DE102015213739A1

DE102015213739A1 - Fuel injector and method of making a fuel injector

Info

Publication number: DE102015213739A1
Application number: DE102015213739.2A
Authority: DE
Inventors: Michael Krause; Lars Olems; Stephan Amelang; Thomas Nierychlo
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2015-07-21
Filing date: 2015-07-21
Publication date: 2017-01-26
Also published as: WO2017012730A1

Abstract

Kraftstoffinjektor (1) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer in einem Druckraum (6) längsverschiebbar angeordneten Düsennadel (3). Der Druckraum (6) wird mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff gespeist. Die Düsennadel (3) wirkt durch ihre Längsbewegung mit einem Düsennadelsitz (7) zusammen und öffnet und schließt dadurch wenigstens eine Einspritzöffnung (8) in den Brennraum, wobei die Längsbewegung der Düsennadel (3) durch den Druck in einem Steuerraum (10) gesteuert wird. Ein Steuerventil (5) steuert den Druck in dem Steuerraum (10) und umfasst eine von einem Aktor (2) bewegbare Ankerhülse (53) und einen an einem Ventilkörper (9) ausgebildeten Ventilsitz (12). Die Ankerhülse (53) wirkt in Längsrichtung mit dem Ventilsitz (12) zum Öffnen und Schließen einer hydraulischen Verbindung von dem Steuerraum (10) zu einem Niederdruckraum (30) zusammen. In der Ankerhülse (53) ist eine Führungsbohrung (53a) ausgebildet, wobei die Ankerhülse (53) von einem in der Führungsbohrung (53a) angeordneten Ventilbolzen (51) radial geführt ist. An dem Ventilbolzen (51) ist ein Schaft (51a) angeordnet, wobei der Schaft in dem Ventilkörper (9) fixiert ist.Fuel injector (1) for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine with a nozzle needle (3) arranged longitudinally displaceably in a pressure chamber (6). The pressure chamber (6) is fed with fuel under high pressure. The nozzle needle (3) cooperates with its longitudinal movement with a nozzle needle seat (7) and thereby opens and closes at least one injection opening (8) in the combustion chamber, wherein the longitudinal movement of the nozzle needle (3) by the pressure in a control chamber (10) is controlled , A control valve (5) controls the pressure in the control chamber (10) and comprises an armature sleeve (53) movable by an actuator (2) and a valve seat (12) formed on a valve body (9). The armature sleeve (53) cooperates in the longitudinal direction with the valve seat (12) for opening and closing a hydraulic connection from the control chamber (10) to a low-pressure chamber (30). A guide bore (53a) is formed in the anchor sleeve (53), wherein the anchor sleeve (53) is radially guided by a valve pin (51) arranged in the guide bore (53a). On the valve pin (51), a shaft (51 a) is arranged, wherein the shaft is fixed in the valve body (9).

Description

Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor mit einem Steuerventil. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffinjektors.The invention relates to a fuel injector with a control valve. Furthermore, the invention relates to a method for producing a fuel injector.

Stand der TechnikState of the art

Aus der Offenlegungsschrift EP 2524132 A1 ist ein Kraftstoffinjektor mit einem Steuerventil zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine bekannt.From the publication EP 2524132 A1 a fuel injector with a control valve for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine is known.

Der bekannte Kraftstoffinjektor weist eine in einem Druckraum längsverschiebbar angeordnete Düsennadel auf. Der Druckraum wird mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff gespeist. Die Düsennadel wirkt durch ihre Längsbewegung mit einem Düsennadelsitz zusammen und öffnet und schließt dadurch wenigstens eine Einspritzöffnung in den Brennraum. Die Längsbewegung der Düsennadel wird durch den Druck in einem Steuerraum gesteuert, wobei der Druck in dem Steuerraum von einem Steuerventil gesteuert wird. Das Steuerventil umfasst eine von einem Aktor bewegbare Ankerhülse und einen an einem Ventilkörper ausgebildeten Ventilsitz. Die Ankerhülse wirkt in Längsrichtung mit dem Ventilsitz zum Öffnen und Schließen einer hydraulischen Verbindung von dem Steuerraum zu einem Niederdruckraum zusammen. In der Ankerhülse ist eine Führungsbohrung ausgebildet. Die Ankerhülse ist von einem in der Führungsbohrung angeordneten Ventilbolzen radial geführt. The known fuel injector has a longitudinally displaceably arranged in a pressure chamber nozzle needle. The pressure chamber is fed with fuel under high pressure. The nozzle needle cooperates by its longitudinal movement with a nozzle needle seat and thereby opens and closes at least one injection opening in the combustion chamber. The longitudinal movement of the nozzle needle is controlled by the pressure in a control chamber, wherein the pressure in the control chamber is controlled by a control valve. The control valve comprises an armature sleeve movable by an actuator and a valve seat formed on a valve body. The anchor sleeve cooperates longitudinally with the valve seat to open and close a hydraulic connection from the control chamber to a low pressure space. In the anchor sleeve, a guide bore is formed. The anchor sleeve is guided radially by a valve pin arranged in the guide bore.

Bei dem bekannten Kraftstoffinjektor gestaltet sich die Fixierung des Ventilbolzens innerhalb des Injektorgehäuses schwierig. Beispielsweise kann der Ventilbolzen an dem dem Ventilsitz gegenüberliegenden Ende eine Sacklochbohrung aufweisen und dort an einem Führungsstift des Injektorgehäuses geführt sein. In dieser Ausführung wäre die Dauerfestigkeit von Ventilbolzen und Führungsstift reduziert.In the known fuel injector, the fixation of the valve pin inside the injector housing is difficult. For example, the valve pin may have a blind hole at the end opposite the valve seat and be guided there on a guide pin of the injector housing. In this embodiment, the fatigue strength of the valve pin and guide pin would be reduced.

Alternativ kann die Ankerhülse auch außen von einem Fortsatz des Ventilkörpers geführt sein, wie beispielsweise aus der EP-2839143 bekannt, was jedoch konstruktiv aufwendig ist und auch zusätzlichen Bauraum benötigt.Alternatively, the anchor sleeve can also be guided outside of an extension of the valve body, such as from the EP-2839143 known, but which is structurally complex and also requires additional space.

Auch bei dieser Ausführung ist jedoch ein Ventilbolzen erforderlich, wenn das Steuerventil kraftausgeglichen sein soll. Im Falle einer Innen- und Außenführung der Ankerhülse besteht jedoch der Nachteil einer statischen Überbestimmtheit. Dadurch ist das Steuerventil in dieser Ausführung sehr empfindlich gegenüber Toleranzen und dementsprechend verschleißanfällig.However, in this embodiment, a valve pin is required when the control valve should be balanced. In the case of an inner and outer guide of the anchor sleeve, however, there is the disadvantage of a static overdetermination. As a result, the control valve in this embodiment is very sensitive to tolerances and therefore susceptible to wear.

Alternativ kann der Ventilbolzen auch „schwimmend“, also frei bzw. undefiniert gelagert sein. Dadurch kann es jedoch zu Verschleiß und Funktionsstörungen an dem Steuerventil kommen. Alternatively, the valve pin can also be "floating", ie freely or undefined stored. However, this can lead to wear and malfunction of the control valve.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Demgegenüber ist das Steuerventil des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors robuster gegenüber Toleranzen, weniger verschleißanfällig, besitzt eine höhere Dauerfestigkeit und weist somit eine längere Lebensdauer auf.In contrast, the control valve of the fuel injector according to the invention is more robust to tolerances, less susceptible to wear, has a higher fatigue strength and thus has a longer life.

Dazu weist der Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eine in einem Druckraum längsverschiebbar angeordnete Düsennadel auf. Der Druckraum wird mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff gespeist. Die Düsennadel wirkt durch ihre Längsbewegung mit einem Düsennadelsitz zusammen und öffnet und schließt dadurch wenigstens eine Einspritzöffnung in den Brennraum. Die Längsbewegung der Düsennadel wird durch den Druck in einem Steuerraum gesteuert, wobei der Druck in dem Steuerraum von einem Steuerventil gesteuert wird. Das Steuerventil umfasst eine von einem Aktor bewegbare Ankerhülse und einen an einem Ventilkörper ausgebildeten Ventilsitz. Die Ankerhülse wirkt in Längsrichtung mit dem Ventilsitz zum Öffnen und Schließen einer hydraulischen Verbindung von dem Steuerraum zu einem Niederdruckraum zusammen. In der Ankerhülse ist eine Führungsbohrung ausgebildet. Die Ankerhülse ist von einem in der Führungsbohrung angeordneten Ventilbolzen radial geführt. Erfindungsgemäß ist an dem Ventilbolzen ein Schaft ausgebildet, wobei der Schaft in den Ventilkörper eingepresst ist.For this purpose, the fuel injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine on a longitudinally displaceably arranged in a pressure chamber nozzle needle. The pressure chamber is fed with fuel under high pressure. The nozzle needle cooperates by its longitudinal movement with a nozzle needle seat and thereby opens and closes at least one injection opening in the combustion chamber. The longitudinal movement of the nozzle needle is controlled by the pressure in a control chamber, wherein the pressure in the control chamber is controlled by a control valve. The control valve comprises an armature sleeve movable by an actuator and a valve seat formed on a valve body. The anchor sleeve cooperates longitudinally with the valve seat to open and close a hydraulic connection from the control chamber to a low pressure space. In the anchor sleeve, a guide bore is formed. The anchor sleeve is guided radially by a valve pin arranged in the guide bore. According to the invention, a shaft is formed on the valve pin, wherein the shaft is pressed into the valve body.

Dadurch ist der Ventilbolzen mit dem Schaft in dem Ventilkörper fixiert. Durch den Pressverband ist der Ventilkörper sehr steif mit dem Schaft des Ventilbolzens verbunden, so dass die Ankerhülse sehr exakt zum Ventilbolzen positioniert wird. Auf dem Ventilbolzen wiederum wird die Ankerhülse geführt, und der Ventilsitz ist am Ventilkörper ausgebildet. Das Zusammenwirken von Ankerhülse und Ventilsitz kann damit annähernd koaxial geführt werden, da lediglich die Toleranzen der drei Bauteile Ventilbolzen, Ankerhülse und Ventilkörper die Positionierung von Ankerhülse und Ventilsitz zueinander beeinflussen. In dieser Ausführung ist die Positionierung von Ankerhülse zu Ventilsitz besonders genau, wodurch der Verschleiß des Steuerventils minimiert und die Lebensdauer erhöht wird. Zusätzlich wird bei geschlossenem Steuerventil eine Leckage zwischen Ankerhülse und Ventilsitz minimiert bzw. verhindert. Weiterhin erfolgt durch diese Ausführung keine Schwächung der Festigkeit des Ventilbolzens. As a result, the valve pin is fixed to the shaft in the valve body. Due to the interference fit of the valve body is very rigidly connected to the shaft of the valve pin, so that the anchor sleeve is positioned very precisely to the valve pin. In turn, the anchor sleeve is guided on the valve pin, and the valve seat is formed on the valve body. The interaction of anchor sleeve and valve seat can thus be performed approximately coaxially, since only the tolerances of the three components valve pin, anchor sleeve and valve body affect the positioning of the anchor sleeve and valve seat to each other. In this embodiment, the positioning of the anchor sleeve to valve seat is particularly accurate, whereby the wear of the control valve is minimized and the service life is increased. In addition, leakage between the armature sleeve and valve seat is minimized or prevented when the control valve is closed. Furthermore, this embodiment does not weaken the strength of the valve pin.

In einer vorteilhaften Weiterbildung sind an dem Ventilkörper ein Anschlag und an dem Schaft eine Bolzenschulter ausgebildet, wobei die Bolzenschulter mit dem Anschlag in axialer Richtung zusammenwirkt. Dadurch ist der Ventilbolzen in axialer Richtung, also in Bewegungsrichtung der Ankerhülse, in dem Ventilkörper fixiert. In an advantageous development, a stop is formed on the valve body and a bolt shoulder is formed on the shaft, the bolt shoulder cooperating with the stop in the axial direction. As a result, the valve pin in the axial direction, ie in the direction of movement of the anchor sleeve, is fixed in the valve body.

Vorteilhafterweise ist der Ventilbolzen mit seiner Bolzenschulter gegen den Anschlag vorgespannt. Dadurch wird eine ungewollte axiale Bewegung des Ventilbolzens besonders effektiv unterbunden. Die Vorspannkraft kann beispielsweise durch den Pressverband zwischen dem Schaft und dem Ventilkörper oder auch durch eine auf den Ventilbolzen wirkende Feder erfolgen. Im Betrieb des Kraftstoffinjektors erfolgt eine Vorspannung durch die auf eine Stirnfläche des Schafts wirkenden hydraulischen Kräfte. Advantageously, the valve pin is biased with its bolt shoulder against the stop. As a result, an unwanted axial movement of the valve pin is particularly effectively prevented. The biasing force can be done for example by the interference fit between the shaft and the valve body or by acting on the valve pin spring. During operation of the fuel injector, a bias voltage is applied by the hydraulic forces acting on an end face of the shaft.

In einer vorteilhaften Ausführung weist der Schaft einen Positionierbereich und einen Anschlagbereich auf, wobei der Positionierbereich in dem Ventilkörper radial gelagert ist. Dadurch wird die Fixierung des Ventilbolzens zum Ventilkörper auf einfache Art und Weise auf zwei Bereiche aufgeteilt: die radiale Fixierung durch den Positionierbereich und die axiale Fixierung durch den Anschlagbereich. Der Positionierbereich muss dabei nicht in den Ventilkörper eingepresst sein, sondern kann beispielsweise auch einen sehr geringen Spalt zum Ventilkörper aufweisen, ähnlich einer Gleitlagerung.In an advantageous embodiment, the shaft has a positioning region and a stop region, wherein the positioning region is radially mounted in the valve body. Thereby, the fixation of the valve pin to the valve body in a simple manner is divided into two areas: the radial fixation by the positioning and the axial fixation by the stop area. The positioning region does not have to be pressed into the valve body, but can, for example, also have a very small gap to the valve body, similar to a plain bearing.

In einer weiteren Ausführung ist der Positionierbereich jedoch in den Ventilkörper eingepresst. Dadurch wird die Ankerhülse sehr exakt zum Ventilsitz positioniert.In a further embodiment, however, the positioning region is pressed into the valve body. As a result, the anchor sleeve is positioned very accurately to the valve seat.

In einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Anschlagbereich einen größeren Durchmesser auf als der Positionierbereich, so dass zwischen dem Anschlagbereich und dem Positionierbereich eine Bolzenschulter ausgebildet ist. Die Bolzenschulter wirkt mit einem an dem Ventilkörper ausgebildeten Anschlag zusammen. Dadurch ist der Ventilbolzen auf einfache Art und Weise in axialer Richtung zu dem Ventilkörper fixiert. In an advantageous development, the stop region has a larger diameter than the positioning region, so that a bolt shoulder is formed between the stop region and the positioning region. The bolt shoulder cooperates with a stop formed on the valve body. As a result, the valve pin is fixed in a simple manner in the axial direction to the valve body.

Vorteilhafterweise ist die Bolzenschulter dabei gegen den Anschlag vorgespannt. Dadurch wird eine ungewollte axiale Bewegung des Ventilbolzens besonders effektiv unterbunden. Die Vorspannkraft kann beispielsweise, wie vorangehend schon beschrieben, mittels Pressverband oder Feder aufgebracht werden. Advantageously, the bolt shoulder is biased against the stop. As a result, an unwanted axial movement of the valve pin is particularly effectively prevented. The biasing force, for example, as previously described, be applied by means of interference fit or spring.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist an dem Schaft zumindest eine Ausnehmung als Strömungsquerschnitt ausgebildet. Bei geöffnetem Steuerventil kann so der abgesteuerte Kraftstoff auf einfache Art und Weise vom Steuerraum durch die zumindest eine Ausnehmung zum Ventilsitz und weiter in den Niederdruckraum strömen. Dabei kann in einer Weiterbildung die zumindest eine Ausnehmung als Ablaufdrossel ausgebildet sein. Ist die Ausnehmung jedoch nicht als Ablaufdrossel ausgebildet, dann muss der Strömungsquerschnitt der zumindest einen Ausnehmung größer sein als der Strömungsquerschnitt der an anderer Stelle angeordneten Ablaufdrossel.In an advantageous development, at least one recess is designed as a flow cross section on the shaft. With the control valve open, the diverted fuel can flow in a simple manner from the control chamber through the at least one recess to the valve seat and further into the low-pressure chamber. In one embodiment, the at least one recess may be formed as an outlet throttle. However, if the recess is not formed as an outlet throttle, then the flow cross section of the at least one recess must be larger than the flow cross section of the outlet throttle arranged at another location.

Vorteilhafterweise sind an dem Schaft zwei oder drei Ausnehmungen ausgebildet. Dadurch verläuft die Strömung des Kraftstoffs zwischen dem Ventilkörper und dem Schaft durch die Ausnehmungen vergleichsweise homogen; und gleichzeitig kann der Schaft immer noch gut zum Ventilkörper fixiert werden. Advantageously, two or three recesses are formed on the shaft. As a result, the flow of the fuel between the valve body and the shaft through the recesses is comparatively homogeneous; and at the same time the shaft can still be fixed well to the valve body.

Vorzugsweise sind dabei die Ausnehmungen als Zweiflach bzw. als Dreiflach ausgeführt. Das heißt jede Ausnehmung ist flach bzw. planar auf der Mantelfläche des Schafts geschliffen, und die zwei bzw. drei Ausnehmungen sind möglichst gleichverteilt über den Umfang des Schafts angeordnet.Preferably, the recesses are designed as a two-fold or three-fold. That is, each recess is ground flat on the lateral surface of the shaft, and the two or three recesses are arranged as uniformly distributed over the circumference of the shaft.

In vorteilhaften Ausführungen der Erfindung ist an der dem Steuerventil abgewandten Seite der Ventilkörper mit einer Drosselplatte verspannt, wobei in der Drosselplatte eine Ablaufdrossel ausgebildet ist. Dadurch ist der Ventilkörper quasi zweistückig ausgebildet, als Ventilkörper und Drosselplatte. Die Montage des Schafts innerhalb des Ventilkörpers kann so vergleichsweise einfach durchgeführt werden. Gleichzeitig wird die Ablaufdrossel somit unabhängig vom Ventilbolzen gefertigt, sondern sie ist separat, nämlich in der Drosselplatte ausgebildet.In advantageous embodiments of the invention, the valve body is braced on the side facing away from the control valve with a throttle plate, wherein in the throttle plate, an outlet throttle is formed. As a result, the valve body is formed quasi two-piece, as a valve body and throttle plate. The assembly of the shaft within the valve body can be carried out comparatively easily. At the same time the outlet throttle is thus made independently of the valve pin, but it is separate, namely formed in the throttle plate.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist durch den Schaft, den Ventilkörper und die Drosselplatte ein Kondensationsraum begrenzt. Die Ablaufdrossel verbindet den Steuerraum mit dem Kondensationsraum. Der Kondensationsraum weist einen gegenüber der Ablaufdrossel deutlich vergrößerten Strömungsquerschnitt auf, so dass es hier zu einer gezielten Verzögerung des abströmenden Kraftstoffs kommt. Dies wiederum führt zu einer Druckzunahme und somit zu einer gezielten Kondensation. Dadurch wird verhindert, dass der durch die Ablaufdrossel entstandene Kraftstoffdampf in den Bereich des Ventilsitzes gelangt, da er schon vorher, nämlich im Kondensationsraum, kondensiert. Eine schädliche Kavitationserosion am Ventilsitz wird dadurch verhindert. Die Kondensation im Kondensationsraum erfolgt vorteilhafterweise nicht direkt an den begrenzenden Wänden, so dass es zu überhaupt keiner Kavitationserosion kommt. In an advantageous development, a condensation space is limited by the shaft, the valve body and the throttle plate. The outlet throttle connects the control room with the condensation room. The condensation chamber has a flow cross-section which is significantly larger than that of the outlet throttle, so that a targeted deceleration of the outflowing fuel takes place here. This in turn leads to a pressure increase and thus to a targeted condensation. This prevents the fuel vapor produced by the outlet throttle from reaching the region of the valve seat since it condenses before, namely in the condensation space. Damaging cavitation erosion on the valve seat is thereby prevented. The condensation in the condensation space advantageously does not take place directly on the delimiting walls, so that no cavitation erosion occurs at all.

In vorteilhaften Ausführungen ist an dem Ventilbolzen eine Führungsfläche ausgebildet, die der Führungsbohrung radial gegenüberliegend angeordnet ist. Der Dichtspalt zwischen Führungsfläche und Führungsbohrung ist sehr relevant bezüglich Dichtheit und Verschleiß des Steuerventils und bezüglich der Positionierung der Ankerhülse zum Ventilsitz. Daher sind sowohl bei der Führungsfläche als auch bei der Führungsbohrung besonders enge Fertigungstoleranzen einzuhalten. Dies ist fertigungstechnisch einfacher machbar, wenn eine spezielle Führungsfläche zur Bearbeitung ausgebildet ist.In advantageous embodiments, a guide surface is formed on the valve pin, which radially opposite the guide bore is arranged. The sealing gap between the guide surface and guide bore is very relevant in terms of tightness and wear of the control valve and with respect to the positioning of the anchor sleeve to the valve seat. Therefore, particularly close manufacturing tolerances must be observed both in the guide surface and in the guide bore. This is easier to manufacture in terms of production, if a special guide surface is designed for machining.

Vorteilhafterweise weist dabei die Führungsfläche einen gegenüber den angrenzenden Bereichen des Ventilbolzens erweiterten Durchmesser auf. Dadurch kann die Führungsfläche sehr einfach bearbeitet, beispielsweise geschliffen werden. Zum anderen kann dadurch der Ventilbolzen so innerhalb des Ventilkörpers angeordnet werden, dass genügend Kraftstoff zwischen dem Ventilbolzen und dem Ventilkörper zum Ventilsitz abströmen kann, insbesondere wenn das Steuerventil kraftausgeglichen ist.Advantageously, in this case, the guide surface on an opposite the adjacent areas of the valve pin enlarged diameter. As a result, the guide surface can be very easily processed, for example, ground. On the other hand, the valve pin can thereby be arranged within the valve body in such a way that sufficient fuel can flow out between the valve pin and the valve body to the valve seat, in particular if the control valve is force-balanced.

Weiterhin vorteilhafterweise sind die Durchmesser der Führungsbohrung und des Ventilsitzes gleich groß. Dadurch ist ein druck- bzw. kraftausgeglichenes Steuerventil realisiert. Im geschlossenen Zustand, also bei Anlage der Ankerhülse an den Ventilsitz, sind die auf die Ankerhülse wirkenden hydraulischen Kräfte nahezu ausgeglichen, also in Summe etwa Null. Somit kann die Ansteuerung des Steuerventils durch den Aktor sehr schnell mit bereits geringer Kraft erfolgen. Die Konstruktion eines druckausgeglichenen Steuerventils erfordert in der vorliegenden Erfindung ein Steuerventil mit einem Ventilbolzen. Further advantageously, the diameters of the guide bore and the valve seat are the same size. As a result, a pressure or force balanced control valve is realized. In the closed state, so when the anchor sleeve to the valve seat, the forces acting on the anchor sleeve hydraulic forces are almost balanced, that is, in total about zero. Thus, the control of the control valve by the actuator can be done very quickly with already low power. The design of a pressure compensated control valve in the present invention requires a control valve with a valve pin.

In vorteilhaften Ausführungen ist der Aktor ein elektromagnetischer Aktor. Dadurch kann die Ankerhülse auf einfache Art und Weise und sehr schnell angesteuert werden, und der Aktor ist vergleichsweise kostengünstig ausgeführt.In advantageous embodiments, the actuator is an electromagnetic actuator. Thereby, the anchor sleeve can be controlled in a simple manner and very quickly, and the actuator is designed comparatively inexpensive.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffinjektors, durch das die Positionierung der Ankerhülse zu dem Ventilsitz besonders exakt erfolgt. The invention further relates to a method for producing a fuel injector, by which the positioning of the anchor sleeve to the valve seat is particularly accurate.

Der Kraftstoffinjektor weist ein Steuerventil auf, wobei das Steuerventil eine von einem Aktor bewegbare Ankerhülse, einen Ventilbolzen und einen an einem Ventilkörper ausgebildeten Ventilsitz umfasst. Die Ankerhülse wirkt in Längsrichtung mit dem Ventilsitz zum Öffnen und Schließen einer hydraulischen Verbindung zusammen. In der Ankerhülse ist eine Führungsbohrung ausgebildet. An dem Ventilbolzen ist eine Führungsfläche ausgebildet. Die Ankerhülse ist von der in der Führungsbohrung angeordneten Führungsfläche radial geführt. An dem Ventilbolzen ist ein Schaft angeordnet, wobei der Schaft in den Ventilkörper eingepresst ist. Erfindungsgemäß umfasst das Herstellungsverfahren folgende Schritte:

– Einpressen des Schafts in den Ventilkörper und danach
– Schleifen des Ventilsitzes und Schleifen der Führungsfläche.

The fuel injector has a control valve, wherein the control valve comprises an actuator sleeve movable anchor sleeve, a valve pin and a valve body formed on a valve seat. The anchor sleeve cooperates longitudinally with the valve seat to open and close a hydraulic connection. In the anchor sleeve, a guide bore is formed. On the valve pin, a guide surface is formed. The anchor sleeve is guided radially by the guide surface arranged in the guide bore. On the valve pin, a shaft is arranged, wherein the shaft is pressed into the valve body. According to the invention, the production method comprises the following steps:

- Pressing the shaft into the valve body and afterwards
- grinding the valve seat and grinding the guide surface.

Dadurch werden Führungsbohrung und Ventilsitz erst im vormontierten Zustand geschliffen, so dass die Position dieser beiden Funktionen zueinander, insbesondere die Koaxialität, sehr exakt gefertigt wird.As a result, guide bore and valve seat are ground only in the preassembled state, so that the position of these two functions to each other, in particular the coaxiality, is made very accurately.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens erfolgen das Schleifen des Ventilsitzes und das Schleifen der Führungsfläche in einer Aufspannung. Dadurch werden sehr schnelle Taktzeiten in der Fertigung erreicht. Das gesamte Steuerventil kann somit sehr kostengünstig hergestellt werden.In an advantageous development of the method, the grinding of the valve seat and the grinding of the guide surface take place in one clamping. As a result, very fast cycle times in production are achieved. The entire control valve can thus be manufactured very inexpensively.

Zeichnungendrawings

1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 1 shows schematically a longitudinal section through a fuel injector, wherein only the essential areas are shown.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kraftstoffinjektors im Bereich eines Steuerventils im Längsschnitt, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 2 shows a further embodiment of the fuel injector in the region of a control valve in longitudinal section, wherein only the essential areas are shown.

3 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Kraftstoffinjektors im Bereich des Steuerventils im Längsschnitt, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 3 shows yet another embodiment of the fuel injector in the region of the control valve in longitudinal section, wherein only the essential areas are shown.

4a zeigt den Schnitt A-A der 3. 4a shows the section AA the 3 ,

4b zeigt den Schnitt B-B der 3. 4b shows the section BB of 3 ,

5 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel zur 4a. 5 shows an alternative embodiment of the 4a ,

Beschreibungdescription

1 zeigt schematisch einen Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor 1 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Der Kraftstoffinjektor 1 umfasst ein Gehäuse 40, das in der dargestellten Ausführung im Wesentlichen drei miteinander verspannte Bauteile aufweist: einen Haltekörper 42, einen Ventilkörper 9 und einen an den Brennraum grenzenden Düsenkörper 43. Diese Bauteile sind in Längsrichtung durch eine Düsenspannmutter 44 mediendicht miteinander verspannt. 1 schematically shows a longitudinal section through a fuel injector 1 for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein only the essential areas are shown. The fuel injector 1 includes a housing 40 , which in the illustrated embodiment has substantially three components clamped together: a holding body 42 , a valve body 9 and a nozzle body adjacent to the combustion chamber 43 , These components are longitudinally through a nozzle lock nut 44 Media-tight braced together.

Im Düsenkörper 43 ist ein Druckraum 6 ausgebildet, in dem eine Düsennadel 3 längsverschiebbar angeordnet ist. Der Druckraum 6 wird über einen im Gehäuse 40 ausgebildeten Hochdruckzulauf 41 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff von einer nicht dargestellten Kraftstoffquelle, zum Beispiel einem Hochdruckspeicher, versorgt. In the nozzle body 43 is a pressure room 6 formed in which a nozzle needle 3 is arranged longitudinally displaceable. The pressure room 6 is about one in the housing 40 trained high-pressure inlet 41 supplied with high-pressure fuel from a fuel source, not shown, for example, a high-pressure accumulator.

An dem Düsenkörper 43 ist ein Düsennadelsitz 7 ausgebildet. Weiterhin ist in dem Düsenkörper 43 zumindest eine Einspritzöffnung 8 ausgebildet, welche in den Brennraum mündet. Die Düsennadel 3 wirkt durch ihre Längsbewegung mit dem Düsennadelsitz 7 zusammen und öffnet und schließt dadurch die wenigstens eine Einspritzöffnung 8. Eine im Druckraum 6 angeordnete Düsenfeder 45 greift an einer Schulter der Düsennadel 3 an und drückt die Düsennadel 3 dadurch gegen den Düsennadelsitz 7. An dem der Schulter gegenüberliegenden Ende wirkt die Düsenfeder 45 mit einer Hülse 46 zusammen und drückt diese gegen den Ventilkörper 9. Die Düsennadel 3 ist dabei längsbeweglich in der Hülse 46 angeordnet.On the nozzle body 43 is a nozzle needle seat 7 educated. Furthermore, in the nozzle body 43 at least one injection opening 8th formed, which opens into the combustion chamber. The nozzle needle 3 acts by its longitudinal movement with the nozzle needle seat 7 together, thereby opening and closing the at least one injection port 8th , One in the pressure room 6 arranged nozzle spring 45 engages on a shoulder of the nozzle needle 3 and presses the nozzle needle 3 thereby against the nozzle needle seat 7 , At the opposite end of the shoulder, the nozzle spring acts 45 with a sleeve 46 together and pushes them against the valve body 9 , The nozzle needle 3 is longitudinally movable in the sleeve 46 arranged.

Das dem Brennraum entgegengesetzte Ende der Düsennadel 3, die Hülse 46 und der Ventilkörper 9 begrenzen einen Steuerraum 10. Der Steuerraum 10 ist durch eine in der Hülse 46 ausgebildete Zulaufdrossel 15 mit dem Druckraum 6 verbunden. Die Längsbewegung der Düsennadel 3 wird durch den Druck in dem Steuerraum 10 gesteuert, wobei der Druck in dem Steuerraum 10 wiederum von einem im Gehäuse 40 angeordneten Steuerventil 5 gesteuert wird.The combustion chamber opposite end of the nozzle needle 3 , the sleeve 46 and the valve body 9 limit a control room 10 , The control room 10 is through one in the sleeve 46 trained inlet throttle 15 with the pressure room 6 connected. The longitudinal movement of the nozzle needle 3 is due to the pressure in the control room 10 controlled, the pressure in the control room 10 again from one in the case 40 arranged control valve 5 is controlled.

Das Steuerventil 5 umfasst eine Ankerhülse 53, einen Ventilsitz 12, einen Ventilbolzen 51 und eine Schließfeder 4. Der Ventilsitz 12 ist an dem Ventilkörper 9 ausgebildet. Eine an der Ankerhülse 53 ausgebildete Sitzfläche 50 wirkt mit dem Ventilsitz 12 zusammen und öffnet und schließt dadurch eine hydraulische Verbindung von dem Steuerraum 10 zu einem im Gehäuse 40 ausgebildeten Niederdruckraum 30. Die hydraulische Verbindung umfasst dabei eine im Ventilbolzen 51 ausgebildete Ausnehmung in Form einer Ablaufdrossel 16. Die Ankerhülse 53 weist eine durchgängige Führungsbohrung 53a auf und ist in dieser von einer an dem Ventilbolzen 51 ausgebildeten Führungsfläche 52 geführt. Die Ankerhülse 53 ist den Ventilbolzen 51 bzw. die Führungsfläche 52 radial umgebend angeordnet und wird von einer im Niederdruckraum 30 angeordneten Ventilfeder 4 gegen den Ventilsitz 12 verspannt.The control valve 5 includes an anchor sleeve 53 , a valve seat 12 , a valve pin 51 and a closing spring 4 , The valve seat 12 is on the valve body 9 educated. One on the anchor sleeve 53 trained seat 50 acts with the valve seat 12 together and thereby opens and closes a hydraulic connection from the control room 10 to one in the housing 40 trained low pressure room 30 , The hydraulic connection comprises one in the valve pin 51 trained recess in the form of an outlet throttle 16 , The anchor sleeve 53 has a continuous guide hole 53a on and is in this of one on the valve pin 51 trained guide surface 52 guided. The anchor sleeve 53 is the valve pin 51 or the guide surface 52 arranged radially surrounding and is of a low-pressure chamber 30 arranged valve spring 4 against the valve seat 12 braced.

Vorteilhafterweise haben die Führungsbohrung 53a und der Ventilsitz 12 – im Rahmen der Fertigungstoleranzen – die gleichen Durchmesser, so dass die Ankerhülse 53 im geschlossenen Zustand, also bei Anlage an den Ventilsitz 12, bezüglich der hydraulischen Kräfte ausgeglichen ist; die hydraulisch resultierende Kraft auf die Ankerhülse 53 ist in diesem Zustand näherungsweise Null. Man spricht dabei von einem kraftausgeglichenen oder auch druckausgeglichenen Steuerventil 5.Advantageously, the guide bore 53a and the valve seat 12 - Within the manufacturing tolerances - the same diameter, so that the anchor sleeve 53 in the closed state, that is, in contact with the valve seat 12 , is balanced with respect to the hydraulic forces; the hydraulically resulting force on the anchor sleeve 53 is approximately zero in this state. This is called a force-balanced or pressure-balanced control valve 5 ,

Das Steuerventil 5 ist von einem im Gehäuse 40 angeordneten Aktor 2 betätigbar, welcher im Ausführungsbeispiel der 1 als elektromagnetischer Aktor ausgeführt ist. In alternativen Ausführungen kann der Aktor 2 beispielsweise auch als Piezoaktor ausgeführt sein. Der Aktor 2 ist durch eine Verschlussmutter 47 gegen eine Schulter 42a des Haltekörpers 42 verspannt und damit im Gehäuse 40 fixiert. Der Aktor 2 wirkt auf die Ankerhülse 53 in Öffnungsrichtung des Steuerventils 5. The control valve 5 is from one in the case 40 arranged actuator 2 operable, which in the embodiment of 1 is designed as an electromagnetic actuator. In alternative embodiments, the actuator 2 for example, be designed as a piezoelectric actuator. The actor 2 is through a lock nut 47 against a shoulder 42a of the holding body 42 clamped and thus in the housing 40 fixed. The actor 2 acts on the anchor sleeve 53 in the opening direction of the control valve 5 ,

Erfindungsgemäß ist der Ventilbolzen 51 fest mit dem Ventilkörper 9 verbunden. Im Ausführungsbeispiel der 1 ist der Ventilbolzen 51 mit einem Schaft 51a in eine im Ventilkörper 9 ausgebildete Aufnahmebohrung 9a eingepresst. Eine Stirnfläche 510 des Schafts 51a, die Aufnahmebohrung 9a, die Hülse 46 und die Düsennadel 3 begrenzen den Steuerraum 10. According to the invention, the valve pin 51 firmly with the valve body 9 connected. In the embodiment of 1 is the valve pin 51 with a shaft 51a in one in the valve body 9 trained receiving bore 9a pressed. An end face 510 of the shaft 51a , the receiving hole 9a , the sleeve 46 and the nozzle needle 3 limit the control room 10 ,

An einem an dem Ventilkörper 9 ausgebildeten Anschlag 9c bzw. Absatz verjüngt sich die Aufnahmebohrung 9a sprungartig, so dass der Schaft 51a des Ventilbolzens 51 durch die auf die Stirnfläche 510 wirkenden hydraulischen Kräfte gegen den Anschlag 9c gedrückt wird. Am Übergang bzw. Absatz vom Schaft 51a mit vergleichsweise großem Durchmesser zum weiteren Ventilbolzen 51 mit vergleichsweise kleinem Durchmesser ist eine Bolzenschulter 51c ausgebildet. Diese Bolzenschulter 51c wirkt mit dem Anschlag 9c in axialer Richtung zusammen, wenn der Schaft 51a gegen den Anschlag 9c gedrückt wird. At one on the valve body 9 trained stop 9c or paragraph, the receiving bore tapers 9a abruptly, leaving the shaft 51a of the valve pin 51 through the on the face 510 acting hydraulic forces against the stop 9c is pressed. At the transition or heel of the shaft 51a with a comparatively large diameter to the other valve pin 51 with a comparatively small diameter is a bolt shoulder 51c educated. This bolt shoulder 51c works with the stop 9c in the axial direction together when the shaft 51a against the attack 9c is pressed.

Die Ablaufdrossel 16 ist im Schaft 51a des Ventilbolzen 51 ausgebildet. Der Steuerraum 10 wird in diesem Ausführungsbeispiel somit von dem Schaft 51a, der Aufnahmebohrung 9a, der Hülse 46 und der Düsennadel 3 begrenzt. Alternativ zu der Ablaufdrossel 16 können eine oder mehrere Ausnehmungen vorgesehen sein, beispielsweise als Zweiflach oder als Dreiflach. Diese Ausnehmungen können ebenso die Funktion einer Drosselstelle haben, oder aber auch als ungedrosselter Strömungsquerschnitt gestaltet sein.The outlet throttle 16 is in the shaft 51a of the valve pin 51 educated. The control room 10 is thus in this embodiment of the shaft 51a , the mounting hole 9a , the sleeve 46 and the nozzle needle 3 limited. Alternative to the outlet throttle 16 one or more recesses may be provided, for example as a two-faceted or a three-faceted one. These recesses may also have the function of a throttle point, or else designed as an unthrottled flow cross-section.

Auf der dem Steuerraum 10 gegenüberliegenden Seite des Schafts 51a ist zwischen dem Ventilbolzen 51 und dem Ventilkörper 9 ein Ringspalt 21 ausgebildet. Der Ringspalt 21 hat im Ausführungsbeispiel der 1 einen größeren Strömungsquerschnitt als die Ablaufdrossel 16, so dass er bei geöffnetem Steuerventil 5 nicht drosselnd wirkt. On the the control room 10 opposite side of the shaft 51a is between the valve pin 51 and the valve body 9 an annular gap 21 educated. The annular gap 21 has in the embodiment of 1 a larger flow area than the outlet throttle 16 so he open control valve 5 does not throttle.

Die Führung zwischen der Führungsbohrung 53a der Ankerhülse 53 und der Führungsfläche 52 des Ventilbolzens 51, im Folgenden als Dichtspalt 54 bezeichnet, ist dabei so eng und lang gewählt, dass der Ringspalt 21 dadurch gegenüber dem Niederdruckbereich des Kraftstoffinjektors 1 sehr gut abgedichtet ist und lediglich eine sehr geringe Leckagemenge durch den Dichtspalt 54 fließt.The guide between the guide hole 53a the anchor sleeve 53 and the guide surface 52 of the valve pin 51 , hereinafter referred to as sealing gap 54 referred to, is so narrow and long that the annular gap 21 thereby against the low pressure region of the fuel injector 1 very well is sealed and only a very small amount of leakage through the sealing gap 54 flows.

Der Ablaufdrossel 16 ist stromabwärts ein Diffusor 16a nachgeschaltet. Fertigungstechnisch einfach fertigbar sind Ablaufdrossel 16 und Diffusor 16a als ein Kanal mit unterschiedlichen Durchmessern im Schaft 51a ausgebildet, wobei der Durchmesser des Diffusors 16a größer als der Durchmesser der Ablaufdrossel 16 ist. The outlet throttle 16 is downstream a diffuser 16a downstream. In terms of manufacturing technology, flow restrictors are easy to produce 16 and diffuser 16a as a channel with different diameters in the shaft 51a formed, wherein the diameter of the diffuser 16a greater than the diameter of the outlet throttle 16 is.

Nachfolgend werden alternative Ausführungsformen des Kraftstoffinjektors 1, insbesondere im Bereich des Steuerventils 5 beschrieben, wobei auf gleiche Funktionen bezüglich der 1 nicht näher eingegangen wird.Below are alternative embodiments of the fuel injector 1 , in particular in the area of the control valve 5 described, with respect to the same functions with respect to 1 will not be discussed in detail.

2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kraftstoffinjektors 1 im Bereich des Steuerventils 5 im Längsschnitt, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 2 shows a further embodiment of the fuel injector 1 in the area of the control valve 5 in longitudinal section, with only the essential areas are shown.

Im Ausführungsbeispiel der 2 sind der Ventilkörper 9 und die Hülse 46 einstückig ausgeführt und als Ventilkörper 9 bezeichnet. Der Steuerraum 10 ist demzufolge von dem Ventilkörper 9, von dem Schaft 51a des Ventilbolzens 51 und von der Düsennadel 3 begrenzt. Im Ventilkörper 9 ist die Düsennadel 3 an ihrem oberen Ende in einer im Ventilkörper 9 ausgebildeten Düsennadelführung 13 radial geführt. In vorteilhaften Ausführungen haben dabei die Düsennadelführung 13 und die Aufnahmebohrung 9a den gleichen Durchmesser, sind also in einem Fertigungsschritt gefertigt. An dem Anschlag 9c des Ventilkörpers 9 verjüngt sich die Aufnahmebohrung 9a sprungartig, so dass die Bolzenschulter 51c des Ventilbolzens 51 aus der Richtung des Steuerraums 10 gegen den Anschlag 9c gedrückt wird. Vorteilhafterweise ist dabei der Schaft 51a in die Aufnahmebohrung 9a eingepresst.In the embodiment of 2 are the valve body 9 and the sleeve 46 made in one piece and as a valve body 9 designated. The control room 10 is therefore of the valve body 9 , from the shaft 51a of the valve pin 51 and from the nozzle needle 3 limited. In the valve body 9 is the nozzle needle 3 at its upper end in a valve body 9 trained nozzle needle guide 13 guided radially. In advantageous embodiments have the nozzle needle guide 13 and the mounting hole 9a the same diameter, so are made in a single production step. At the stop 9c of the valve body 9 the receiving bore tapers 9a abruptly, leaving the bolt shoulder 51c of the valve pin 51 from the direction of the control room 10 against the attack 9c is pressed. Advantageously, is the shaft 51a into the receiving hole 9a pressed.

Vorteilhafterweise weist der Ventilbolzen 51 im Bereich des Dichtspalts 54 einen durchmessererweiterten Bereich auf, an dem die Führungsfläche 52 ausgebildet ist. Somit ist speziell nur diese vergleichsweise kleine Führungsfläche 52 an dem Ventilbolzen 51 sehr maßgenau zu bearbeiten, um einerseits einen möglichst kleinen Dichtspalt 54 und andererseits eine genaue Positionierung der Ankerhülse 53 zu erhalten, wobei die Führungsfläche 52 und die Führungsbohrung 53a dennoch möglichst verschleißarm gegeneinander verschiebbar sind. Advantageously, the valve pin 51 in the area of the sealing gap 54 an enlarged diameter portion on which the guide surface 52 is trained. Thus, specifically, only this comparatively small guide surface 52 on the valve pin 51 very accurate to edit, on the one hand the smallest possible sealing gap 54 and on the other hand a precise positioning of the anchor sleeve 53 to get, with the guide surface 52 and the pilot hole 53a Nevertheless, as possible wear-resistant against each other.

Im Ausführungsbeispiel der 2 ist der Ventilkörper 9 durch eine Ventilspannschraube 60 gegen eine an dem Düsenkörper 43 ausgebildete Schulter verspannt. Es können jedoch auch alternative Spannkonzepte verwendet werden, beispielsweise mit einer Düsenspannmutter – auch unter Zwischenlage von weiteren Bauteilen – wie in der 1. Weiterhin kann der Ventilkörper 9 in anderen Ausführungen auch gegen den Haltekörper 42 verspannt werden.In the embodiment of 2 is the valve body 9 through a valve clamping screw 60 against one on the nozzle body 43 trained shoulder strained. However, alternative clamping concepts can be used, for example, with a nozzle retaining nut - even with the interposition of other components - as in 1 , Furthermore, the valve body 9 in other versions also against the holding body 42 be tense.

In der Ausführungsform der 2 ist stromabwärts der Ablaufdrossel 16 und stromaufwärts des Ringspalts 21 ein Kondensationsraum 61 angeordnet. Der Kondensationsraum 61 ist zwischen dem Ventilkörper 9, dem Ventilbolzen 51 und dem Schaft 51a ausgebildet. Der Strömungsquerschnitt im Kondensationsraum 61 ist vergleichsweise groß, so dass es bei geöffnetem Steuerventil 5 zu einer Druckzunahme und damit zu einer gezielten Kondensation im Kondensationsraum 61 kommt. Damit wird eine schädliche Kavitationserosion weiter stromabwärts im Bereich des Ventilsitzes 12 vermieden.In the embodiment of the 2 is downstream of the outlet throttle 16 and upstream of the annular gap 21 a condensation room 61 arranged. The condensation room 61 is between the valve body 9 , the valve pin 51 and the shaft 51a educated. The flow cross section in the condensation chamber 61 is comparatively large, so it with open control valve 5 to a pressure increase and thus to a specific condensation in the condensation chamber 61 comes. This will cause harmful cavitation erosion further downstream in the area of the valve seat 12 avoided.

3 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kraftstoffinjektors 1 im Bereich des Steuerventils 5 im Längsschnitt, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 3 shows a further embodiment of the fuel injector 1 in the area of the control valve 5 in longitudinal section, with only the essential areas are shown.

Im Ausführungsbeispiel der 3 ist der Ventilkörper 9 zweiteilig ausgeführt und als Ventilkörper 9 und Drosselkörper 11 bezeichnet. Der Ventilkörper 9 ist dabei der Ankerhülse 53 zugewandt und der Drosselkörper 11 der Düsennadel 3. Die Ablaufdrossel 16 ist in dieser Ausführung im Drosselkörper 11 ausgebildet.In the embodiment of 3 is the valve body 9 designed in two parts and as a valve body 9 and throttle body 11 designated. The valve body 9 is the anchor sleeve 53 facing and the throttle body 11 the nozzle needle 3 , The outlet throttle 16 is in this embodiment in the throttle body 11 educated.

In der 3 ist der Ringspalt 21 so ausgeführt, dass er einerseits eine Positionierfunktion hat und andererseits aber einen genügend großen Strömungsquerschnitt. Dazu ist der Schaft 51a in diesem Ausführungsbeispiel in zwei Bereiche untergliedert: einen an den Führungsbereich 52 angrenzenden Positionierbereich 511 und einen daran angrenzenden und in den Kondensationsraum 61 ragenden Anschlagbereich 512. Am Übergang vom Positionierbereich 511 zum Anschlagbereich 512 ist die Bolzenschulter 51c angeordnet. Der Kondensationsraum 61 wird in dieser Ausführung durch den Schaft 51a – genauer den Anschlagbereich 512 –, den Ventilkörper 9 und die Drosselplatte 11 begrenzt.In the 3 is the annular gap 21 designed so that on the one hand has a positioning function and on the other hand, however, a sufficiently large flow cross-section. This is the shaft 51a in this embodiment, divided into two areas: one to the guide area 52 adjacent positioning area 511 and one adjacent to it and into the condensation room 61 projecting stop area 512 , At the transition from the positioning area 511 to the stop area 512 is the bolt shoulder 51c arranged. The condensation room 61 is in this embodiment by the shaft 51a - more precisely, the stop area 512 -, the valve body 9 and the throttle plate 11 limited.

Der Positionierbereich 511 ist im Ringspalt 21 angeordnet. Dabei wird in dem Ringspalt 21 der Positionierbereich 511 vom Ventilkörper 9 derart radial geführt, dass wiederum die Ankerhülse 53 von dem Führungsbereich 52 annähernd koaxial zum Ventilsitz 12 geführt wird. Dazu weist der Ventilbolzen 51 am Schaft 51a, sowohl am Positionierbereich 511 als auch am Anschlagbereich 512, zumindest eine Ausnehmung 51b auf, so dass Kraftstoff von der Ablaufdrossel 16 bzw. vom Kondensationsraum 61 zum Ventilsitz 12 strömen kann. The positioning area 511 is in the annular gap 21 arranged. It is in the annular gap 21 the positioning area 511 from the valve body 9 so guided radially, in turn, the anchor sleeve 53 from the management area 52 approximately coaxial with the valve seat 12 to be led. For this purpose, the valve pin 51 on the shaft 51a , both at the positioning area 511 as well as at the stop area 512 , at least one recess 51b on, leaving fuel from the drain throttle 16 or from the condensation room 61 to the valve seat 12 can flow.

Die zumindest eine Ausnehmung 51b ist in den Schnitten A-A und B-B der 3 näher dargestellt:
Die 4a zeigt den Schnitt A-A, also den Schnitt im Positionierbereich 511 des Schafts 51a des Ventilbolzens 51. In diesem Ausführungsbeispiel sind drei Ausnehmungen 51b am Ventilbolzen 51 bzw. am Schaft 51a gleichmäßig über den Umfang verteilt ausgebildet, wobei die Ausnehmungen 51b im Schnitt die Form eines Kreissegments haben. Die Querschnitte der Ausnehmungen 51b haben dabei einen wesentlichen Anteil am gesamten Strömungsquerschnitt. In alternativen Ausführungen sind beliebige Anzahlen von Ausnehmungen 51b und beliebige Formen der Ausnehmungen möglich. Beispielsweise können die Ausnehmungen 51b als Zweiflach oder Dreiflach ausgeführt sein. The at least one recess 51b is in the sections AA and BB the 3 shown in more detail:
The 4a shows the section AA, that is the section in the positioning area 511 of the shaft 51a of the valve pin 51 , In this embodiment, three recesses 51b on the valve pin 51 or on the shaft 51a formed evenly distributed over the circumference, wherein the recesses 51b on average have the shape of a circle segment. The cross sections of the recesses 51b have a significant share of the entire flow cross section. In alternative embodiments, any numbers of recesses 51b and any forms of recesses possible. For example, the recesses 51b be carried out as a two-flattened or dreiflach.

5 zeigt beispielhaft die Ausführung als Zweiflach: Zwei Ausnehmungen 51b sind jeweils planar auf der Mantelfläche des Ventilbozens 51 im Bereich des Ringspalts 21 bzw. auf dem Positionierbereich 511 geschliffen und gegenüberliegend zueinander angeordnet. 5 shows an example of the execution as a two-face: two recesses 51b are each planar on the lateral surface of the valve plug 51 in the area of the annular gap 21 or on the positioning area 511 ground and arranged opposite each other.

Die 4b zeigt den Schnitt B-B der 3, also den Schnitt im Anschlagbereich 512 des Schafts 51a des Ventilbolzens 51. Vorteilhafterweise ist der Schnitt B-B dabei entsprechend dem Schnitt A-A der 4a ausgeführt, das heißt mit der gleichen Anzahl an Ausnehmungen 51b, wobei die Ausnehmungen 51b die gleiche Form aufweisen. Im Ausführungsbeispiel der 4b sind dies drei Ausnehmungen 51b mit jeweils kreissegmentförmigen Querschnitten. Alternativ können die Ausnehmungen 51b auch am Anschlagbereich 512 als Zweiflach oder Dreiflach oder auch beliebig anders ausgeführt sein.The 4b shows the section BB of 3 , so the cut in the attack area 512 of the shaft 51a of the valve pin 51 , Advantageously, the section BB is corresponding to the section AA of 4a executed, that is with the same number of recesses 51b , where the recesses 51b have the same shape. In the embodiment of 4b these are three recesses 51b each with circular segment-shaped cross sections. Alternatively, the recesses 51b also at the stop area 512 be designed as a two-fold or three-fold or any other way.

Die Funktionsweise des Kraftstoffinjektors 1 ist wie folgt:
Der Druckraum 6 steht über den Hochdruckzulauf 41 hydraulisch in ständiger Verbindung mit einem Hochdruckspeicher, beispielsweise einem Common Rail oder einer Hochdruckpumpe. Zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine wird die Düsennadel 3 vom Düsennadelsitz 7 abgehoben. Die Bewegung der Düsennadel 3 wird durch das Steuerventil 5 gesteuert. The operation of the fuel injector 1 is as follows:
The pressure room 6 is about the high pressure inlet 41 hydraulically in constant communication with a high pressure accumulator, such as a common rail or a high pressure pump. For injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, the nozzle needle 3 from the nozzle needle seat 7 lifted. The movement of the nozzle needle 3 is through the control valve 5 controlled.

Das Steuerventil 5 wird durch den Aktor 2 angesteuert und steuert den Druck im Steuerraum 10. Liegt im Steuerraum 10 hoher Druck an, so presst dieser die Düsennadel 3 entgegen der Kraft der Düsenfeder 45 und entgegen einer im Druckraum 6 auf die Düsennadel 3 wirkenden resultierenden hydraulischen Kraft gegen den Düsennadelsitz 7. The control valve 5 is through the actor 2 controlled and controls the pressure in the control room 10 , Lies in the control room 10 high pressure, it presses the nozzle needle 3 against the force of the nozzle spring 45 and against one in the pressure room 6 on the nozzle needle 3 acting resulting hydraulic force against the nozzle needle seat 7 ,

Soll eine Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine erfolgen, wird das Steuerventil 5 vom Aktor 2 so angesteuert, dass die Ankerhülse 53 vom Ventilsitz 12 abhebt. Dadurch wird der Druck im Steuerraum 10 durch die Ablaufdrossel 16 in den Niederdruckraum 30 entlastet. Mit dem verringerten Druck im Steuerraum 10 wird die Düsennadel 3 entgegen der Düsenfeder 45 durch die resultierende hydraulische Kraft im Düsenraum 6 vom Düsennadelsitz 7 abgehoben und es erfolgt dadurch die Einspritzung des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs vom Druckraum 6 durch die Einspritzöffnungen 8 in den Brennraum der Brennkraftmaschine. If an injection of the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, the control valve 5 from the actor 2 so controlled that the anchor sleeve 53 from the valve seat 12 takes off. This will increase the pressure in the control room 10 through the outlet throttle 16 in the low pressure room 30 relieved. With the reduced pressure in the control room 10 becomes the nozzle needle 3 against the nozzle spring 45 by the resulting hydraulic force in the nozzle chamber 6 from the nozzle needle seat 7 lifted and it is done by the injection of high-pressure fuel from the pressure chamber 6 through the injection openings 8th in the combustion chamber of the internal combustion engine.

Zur Beendigung des Einspritzvorgangs wird die Ansteuerung des Aktors 2 beendet, so dass die Ankerhülse 53 mit ihrer Sitzfläche 50 von der Ventilfeder 4 wieder gegen den Ventilsitz 12 gedrückt und damit die Ablaufdrossel 16 verschlossen wird. Dadurch wird der Druck im Steuerraum 10 wieder durch den Zufluss über die Zulaufdrossel 15 so weit erhöht, dass dieser zusammen mit der Kraft der Düsenfeder 45 ein Schließen der Düsennadel 3 bewirkt.To terminate the injection process, the activation of the actuator 2 finished, leaving the anchor sleeve 53 with her seat 50 from the valve spring 4 again against the valve seat 12 pressed and thus the outlet throttle 16 is closed. This will increase the pressure in the control room 10 again by the inflow via the inlet throttle 15 increased so much that this together with the force of the nozzle spring 45 a closing of the nozzle needle 3 causes.

Erfindungsgemäß wird die Ankerhülse 53 durch den Ventilbolzen 51 sehr exakt zum Ventilsitz 12 ausgerichtet, insbesondere koaxial positioniert. Dadurch wird der Verschleiß an dem Ventilsitz 12 und an der Sitzfläche 50 der Ankerhülse 53 minimiert. Gleichzeitig wird eine Leckage zwischen Ventilsitz 12 und Sitzfläche 50 bei geschlossenem Steuerventil 5 minimiert bzw. verhindert. Die genaue Ausrichtung bzw. koaxiale Positionierung der Ankerhülse 53 zu dem Ventilsitz 12 geht einher mit einer genauen Ausrichtung bzw. koaxialen Positionierung der Ankerhülse 53 zu dem Ventilbolzen 51. Dadurch wird auch der Verschleiß zwischen der Ankerhülse 53 und dem Ventilbolzen 51 minimiert. Infolgedessen steigt die Lebensdauer des gesamten Steuerventils 5 bzw. des gesamten Kraftstoffinjektors 1.According to the anchor sleeve 53 through the valve pin 51 very precise to the valve seat 12 aligned, in particular coaxially positioned. This will wear the valve seat 12 and on the seat 50 the anchor sleeve 53 minimized. At the same time there is a leakage between the valve seat 12 and seat 50 with closed control valve 5 minimized or prevented. The exact alignment or coaxial positioning of the anchor sleeve 53 to the valve seat 12 goes hand in hand with a precise alignment or coaxial positioning of the anchor sleeve 53 to the valve pin 51 , This also reduces the wear between the anchor sleeve 53 and the valve pin 51 minimized. As a result, the life of the entire control valve increases 5 or the entire fuel injector 1 ,

Eine besonders exakte, insbesondere koaxiale Positionierung der Ankerhülse 53 zu dem Ventilsitz 12 erfolgt durch das erfindungsgemäße Verfahren, bei welchem der Ventilbolzen 51 zunächst in den Ventilkörper 9 eingepresst wird. Anschließend werden der am Ventilkörper 9 ausgebildete Ventilsitz 12 und die am Ventilbolzen 51 ausgebildete Führungsfläche 52 geschliffen, vorzugsweise in einer einzigen Aufspannung. So wird eine sehr gute Koaxialität von Ventilsitz 12 zur Führungsfläche 52 im Fertigungsprozess erreicht. Die Ankerhülse 53 wird damit bestmöglich auf dem Ventilbolzen 51 geführt und zum Ventilsitz 12 zentriert.A particularly exact, in particular coaxial positioning of the anchor sleeve 53 to the valve seat 12 takes place by the method according to the invention, in which the valve pin 51 first in the valve body 9 is pressed. Then the at the valve body 9 trained valve seat 12 and those on the valve pin 51 trained guide surface 52 ground, preferably in a single clamping. Thus, a very good coaxiality of valve seat 12 to the guiding surface 52 achieved in the manufacturing process. The anchor sleeve 53 thus best possible on the valve pin 51 guided and to the valve seat 12 centered.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2524132 A1 [0002] EP 2524132 A1 [0002]
EP 2839143 [0005] EP 2839143 [0005]

Claims

Kraftstoffinjektor (1) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer in einem Druckraum (6) längsverschiebbar angeordneten Düsennadel (3), wobei der Druckraum (6) mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff gespeist werden kann, wobei die Düsennadel (3) durch ihre Längsbewegung mit einem Düsennadelsitz (7) zusammenwirkt und dadurch wenigstens eine Einspritzöffnung (8) in den Brennraum öffnet und schließt, wobei die Längsbewegung der Düsennadel (3) durch den Druck in einem Steuerraum (10) gesteuert wird, wobei ein Steuerventil (5) eine von einem Aktor (2) bewegbare Ankerhülse (53) und einen an einem Ventilkörper (9) ausgebildeten Ventilsitz (12) umfasst, wobei die Ankerhülse (53) in Längsrichtung mit dem Ventilsitz (12) zum Öffnen und Schließen einer hydraulischen Verbindung von dem Steuerraum (10) zu einem Niederdruckraum (30) zusammenwirkt, wobei in der Ankerhülse (53) eine Führungsbohrung (53a) ausgebildet ist und die Ankerhülse (53) von einem in der Führungsbohrung (53a) angeordneten Ventilbolzen (51) radial geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ventilbolzen (51) ein Schaft (51a) ausgebildet ist, wobei der Schaft in den Ventilkörper (9) eingepresst ist.Fuel injector ( 1 ) for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine with one in a pressure chamber ( 6 ) longitudinally displaceable nozzle needle ( 3 ), wherein the pressure chamber ( 6 ) can be fed with high-pressure fuel, wherein the nozzle needle ( 3 ) by its longitudinal movement with a nozzle needle seat ( 7 ) and thereby at least one injection opening ( 8th ) opens and closes in the combustion chamber, wherein the longitudinal movement of the nozzle needle ( 3 ) by the pressure in a control room ( 10 ), wherein a control valve ( 5 ) one of an actuator ( 2 ) movable anchor sleeve ( 53 ) and one on a valve body ( 9 ) formed valve seat ( 12 ), wherein the anchor sleeve ( 53 ) in the longitudinal direction with the valve seat ( 12 ) for opening and closing a hydraulic connection from the control room ( 10 ) to a low-pressure space ( 30 ), wherein in the anchor sleeve ( 53 ) a guide bore ( 53a ) is formed and the anchor sleeve ( 53 ) of one in the guide bore ( 53a ) arranged valve pin ( 51 ) is guided radially, characterized in that on the valve pin ( 51 ) a shaft ( 51a ), wherein the shaft into the valve body ( 9 ) is pressed.

Kraftstoffinjektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Ventilkörper (9) ein Anschlag (9c) und an dem Schaft (51a) eine Bolzenschulter (51c) ausgebildet sind, wobei die Bolzenschulter (51c) mit dem Anschlag (9c) in axialer Richtung zusammenwirkt.Fuel injector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that on the valve body ( 9 ) an attack ( 9c ) and on the shaft ( 51a ) a bolt shoulder ( 51c ) are formed, wherein the bolt shoulder ( 51c ) with the stop ( 9c ) cooperates in the axial direction.

Kraftstoffinjektor (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzenschulter (51c) gegen den Anschlag (9c) vorgespannt ist. Fuel injector ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the bolt shoulder ( 51c ) against the attack ( 9c ) is biased.

Kraftstoffinjektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (51a) einen Positionierbereich (511) und einen Anschlagbereich (512) aufweist, wobei der Positionierbereich (511) in dem Ventilkörper (9) radial gelagert ist.Fuel injector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the shaft ( 51a ) a positioning area ( 511 ) and a stop area ( 512 ), wherein the positioning region ( 511 ) in the valve body ( 9 ) is mounted radially.

Kraftstoffinjektor (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Positionierbereich (511) in den Ventilkörper (9) eingepresst ist.Fuel injector ( 1 ) according to claim 4, characterized in that the positioning area ( 511 ) in the valve body ( 9 ) is pressed.

Kraftstoffinjektor (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagbereich (512) einen größeren Durchmesser aufweist als der Positionierbereich (511), so dass zwischen dem Anschlagbereich (512) und dem Positionierbereich (511) eine Bolzenschulter (51c) ausgebildet ist, wobei die Bolzenschulter (51c) mit einem an dem Ventilkörper (9) ausgebildeten Anschlag (9c) zusammenwirkt.Fuel injector ( 1 ) according to claim 4 or 5, characterized in that the stop area ( 512 ) has a larger diameter than the positioning region ( 511 ), so that between the stop area ( 512 ) and the positioning area ( 511 ) a bolt shoulder ( 51c ), wherein the bolt shoulder ( 51c ) with one on the valve body ( 9 ) trained stop ( 9c ) cooperates.

Kraftstoffinjektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schaft (51a) zumindest eine Ausnehmung (16, 51b) als Strömungsquerschnitt ausgebildet ist.Fuel injector ( 1 ) according to one of claims 1 to 6, characterized in that on the shaft ( 51a ) at least one recess ( 16 . 51b ) is designed as a flow cross-section.

Kraftstoffinjektor (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schaft (51a) zwei oder drei Ausnehmungen (51b) ausgebildet sind, wobei die Ausnehmungen (51b) vorzugsweise als Zweiflach oder als Dreiflach ausgeführt sind.Fuel injector ( 1 ) according to claim 7, characterized in that on the shaft ( 51a ) two or three recesses ( 51b ) are formed, wherein the recesses ( 51b ) are preferably designed as a two-flattened or dreiflach.

Kraftstoffinjektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem Steuerventil (5) abgewandten Seite der Ventilkörper (9) mit einer Drosselplatte (11) verspannt ist, wobei in der Drosselplatte (11) eine Ablaufdrossel (16) ausgebildet ist.Fuel injector ( 1 ) according to one of claims 1 to 8, characterized in that on the control valve ( 5 ) facing away from the valve body ( 9 ) with a throttle plate ( 11 ) is clamped, wherein in the throttle plate ( 11 ) an outlet throttle ( 16 ) is trained.

Kraftstoffinjektor (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaft (51a), der Ventilkörper (9) und die Drosselplatte (11) einen Kondensationsraum (61) begrenzen, wobei die Ablaufdrossel (16) den Steuerraum (10) mit dem Kondensationsraum (61) verbindet. Fuel injector ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the shaft ( 51a ), the valve body ( 9 ) and the throttle plate ( 11 ) a condensation space ( 61 ), whereby the outlet throttle ( 16 ) the control room ( 10 ) with the condensation space ( 61 ) connects.

Kraftstoffinjektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der Führungsbohrung (53a) und des Ventilsitzes (12) gleich groß sind. Fuel injector ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the diameters of the guide bore ( 53a ) and the valve seat ( 12 ) are the same size.

Kraftstoffinjektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktor (2) ein elektromagnetischer Aktor ist.Fuel injector ( 1 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the actuator ( 2 ) is an electromagnetic actuator.

Verfahren zur Herstellung eines Kraftstoffinjektors (1), wobei der Kraftstoffinjektor (1) ein Steuerventil (5) aufweist, wobei das Steuerventil (5) eine von einem Aktor (2) bewegbare Ankerhülse (53), einen Ventilbolzen (51) und einen an einem Ventilkörper (9) ausgebildeten Ventilsitz (12) umfasst, wobei die Ankerhülse (53) in Längsrichtung mit dem Ventilsitz (12) zum Öffnen und Schließen einer hydraulischen Verbindung zusammenwirkt, wobei in der Ankerhülse (53) eine Führungsbohrung (53a) ausgebildet ist, wobei an dem Ventilbolzen (51) eine Führungsfläche (52) ausgebildet ist, wobei die Ankerhülse (53) von der in der Führungsbohrung (53a) angeordneten Führungsfläche (52) radial geführt ist, wobei an dem Ventilbolzen (51) ein Schaft (51a) angeordnet ist, wobei der Schaft (51a) in den Ventilkörper (9) eingepresst ist, durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet: – Einpressen des Schafts (51a) in den Ventilkörper (9) und danach – Schleifen des Ventilsitzes (12) und Schleifen der Führungsfläche (52).Method for producing a fuel injector ( 1 ), wherein the fuel injector ( 1 ) a control valve ( 5 ), wherein the control valve ( 5 ) one of an actuator ( 2 ) movable anchor sleeve ( 53 ), a valve pin ( 51 ) and one on a valve body ( 9 ) formed valve seat ( 12 ), wherein the anchor sleeve ( 53 ) in the longitudinal direction with the valve seat ( 12 ) cooperates for opening and closing a hydraulic connection, wherein in the anchor sleeve ( 53 ) a guide bore ( 53a ) is formed, wherein on the valve pin ( 51 ) a guide surface ( 52 ), wherein the anchor sleeve ( 53 ) from that in the guide bore ( 53a ) arranged guide surface ( 52 ) is guided radially, wherein on the valve pin ( 51 ) a shaft ( 51a ), wherein the shaft ( 51a ) in the valve body ( 9 ) is characterized by the following method steps: - pressing in the shaft ( 51a ) in the valve body ( 9 ) and thereafter - grinding the valve seat ( 12 ) and grinding the guide surface ( 52 ).

Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Schleifen des Ventilsitzes (12) und das Schleifen der Führungsfläche (52) in einer Aufspannung erfolgen.A method according to claim 13, characterized in that the grinding of the valve seat ( 12 ) and the grinding of the guide surface ( 52 ) in one clamping.