf der Auflagefläche 182 aufliegt, und die Dichtfläche 152 am Anker 154 auf eine Höhe geschliffen. Der Hub des Ankers 154 wird durch die Hubanschlagshülse 166 begrenzt. Um den Hub einzustellen, sind der Anker 154 und der Magnetkern 178 von einer Hülse 184 umschlossen, durch deren axiale Ausdehnung der Hub festgelegt wird. Zur Einstellung des Hubes liegt hierzu die Hubanschlagshülse 166 mit einer Stirnfläche 186 auf der Hülse 184 auf.To a flat support of the sealing surface 152 at anchor 154 on the valve seat 156 To facilitate, are the valve seat 156 as well as a support surface 182 on which the elastic guide lip 162 rests when the anchor 154 at the lower stroke stop, ground to a height. Likewise, the support of the elastic guide lip 162 resting on the support surface 182 rests, and the sealing surface 152 at anchor 154 ground to a height. The stroke of the anchor 154 is through the Hubanschlaghülse 166 limited. To adjust the stroke, are the anchor 154 and the magnetic core 178 from a sleeve 184 enclosed, by the axial extent of the stroke is determined. To adjust the stroke, this is the Hubanschlagshülse 166 with a face 186 on the sleeve 184 on.

Die Zulaufdrossel 144, die Ablaufdrossel 148 sowie der Ventilsitz 156 und die Auflagefläche 182 sind an einem Ventilstück 188 ausgebildet, welches Teil des Ventilkörpers 114 ist und welches in einem Injektorgehäuse 190 aufgenommen ist. Auch das Injektorgehäuse 190 ist Teil des Ventilkörpers 114. Die Befestigung des Ventilstücks 188 im Injektorgehäuse 190 erfolgt mittels einer Ventilspannschraube 192. Um die Stifte 180 durch die Hubanschlagshülse 166 zu führen, ist in diese für jeden Stift 180 eine Bohrung 194 ausgebildet. Zur Abdichtung und Zentrierung der Stifte 180 in der Bohrung 194 sind die Stifte 180 jeweils von einer unteren Scheibe 196, einer oberen Scheibe 198 und einem dazwischen liegenden Dichtring 200 umschlossen. Die Befestigung der Hubanschlagshülse 166 am Injektorgehäuse 190 erfolgt in der hier dargestellten Ausführungsform mit Hilfe einer Spannmutter 202.The inlet throttle 144 , the outlet throttle 148 as well as the valve seat 156 and the bearing surface 182 are on a valve piece 188 formed, which part of the valve body 114 is and which in an injector housing 190 is included. Also the injector housing 190 is part of the valve body 114 , The attachment of the valve piece 188 in the injector housing 190 takes place by means of a valve clamping screw 192 , To the pins 180 through the stroke stop sleeve 166 to guide is in this for every pen 180 a hole 194 educated. For sealing and centering of the pins 180 in the hole 194 are the pins 180 each from a lower disc 196 , an upper disc 198 and an intermediate sealing ring 200. enclosed. The attachment of the Hubanschlaghülse 166 at the injector housing 190 takes place in the embodiment shown here with the aid of a clamping nut 202 ,

Für die Durchführung des Einspritzvorgangs kann weitgehend auf die DE 10 2006 021 736 A1 verwiesen werden. So wird bei dem in 1 dargestellten, nicht-invers angesteuerten Kraftstoffinjektor 110 zum Start des Einspritzvorgangs der Magnet 176 des Magnetventils 150 bestromt, so dass der Anker 154 aus seinem Ventilsitz 156 abgehoben wird. Dadurch wird über die Ablaufdrossel 148 der Steuerraum 142 druckentlastet, wodurch sich der Steuerkolben 140 und das Einspritzventilglied 120, durch die hydraulische Kraft des Kraftstoffs angetrieben, nach oben bewegen können. Dadurch wird das Einspritzventilglied 120 an seinem unteren Ende mit seiner Ventildichtfläche 126 aus der Ventilsitzfläche 122 abgehoben, und die Einspritzöffnungen 124 werden freigegeben. Um den Einspritzvorgang wieder zu beenden, wird die Bestromung des Magnetventils 150 unterbrochen, so dass das Federelement 170 den Anker 154 wieder in den Ventilsitz 156 presst. Über die Zulaufdrossel 144 wird der Steuerraum 142 wieder mit Kraftstoff befüllt, so dass sich der Steuerkolben 140 und das Einspritzventilglied 120 wieder nach unten bewegen, wodurch über die Ventildichtfläche 126 die Einspritzöffnungen 124 wieder verschossen werden.For the implementation of the injection process can largely on the DE 10 2006 021 736 A1 to get expelled. So is in the in 1 illustrated, not inversely controlled fuel injector 110 to start the injection process, the magnet 176 of the solenoid valve 150 energized, leaving the anchor 154 from his valve seat 156 is lifted. This is via the outlet throttle 148 the control room 142 depressurized, causing the control piston 140 and the injection valve member 120 , powered by the hydraulic power of the fuel, can move upwards. This will cause the injection valve member 120 at its lower end with its valve sealing surface 126 from the valve seat surface 122 lifted off, and the injection ports 124 be released. To stop the injection process again, the energization of the solenoid valve 150 interrupted, so that the spring element 170 the anchor 154 back in the valve seat 156 pressed. About the inlet throttle 144 becomes the control room 142 again filled with fuel, so that the control piston 140 and the injection valve member 120 move back down, passing over the valve sealing surface 126 the injection openings 124 to be fired again.

Es sei darauf hingewiesen, dass, wie auch DE 10 2006 021 736 A1 beschrieben, an Stelle der in 1 dargestellten nicht-inversen Ausgestaltung auch ein Steuerventil 112 mit einer inversen Ansteuerung vorgesehen sein kann, also mit einer Ansteuerung, bei welcher beispielsweise bei bestromtem Magneten 176 die mindestens eine Einspritzöffnung 120 verschlossen ist.It should be noted that, as well DE 10 2006 021 736 A1 described in place of in 1 illustrated non-inverse embodiment, a control valve 112 can be provided with an inverse drive, so with a control in which, for example, when energized magnet 176 the at least one injection port 120 is closed.

Der besondere Vorteil der in 1 dargestellten Anordnung des Steuerventils 112 liegt darin, dass das Steuerventil 112 im geschlossenen Zustand, wie er in 1 dargestellt ist, druckausgeglichen ist. Dabei wirken keine axialen hydraulischen Kräfte auf das Steuerventil 112 bzw. den Anker 154 des Steuerventils 112. Dadurch, dass am Anker 154 die Dichtfläche 152 ausgebildet ist, kann auf ein zusätzliches Schließelement zum Verschließen der Ablaufdrossel 148 verzichtet werden. Hierdurch lässt sich die Masse der bewegten Bauteile minimieren, und es lassen sich kürzere Schaltzeiten realisieren. Diese kürzeren Schaltzeiten sind jedoch für die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Kraftstoffinjektors 110 mit einer Sitzlochdüse von essentieller Bedeutung, da auf diese Weise sehr schnell der zu öffnende Querschnitt freigegeben werden kann und beispielsweise die beschriebenen Kavitationseffekte vermieden werden können. Auf diese Weise lässt sich durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung ein emissionsarmer Kraftstoffinjektor 110 realisieren, welcher die Vorteile von Sitzlochdüsen aufrechterhält, deren Nachteile jedoch weitgehend vermeidet und ein reproduzierbares und schnelles Einspritzverhalten zeigt.The special advantage of in 1 illustrated arrangement of the control valve 112 lies in the fact that the control valve 112 when closed, as in 1 is shown, is pressure balanced. In this case, no axial hydraulic forces act on the control valve 112 or the anchor 154 of the control valve 112 , By being at the anchor 154 the sealing surface 152 is formed, can on an additional closing element for closing the outlet throttle 148 be waived. This minimizes the mass of moving components, and shorter switching times can be realized. However, these shorter switching times are for the inventive design of the fuel injector 110 with a Sitzlochdüse of essential importance, since in this way the openable cross-section can be released very quickly and, for example, the described cavitation effects can be avoided. In this way, the design according to the invention allows a low-emission fuel injector 110 realize, which maintains the advantages of seat hole nozzles, the disadvantages but largely avoids and shows a reproducible and fast injection behavior.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19634933 A1 [0003, 0015, 0031] - DE 19634933 A1 [0003, 0015, 0031]
  • - DE 102006021736 A1 [0014, 0020, 0033, 0040, 0041] DE 102006021736 A1 [0014, 0020, 0033, 0040, 0041]

Claims (10)

Kraftstoffinjektor (110) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Kraftstoffinjektor (110) mindestens ein in einem Ventilkörper (114) axial verschiebbar gelagertes Einspritzventilglied (120) zum Freigeben und Verschließen mindestens einer Einspritzöffnung (124) aufweist, wobei der Ventilkörper (114) an einem dem Brennraum zugewandten Ende mindestens eine Ventilsitzfläche (122), insbesondere mindestens eine konische Ventilsitzfläche (122), aufweist, wobei in der Ventilsitzfläche (122) die Einspritzöffnung (124) vorgesehen ist, wobei das Einspritzventilglied (120) mindestens eine Ventildichtfläche (126, 128, 130) aufweist, wobei die Ventildichtfläche (126, 128, 130) in einem geschlossenen Zustand des Kraftstoffinjektors (110) die Einspritzöffnung (124) verschließt, wobei der Kraftstoffinjektor (110) weiterhin mindestens ein Steuerventil (112) zum hydraulischen Ansteuern des Einspritzventilglieds (120) aufweist, wobei das Steuerventil (112) derart ausgestaltet ist, dass in einem geschlossenen Zustand des Steuerventils (112) im Wesentlichen keine axiale hydraulische Kraft auf das Steuerventil (112) wirkt.Fuel injector ( 110 ) for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein the fuel injector ( 110 ) at least one in a valve body ( 114 ) axially displaceably mounted injection valve member ( 120 ) for releasing and closing at least one injection opening ( 124 ), wherein the valve body ( 114 ) at an end facing the combustion chamber at least one valve seat surface ( 122 ), in particular at least one conical valve seat surface ( 122 ), wherein in the valve seat surface ( 122 ) the injection opening ( 124 ) is provided, wherein the injection valve member ( 120 ) at least one valve sealing surface ( 126 . 128 . 130 ), wherein the valve sealing surface ( 126 . 128 . 130 ) in a closed state of the fuel injector ( 110 ) the injection opening ( 124 ), wherein the fuel injector ( 110 ) at least one control valve ( 112 ) for the hydraulic actuation of the injection valve member ( 120 ), wherein the control valve ( 112 ) is configured such that in a closed state of the control valve ( 112 ) substantially no axial hydraulic force on the control valve ( 112 ) acts. Kraftstoffinjektor (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Einspritzventilglied (120) mindestens zwei Ventildichtflächen (128, 130), insbesondere zwei konische Ventildichtflächen (128, 130) aufweist.Fuel injector ( 110 ) according to the preceding claim, wherein the injection valve member ( 120 ) at least two valve sealing surfaces ( 128 . 130 ), in particular two conical valve sealing surfaces ( 128 . 130 ) having. Kraftstoffinjektor (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mindestens zwei Ventildichtflächen (128, 130) mit unterschiedlichem Kegelwinkel vorgesehen sind.Fuel injector ( 110 ) according to the preceding claim, wherein at least two valve sealing surfaces ( 128 . 130 ) are provided with different cone angle. Kraftstoffinjektor (110) nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche, wobei zwischen mindestens zwei Ventildichtflächen (128, 130) mindestens eine Stufe (132) und/oder mindestens eine Nut (134) vorgesehen ist.Fuel injector ( 110 ) according to one of the two preceding claims, wherein between at least two valve sealing surfaces ( 128 . 130 ) at least one stage ( 132 ) and / or at least one groove ( 134 ) is provided. Kraftstoffinjektor (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Steuerventil (112) mindestens ein Magnetventil (150) aufweist.Fuel injector ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the control valve ( 112 ) at least one solenoid valve ( 150 ) having. Kraftstoffinjektor (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei das Magnetventil (150) mindestens einen Anker (154) aufweist, wobei an dem Anker (154) eine Dichtfläche (152) ausgebildet ist, welche zum Verschließen des Steuerventils (112) in einen Ventilsitz (156) stellbar ist, wobei der Anker (154) zwischen einem oberen und einem unteren Hubanschlag bewegbar ist, wobei der Anker (154) vorzugsweise ohne Ankerführung geführt ist, wobei in einer Bohrung (158) im Anker (154) eine Druckstange (160) zur Aufnahme axialer Druckkräfte aufgenommen ist.Fuel injector ( 110 ) according to the preceding claim, wherein the solenoid valve ( 150 ) at least one anchor ( 154 ), wherein at the anchor ( 154 ) a sealing surface ( 152 ) is formed, which for closing the control valve ( 112 ) in a valve seat ( 156 ) is adjustable, the armature ( 154 ) is movable between an upper and a lower stroke stop, wherein the anchor ( 154 ) is preferably guided without anchor guide, wherein in a bore ( 158 ) in the anchor ( 154 ) a push rod ( 160 ) is received for receiving axial compressive forces. Kraftstoffinjektor (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei an dem Anker (154) mindestens eine federnde Führungslippe (162) ausgebildet ist, welche am unteren Hubanschlag auf einer Auflagefläche (182) aufliegt, so dass der Anker (154) ausgerichtet wird.Fuel injector ( 110 ) according to the preceding claim, wherein at the anchor ( 154 ) at least one resilient guide lip ( 162 ) is formed, which at the lower stroke stop on a bearing surface ( 182 ) rests, so that the anchor ( 154 ) is aligned. Kraftstoffinjektor (110) nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Führungslippe (162) und die Dichtfläche (152) an dem Anker (154) sowie die Auflagefläche (182) und der Ventilsitz (156) des Steuerventils (112) auf gleiche Höhe geschliffen sind.Fuel injector ( 110 ) according to the preceding claim, wherein the guide lip ( 162 ) and the sealing surface ( 152 ) at the anchor ( 154 ) as well as the bearing surface ( 182 ) and the valve seat ( 156 ) of the control valve ( 112 ) are ground to the same height. Kraftstoffinjektor (110) nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche wobei ein Durchmesser der Druckstange (160) zumindest annähernd gleich einem Innendurchmesser des Ventilsitzes (156) ist.Fuel injector ( 110 ) according to one of the three preceding claims, wherein a diameter of the push rod ( 160 ) at least approximately equal to an inner diameter of the valve seat ( 156 ). Kraftstoffinjektor (110) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kraftstoffinjektor (110) als nicht-invers angesteuerter Kraftstoffinjektor (110) ausgebildet ist.Fuel injector ( 110 ) according to one of the preceding claims, wherein the fuel injector ( 110 ) as a non-inversely controlled fuel injector ( 110 ) is trained.
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