WO2008049666A1 - Injector having a control valve which has a conical stroke stop face - Google Patents

Injector having a control valve which has a conical stroke stop face Download PDF

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WO2008049666A1
WO2008049666A1 PCT/EP2007/058921 EP2007058921W WO2008049666A1 WO 2008049666 A1 WO2008049666 A1 WO 2008049666A1 EP 2007058921 W EP2007058921 W EP 2007058921W WO 2008049666 A1 WO2008049666 A1 WO 2008049666A1
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valve
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injector according
pressure
hubanschlagsfläche
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Hans-Christoph Magel
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an injector according to the preamble of claim 1.
  • EP 1 612 403 A1 describes a common-rail injector with a pressure-balanced control valve in the axial direction for blocking and opening a fuel discharge path from a control chamber.
  • the fuel pressure can be influenced within the control chamber, wherein the control chamber is supplied via a pressure channel (throttle bore) with fuel from an annular chamber connected to a high-pressure fuel storage.
  • a nozzle needle is moved between an open position of a closed position, wherein the nozzle needle in its open position releases the fuel flow into the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the axial travel of the valve sleeve is limited on the one hand by a stationary valve seat surface and on the other hand by a Hubanschlags phenomenon.
  • the Hubanschlags simulation is formed by a flat annular surface of a locking ring which is received in a circumferential groove of a valve sleeve passing through the pin.
  • the switching behavior of the control valve is affected by abutment bouncers of the valve sleeve on the flat Hubanschlagsthesis.
  • the anchor surfaces of a Valve sleeve actuated solenoid drive form as large as possible. In this case, however, there are large tolerance problems caused by the non-negligible influences of the fuel temperature, the air content and the return pressure. Furthermore, large-surface anchor surfaces cause a delay in the closing movement, which has a negative effect on the switching times and thus on the multiple injection capability of the injector.
  • the invention is therefore based on the object to propose an injector in which abutment bumpers of the valve sleeve on the lifting stop surface are damped in a simple manner with minimized negative effects on the switching time.
  • the invention is based on the idea, instead of a flat Hubanschlags simulation a conically shaped Huban- strike surface to provide, which cooperates with a corresponding counter-cone of the valve sleeve or a fixedly connected to the valve sleeve member.
  • a conical stroke stop makes a good stop achieved damping and effectively prevents abutment bounce.
  • only a small radial Hubanschlags phenomenon is advantageously required to realize a large hydraulic and mechanical stop damping.
  • the control valve is preferably a pressure-balanced valve in the axial direction.
  • a pressure-balanced control valve in the axial direction no or only minimal pressure forces in the axial direction act on the valve piston when the control valve is closed.
  • a realization of such an axially pressure compensated control valve can be realized in a simple manner by using a valve sleeve with a sleeve bore, wherein the sleeve bore has the same diameter as the valve seat.
  • the valve sleeve is preferably with its inner diameter sealingly against the valve seat surface.
  • a bolt For receiving the pressure forces acting in the axial direction, a bolt is advantageously provided, which is received in the axial direction within the valve sleeve.
  • This bolt transmits the pressure forces to an injector body.
  • the bolt can either be firmly connected to the injector body or formed integrally therewith. It is also conceivable that the bolt has no fixed connection to the injector body, but is supported only on this. In this case, the bolt is pressed against the injector body, for example, by the fuel pressure acting on it.
  • valve sleeve preferably high pressure-tight
  • the valve sleeve is guided with its inner circumferential surface on the outer surface of the bolt.
  • a damping chamber is provided which is bounded on the one hand by the valve sleeve and on the other hand, by the end face of the bolt.
  • a damping chamber is provided which is bounded on the one hand by the valve sleeve and on the other hand, by the end face of the bolt.
  • the damping property of the damping chamber is advantageously connected hydraulically via at least one throttle with a valve seat chamber, wherein the valve seat chamber is in turn connected hydraulically to the control chamber. Via the valve seat chamber, fuel can flow out of the control chamber with the control valve open in a region with low fuel pressure.
  • the actuator is designed as an electromagnetic drive, wherein at least one anchor plate is provided which is fixed to the valve piston, in particular the valve sleeve, connected or formed integrally therewith, to the valve piston when energized Electromagnetic actuator to adjust in the axial direction.
  • the actuator is designed as an electromagnetic drive, wherein at least one anchor plate is provided which is fixed to the valve piston, in particular the valve sleeve, connected or formed integrally therewith, to the valve piston when energized Electromagnetic actuator to adjust in the axial direction.
  • a piezoelectric actuator instead of an electromagnetic drive.
  • valve piston in particular on its upper, the valve seat surface facing away from an inner cone, which cooperates with an outer cone (Hubanschlags #2).
  • inner cone and outer cone are formed congruent with each other.
  • valve piston has an outer cone and cooperates with a shape-congruent inner cone-shaped Hubanschlags colour, for example, on the injector body or on a component connected thereto, in particular a bolt.
  • FIG. 1 shows a highly schematized injector with a control valve, the valve sleeve of which is provided with an inner cone which cooperates with a cone-shaped lifting stop surface.
  • an injector 1 is shown.
  • the injector 1 has an injector body 2, a nozzle body 3 and a throttle plate 4 accommodated between the nozzle body 3 and the injector body 2.
  • a nozzle retaining nut 5 is screwed to the injector body 2 and thus clamps the nozzle body 3 and the throttle plate 4 against the injector body 2.
  • the nozzle retaining nut 5 coaxially surrounds the throttle plate 4 and partially the injector body 2 and the nozzle body 3.
  • the nozzle body 3 passes in the axial direction through a through hole 6 of the nozzle retaining nut fifth
  • a guide bore 7 is formed, in which an elongated, in this embodiment, one-piece nozzle needle 8 is guided axially movable.
  • a multi-part nozzle needle can be used, wherein the individual parts are operatively connected to each other.
  • the nozzle needle 8 has a closing surface 10 with which it can be brought into tight contact with a needle seat 11 formed inside the nozzle body 3.
  • the nozzle needle 8 When the nozzle needle 8 abuts the needle seat 11, ie, is in a closed position, the fuel outlet from a nozzle hole arrangement 12 is blocked. If, on the other hand, it is raised by the needle seat 11, fuel can flow from a high-pressure space 13 formed between the nozzle needle 8 and the peripheral jacket of the guide bore 7 and an annular space 14 arranged below it in the direction of flow to the needle. delsitz 11 flow to the nozzle hole assembly 12 and there are injected substantially under the high pressure (rail pressure) standing in a combustion chamber.
  • the high-pressure chamber 13 is hydraulically connected via a supply line 15 to a high-pressure fuel accumulator 16, which is supplied with fuel, for example via a radial piston pump, not shown.
  • the nozzle needle 8 is biased by a biasing spring 17 in the direction of its closed position.
  • the biasing spring 17 is supported at one end on a held on the outer circumference of the nozzle needle 8 retaining ring 18 and the other end on a sleeve-shaped member 19, which in turn is supported on the throttle plate 4.
  • the component 19 and the throttle plate 4 may also be integrally formed.
  • a control chamber 20 is arranged, which is supplied via a pressure channel 21 with inlet throttle 22 with fuel under high pressure.
  • the pressure channel 21 connects the control chamber 20 with an annular space 23 within the nozzle body 3, wherein the annular space 23 is connected via a supply line 24 to the high-pressure fuel reservoir 16.
  • the nozzle needle 8 projects through a bore 25 in the component 19 with its upper end face 26 into the control chamber 20, so that the fuel pressure within the control chamber 20 acts on the nozzle needle 8 in the axial direction.
  • the control chamber 20 is provided with a flow restrictor 27 equipped with a drain hole 28, which is both the component 19 as well as the throttle plate 4 passes through, connected to a Kraftstoffablweg 29.
  • a pressure-balanced control valve 31 in the axial direction can block the fuel flow to the outflow line 29.
  • the flow cross-sections of the inlet throttle 22 and the outlet throttle 27 are coordinated so that the inflow through the pressure channel 21 is weaker than the outflow through the drain hole 28 and thus results in open control valve 31, a net outflow of fuel.
  • the resulting pressure drop in the control chamber Mer 15 causes the amount of closing force drops below the amount of the opening force and the nozzle needle 8 lifts from the needle seat 11.
  • the low-pressure space 33 is bounded radially on the outside by an armature stroke adjusting ring 34, via which the actuator 30 is supported on the throttle plate 4.
  • the control valve 31 comprises a valve sleeve 36 (valve piston) which can be displaced in the axial direction and which is firmly connected to an anchor plate 37 or formed integrally therewith.
  • the armature plate 37 cooperates with an electromagnet 38 of the electromagnetic actuator 30 and is received radially within the Ankerhubeinstellrings 34.
  • valve sleeve 31 is supported on the injector body 2 by a coil spring 39 and is urged by the coil spring 39 in the direction of its closed position, i. Federkraftbeaufschlagt in the direction of a valve seat surface 40.
  • the coil spring 39 is received in a through hole 41 within the actuator 30.
  • a bolt 42 is arranged, which is supported with its upper surface 43 in the plane of the drawing on the injector 2. With a lower portion 44 of the bolt 42 is received within the valve sleeve 36, wherein the valve sleeve 36 is guided high pressure-tight in the axial direction at the lower portion 44.
  • the lower portion 44 is in its upper end in the drawing plane via a conically shaped shoulder 45 in an upper portion 46 with a larger Diameter over.
  • the two cylindrical sections 44, 46 are connected to one another via the conical shoulder 45 that tapers in the direction of the needle point 9, preferably in one piece.
  • the outer surface of the conical shoulder 45 forms a Hubanschlags phenomenon 47 for abutment of an inner cone 48 which is provided on the plane of the drawing in the upper portion of the valve sleeve 36.
  • the inner cone 48 is made by chamfering the sleeve bore 49.
  • Inner cone 48 and paragraph 45 are formed congruent with each other and are in the open position of the control valve 31, so lifted at the valve seat surface 40 valve sleeve 36 to each other and thus dampen Auflaufpreller between the valve sleeve 36 and bolt 42nd
  • the lower end face 50 of the bolt 42 delimits a damping chamber 51 within the valve sleeve 36.
  • the damping chamber 51 is connected to a valve seat chamber 54 via a throttle bore 52 within the throttle chamber bottom 53.
  • the control valve 31 is, as mentioned, a pressure balanced in the axial direction valve.
  • the valve sleeve 36 abuts with its inner contour 35 on the annular valve seat surface 40.
  • the diameter The lower portion 44 of the bolt 42 corresponds to the inner diameter of the valve seat chamber 54 and the inner diameter of the damping chamber 51. To optimize the valve design of the lower portion 44 of the bolt 42 may also have a slightly smaller diameter than the valve seat surface 40th

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Abstract

The invention relates to an injector (1) for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engines, in particular a common-rail injector, having an actuator (30) which is arranged so as to axially actuate a valve piston (36) of an axial pressure-compensated control valve (31) between a valve seat face (40) and an opposite stroke stop face (47), wherein, by means of the control valve (31), the pressure in a control chamber (20) can be influenced and a nozzle needle (8) can thereby be adjusted between an open position, in which a fuel flow is enabled, and a closed position. It is provided according to the invention that the stroke stop face (47) is conically shaped.

Description

Beschreibungdescription
Titeltitle
Injektor mit einem eine konische Hubanschlagfläche aufwei- senden SteuerventilInjector with a control valve with a conical stroke stop surface
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft einen Injektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an injector according to the preamble of claim 1.
Die EP 1 612 403 Al beschreibt einen Common-Rail-Injektor mit einem in axialer Richtung druckausgeglichenen Steuerventil zum Sperren und Öffnen eines Kraftstoff-Ablaufweges aus einer Steuerkammer. Mittels des Steuerventils kann der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer beeinflusst werden, wobei die Steuerkammer über einen Druckkanal (Drosselbohrung) mit Kraftstoff aus einer mit einem Kraftstoffhochdruckspeicher verbundenen Ringkammer versorgt wird. Durch Variation des Kraftstoffdruckes innerhalb der Steuerkammer wird eine Düsennadel zwischen einer Öffnungsstellung einer Schließstellung verstellt, wobei die Düsennadel in ihrer Öffnungsstellung den Kraftstofffluss in den Brennraum einer Brennkraftmaschine freigibt. Der axiale Weg der Ventilhülse ist einerseits durch eine ortsfeste Ventilsitzfläche und andererseits durch eine Hubanschlagsfläche begrenzt. Bei dem bekannten Injektor wird die Hubanschlagsfläche von einer ebenen Ringfläche eines Sicherungsrings gebildet, der in einer Umfangsnut eines die Ventilhülse durchsetzenden Stiftes aufgenommen ist. Das Schaltverhalten des Steuerventils wird dabei von Anschlagprellern der Ventilhülse an der ebenen Hubanschlagsfläche beeinträchtigt. Zur Dämpfung der Anschlagpreller ist es bekannt, die Ankerflächen eines die Ventilhülse betätigenden Elektromagnetantriebes möglichst großflächig auszubilden. Hierbei treten jedoch große Toleranzprobleme auf, die durch die nicht vernachlässigbaren Einflüsse der Kraftstofftemperatur, des Luftgehaltes und des Rücklaufdrucks verursacht sind. Weiterhin verursachen großflächig ausgebildete Ankerflächen eine Verzögerung der Schließbewegung, was sich negativ auf die Schaltzeiten und damit auf die Mehrfacheinspritzfähigkeit des Injektors auswirkt .EP 1 612 403 A1 describes a common-rail injector with a pressure-balanced control valve in the axial direction for blocking and opening a fuel discharge path from a control chamber. By means of the control valve, the fuel pressure can be influenced within the control chamber, wherein the control chamber is supplied via a pressure channel (throttle bore) with fuel from an annular chamber connected to a high-pressure fuel storage. By varying the fuel pressure within the control chamber, a nozzle needle is moved between an open position of a closed position, wherein the nozzle needle in its open position releases the fuel flow into the combustion chamber of an internal combustion engine. The axial travel of the valve sleeve is limited on the one hand by a stationary valve seat surface and on the other hand by a Hubanschlagsfläche. In the known injector, the Hubanschlagsfläche is formed by a flat annular surface of a locking ring which is received in a circumferential groove of a valve sleeve passing through the pin. The switching behavior of the control valve is affected by abutment bouncers of the valve sleeve on the flat Hubanschlagsfläche. For damping the abutment bounce, it is known, the anchor surfaces of a Valve sleeve actuated solenoid drive form as large as possible. In this case, however, there are large tolerance problems caused by the non-negligible influences of the fuel temperature, the air content and the return pressure. Furthermore, large-surface anchor surfaces cause a delay in the closing movement, which has a negative effect on the switching times and thus on the multiple injection capability of the injector.
Offenbarung der Erfindung Technische AufgabeDISCLOSURE OF THE INVENTION Technical Problem
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen In- jektor vorzuschlagen, bei dem Anschlagpreller der Ventilhülse an der Hubanschlagsfläche auf einfache Weise, mit minimierten negativen Auswirkungen auf die Schaltzeit gedämpft werden.The invention is therefore based on the object to propose an injector in which abutment bumpers of the valve sleeve on the lifting stop surface are damped in a simple manner with minimized negative effects on the switching time.
Technische LösungTechnical solution
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen der Erfindung an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.This object is achieved with the features of claim 1. The dependent claims indicate favorable developments of the invention. In addition, all combinations of at least two of the features disclosed in the description, the drawings and / or the claims fall within the scope of the invention.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, anstelle einer ebenen Hubanschlagsfläche eine konisch ausgeformte Huban- schlagsfläche vorzusehen, die mit einem entsprechenden Gegenkonus der Ventilhülse oder eines mit der Ventilhülse fest verbundenen Bauteils zusammenwirkt. Durch das Vorsehen eines kegelförmigen Hubanschlags wird eine gute Anschlags- dämpfung erreicht und Anschlagpreller wirksam verhindert. Dabei wird mit Vorteil nur eine kleine radiale Hubanschlagsfläche benötigt, um eine große hydraulische sowie mechanische Anschlagsdämpfung zu realisieren. Hierdurch können negative Auswirkungen der Anschlagsdämpfung auf die Schließ- und/oder Öffnungszeit des Steuerventils erheblich reduziert werden. Bei dem Steuerventil handelt es sich bevorzugt um ein in axialer Richtung druckausgeglichenes Ventil. Bei einem in axialer Richtung druckausgeglichenen Steuerventil wirken auf den Ventilkolben bei geschlossenem Steuerventil keine oder nur minimale Druckkräfte in axialer Richtung. Eine Realisierung eines derartigen axial- druckausgeglichenen Steuerventils kann auf einfache Weise dadurch realisiert werden, dass eine Ventilhülse mit einer Hülsenbohrung eingesetzt wird, wobei die Hülsenbohrung den gleichen Durchmesser hat, wie der Ventilsitz. Die Ventilhülse liegt bevorzugt mit ihrem Innendurchmesser dichtend an der Ventilsitzfläche an. Durch das Vorsehen eines axial-druckausgeglichenen Steuerventils werden nur geringe Federkräfte und/oder geringe Aktuator-Schaltkräfte, insbesondere geringe Magnetkräfte zur Betätigung und/oder zum Halten des Steuerventils in seiner Schließstellung benötigt. Dies hat wiederum vorteilhafte Auswirkungen auf das Anschlagverhalten des Ventilkolbens, insbesondere einer Ventilhülse, sowie auf den maximal benötigten Bauraum. Weiterhin können kleinere Ventilkolbenhübe und somit schnellere Schaltzeiten realisiert werden, wodurch die Mehrfacheinspritzfähigkeit verbessert wird.The invention is based on the idea, instead of a flat Hubanschlagsfläche a conically shaped Huban- strike surface to provide, which cooperates with a corresponding counter-cone of the valve sleeve or a fixedly connected to the valve sleeve member. The provision of a conical stroke stop makes a good stop achieved damping and effectively prevents abutment bounce. In this case, only a small radial Hubanschlagsfläche is advantageously required to realize a large hydraulic and mechanical stop damping. As a result, negative effects of the impact damping on the closing and / or opening time of the control valve can be significantly reduced. The control valve is preferably a pressure-balanced valve in the axial direction. In a pressure-balanced control valve in the axial direction, no or only minimal pressure forces in the axial direction act on the valve piston when the control valve is closed. A realization of such an axially pressure compensated control valve can be realized in a simple manner by using a valve sleeve with a sleeve bore, wherein the sleeve bore has the same diameter as the valve seat. The valve sleeve is preferably with its inner diameter sealingly against the valve seat surface. By providing an axially-pressure compensated control valve only low spring forces and / or low actuator switching forces, in particular low magnetic forces for actuating and / or holding the control valve in its closed position are required. This in turn has advantageous effects on the stop behavior of the valve piston, in particular a valve sleeve, as well as on the maximum space required. Furthermore, smaller valve piston strokes and thus faster switching times can be realized, whereby the multiple injection capability is improved.
Zur Aufnahme der in axialer Richtung wirkenden Druckkräfte ist mit Vorteil ein Bolzen vorgesehen, der in axialer Richtung innerhalb der Ventilhülse aufgenommen ist. Dieser Bolzen gibt die Druckkräfte an einen Injektorkörper weiter. Hierzu kann der Bolzen entweder fest mit dem Injektorkörper verbunden oder einstückig mit diesem ausgebildet sein. Es ist auch denkbar, dass der Bolzen keine feste Verbindung zu dem Injektorkörper aufweist, sondern sich lediglich an die- sem abstützt. Dabei wird der Bolzen beispielsweise von dem auf ihn wirkenden Kraftstoffdruck an den Injektorkörper angedrückt .For receiving the pressure forces acting in the axial direction, a bolt is advantageously provided, which is received in the axial direction within the valve sleeve. This bolt transmits the pressure forces to an injector body. For this purpose, the bolt can either be firmly connected to the injector body or formed integrally therewith. It is also conceivable that the bolt has no fixed connection to the injector body, but is supported only on this. In this case, the bolt is pressed against the injector body, for example, by the fuel pressure acting on it.
Von besonderem Vorteil ist es, wenn die kegelförmige Huban- schlagsfläche an dem Bolzen angeformt ist. Hierdurch wird die Konzentrizität der Hubanschlagsfläche zur Verstellachse der Ventilhülse wesentlich erhöht.It is particularly advantageous if the conical stroke stop surface is integrally formed on the bolt. As a result, the concentricity of Hubanschlagsfläche is significantly increased to the adjustment of the valve sleeve.
Etwaige Winkelfehler zwischen Ventilhülse und Hubanschlags- fläche können gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch reduziert werden, dass die Ventilhülse, vorzugsweise hochdruckdicht, mit ihrer inneren Mantelfläche an der äußeren Mantelfläche des Bolzens geführt ist.Any angular errors between the valve sleeve and Hubanschlags- surface can be reduced according to an advantageous development of the invention characterized in that the valve sleeve, preferably high pressure-tight, is guided with its inner circumferential surface on the outer surface of the bolt.
Eine zusätzliche Dämpfung des Anschlags der Ventilhülse an der Hubanschlagsfläche kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht werden, dass innerhalb der Ventilhülse ein Dämpfungsraum vorgesehen ist, der einerseits von der Ventilhülse und andererseits, von der Stirnfläche des Bolzens begrenzt ist. Zur Erzielung der Dämpfungseigenschaft ist der Dämpfungsraum mit Vorteil über mindestens eine Drossel mit einer Ventilsitzkammer hydraulisch verbunden, wobei die Ventilsitzkammer wiederum hydraulisch mit der Steuerkammer verbunden ist. Über die Ven- tilsitzkammer kann Kraftstoff aus der Steuerkammer bei geöffnetem Steuerventil in einem Bereich mit niedrigem Kraftstoffdruck abfließen. In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass der Aktuator als Elektromagnetantrieb ausgebildet ist, wobei mindestens eine Ankerplatte vorgesehen ist, die fest mit dem Ventilkolben, insbesondere der Ventilhülse, verbun- den oder einstückig mit diesem ausgebildet ist, um den Ventilkolben bei Bestromung des Elektromagnetantriebes in axialer Richtung zu verstellen. Selbstverständlich ist es denkbar, anstelle eines Elektromagnetantriebs beispielsweise einen Piezoaktuator vorzusehen.An additional damping of the stop of the valve sleeve on the Hubanschlagsfläche can be achieved according to an advantageous embodiment of the invention, that within the valve sleeve, a damping chamber is provided which is bounded on the one hand by the valve sleeve and on the other hand, by the end face of the bolt. To achieve the damping property of the damping chamber is advantageously connected hydraulically via at least one throttle with a valve seat chamber, wherein the valve seat chamber is in turn connected hydraulically to the control chamber. Via the valve seat chamber, fuel can flow out of the control chamber with the control valve open in a region with low fuel pressure. In a further development of the invention is advantageously provided that the actuator is designed as an electromagnetic drive, wherein at least one anchor plate is provided which is fixed to the valve piston, in particular the valve sleeve, connected or formed integrally therewith, to the valve piston when energized Electromagnetic actuator to adjust in the axial direction. Of course, it is conceivable to provide, for example, a piezoelectric actuator instead of an electromagnetic drive.
Bevorzugt weist der Ventilkolben, insbesondere an seinem oberen, der Ventilsitzfläche abgewandten Bereich einen Innenkonus auf, der mit einem Außenkonus (Hubanschlagsfläche) zusammenwirkt. Dabei sind Innenkonus und Außenkonus form- kongruent zueinander ausgebildet. Alternativ dazu ist es denkbar, dass der Ventilkolben einen Außenkonus aufweist und mit einer formkongruenten innenkonusförmigen Hubanschlagsfläche, beispielsweise am Injektorkörper oder an einem mit diesem verbundenen Bauteil, insbesondere einem Bolzen, zusammenwirkt.Preferably, the valve piston, in particular on its upper, the valve seat surface facing away from an inner cone, which cooperates with an outer cone (Hubanschlagsfläche). In this case, inner cone and outer cone are formed congruent with each other. Alternatively, it is conceivable that the valve piston has an outer cone and cooperates with a shape-congruent inner cone-shaped Hubanschlagsfläche, for example, on the injector body or on a component connected thereto, in particular a bolt.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in der einzigen Fig. 1 einen stark schematisierten Injektor mit einem Steuerventil, dessen Ventilhülse mit einem Innenkonus versehen ist, der mit einer kegelför- migen Hubanschlagsfläche zusammenwirkt. Ausführungsform der ErfindungFurther advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing; 1 shows a highly schematized injector with a control valve, the valve sleeve of which is provided with an inner cone which cooperates with a cone-shaped lifting stop surface. Embodiment of the invention
In der einzigen Fig. 1 ist ein Injektor 1 dargestellt. Der Injektor 1 weist einen Injektorkörper 2, einen Düsenkörper 3 und eine zwischen Düsenkörper 3 und Injektorkörper 2 aufgenommene Drosselplatte 4 auf. Eine Düsenspannmutter 5 ist mit dem Injektorkörper 2 verschraubt und verspannt so den Düsenkörper 3 und die Drosselplatte 4 gegen den Injektorkörper 2.In the only Fig. 1, an injector 1 is shown. The injector 1 has an injector body 2, a nozzle body 3 and a throttle plate 4 accommodated between the nozzle body 3 and the injector body 2. A nozzle retaining nut 5 is screwed to the injector body 2 and thus clamps the nozzle body 3 and the throttle plate 4 against the injector body 2.
Die Düsenspannmutter 5 umgibt koaxial die Drosselplatte 4 sowie bereichsweise den Injektorkörper 2 und den Düsenkörper 3. Der Düsenkörper 3 durchsetzt in axialer Richtung eine Durchgangsöffnung 6 der Düsenspannmutter 5.The nozzle retaining nut 5 coaxially surrounds the throttle plate 4 and partially the injector body 2 and the nozzle body 3. The nozzle body 3 passes in the axial direction through a through hole 6 of the nozzle retaining nut fifth
Innerhalb des Düsenkörpers 3 ist eine Führungsbohrung 7 ausgebildet, in der eine längliche, in diesem Ausführungsbeispiel einstückige Düsennadel 8 axial beweglich geführt ist. Anstelle einer einstückigen Düsennadel 8 kann auch eine mehrteilige Düsennadel verwendet werden, wobei die einzelnen Teile miteinander wirkverbunden sind. An einer Nadelspitze 9 weist die Düsennadel 8 eine Schließfläche 10 auf, mit welcher sie in dichte Anlage an einen innerhalb des Düsenkörpers 3 ausgebildeten Nadelsitz 11 bringbar ist.Within the nozzle body 3, a guide bore 7 is formed, in which an elongated, in this embodiment, one-piece nozzle needle 8 is guided axially movable. Instead of a one-piece nozzle needle 8, a multi-part nozzle needle can be used, wherein the individual parts are operatively connected to each other. At a needle point 9, the nozzle needle 8 has a closing surface 10 with which it can be brought into tight contact with a needle seat 11 formed inside the nozzle body 3.
Wenn die Düsennadel 8 am Nadelsitz 11 anliegt, d.h. sich in einer Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus einer Düsenlochanordnung 12 gesperrt. Ist sie dagegen vom Nadelsitz 11 angehoben, kann Kraftstoff aus einem zwischen der Düsennadel 8 und dem Umfangsmantel der Führungsbohrung 7 ausgebildeten Hochdruckraum 13 und einen in Fließrichtung darunter angeordneten Ringraum 14 an den Na- delsitz 11 zur Düsenlochanordnung 12 strömen und dort im Wesentlichen unter dem Hochdruck (Rail-Druck) stehend in einen Brennraum gespritzt werden. Der Hochdruckraum 13 ist über eine Versorgungsleitung 15 hydraulisch mit einem Kraftstoff-Hochdruckspeicher 16 verbunden, welcher beispielsweise über eine nicht dargestellte Radialkolbenpumpe mit Kraftstoff versorgt wird.When the nozzle needle 8 abuts the needle seat 11, ie, is in a closed position, the fuel outlet from a nozzle hole arrangement 12 is blocked. If, on the other hand, it is raised by the needle seat 11, fuel can flow from a high-pressure space 13 formed between the nozzle needle 8 and the peripheral jacket of the guide bore 7 and an annular space 14 arranged below it in the direction of flow to the needle. delsitz 11 flow to the nozzle hole assembly 12 and there are injected substantially under the high pressure (rail pressure) standing in a combustion chamber. The high-pressure chamber 13 is hydraulically connected via a supply line 15 to a high-pressure fuel accumulator 16, which is supplied with fuel, for example via a radial piston pump, not shown.
Die Düsennadel 8 ist durch eine Vorspannfeder 17 in Rich- tung auf ihre Schließstellung vorgespannt. Hierzu stützt sich die Vorspannfeder 17 einends an einem am Außenumfang der Düsennadel 8 gehaltenen Sicherungsring 18 und anderenends an einem hülsenförmigen Bauteil 19 ab, welches sich wiederum an der Drosselplatte 4 abstützt. Das Bauteil 19 und die Drosselplatte 4 können auch einstückig ausgebildet sein.The nozzle needle 8 is biased by a biasing spring 17 in the direction of its closed position. For this purpose, the biasing spring 17 is supported at one end on a held on the outer circumference of the nozzle needle 8 retaining ring 18 and the other end on a sleeve-shaped member 19, which in turn is supported on the throttle plate 4. The component 19 and the throttle plate 4 may also be integrally formed.
Innerhalb des Bauteils 19 ist eine Steuerkammer 20 angeordnet, die über einen Druckkanal 21 mit Zulaufdrossel 22 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt wird. Der Druckkanal 21 verbindet die Steuerkammer 20 mit einem Ringraum 23 innerhalb des Düsenkörpers 3, wobei der Ringraum 23 über eine Versorgungsleitung 24 mit dem Kraftstoffhochdruckspeicher 16 verbunden ist.Within the component 19, a control chamber 20 is arranged, which is supplied via a pressure channel 21 with inlet throttle 22 with fuel under high pressure. The pressure channel 21 connects the control chamber 20 with an annular space 23 within the nozzle body 3, wherein the annular space 23 is connected via a supply line 24 to the high-pressure fuel reservoir 16.
Die Düsennadel 8 ragt über eine Bohrung 25 in dem Bauteil 19 mit ihrer oberen Stirnseite 26 in die Steuerkammer 20 hinein, so dass der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer 20 auf die Düsennadel 8 in axialer Richtung wirkt.The nozzle needle 8 projects through a bore 25 in the component 19 with its upper end face 26 into the control chamber 20, so that the fuel pressure within the control chamber 20 acts on the nozzle needle 8 in the axial direction.
Die Steuerkammer 20 ist über eine mit einer Ablaufdrossel 27 ausgestatteten Ablaufbohrung 28, die sowohl das Bauteil 19 als auch die Drosselplatte 4 durchsetzt, mit einem Kraftstoffabflussweg 29 verbunden.The control chamber 20 is provided with a flow restrictor 27 equipped with a drain hole 28, which is both the component 19 as well as the throttle plate 4 passes through, connected to a Kraftstoffabflussweg 29.
Mittels eines elektromagnetischen Aktuators 30 kann ein in axialer Richtung druckausgeglichenes Steuerventil 31 den Kraftstofffluss zu der Abflussleitung 29 sperren.By means of an electromagnetic actuator 30, a pressure-balanced control valve 31 in the axial direction can block the fuel flow to the outflow line 29.
Durch die Vorspannfeder 17 und die Einwirkung des in der Steuerkammer 20 herrschenden Drucks auf die Stirnfläche 26 wird eine axial zum Brennraum hin gerichtete Schließkraft auf die Düsennadel 8 ausgeübt. Diese Schließkraft wirkt axial einer Öffnungskraft entgegen, die infolge der Einwirkung des in dem Hochdruckraum 13 herrschenden Drucks auf einer an der Düsennadel 8 ausgebildeten Konusfläche 32 auf die Düsennadel 8 ausgeübt wird. Befindet sich das Steuerventil 31 in einer geschlossenen Stellung und ist der Kraftstoffabfluss durch die Ablaufbohrung 28 gesperrt, ist im stationären Zustand die Schließkraft größer als die Öffnungskraft, weshalb die Düsennadel 8 dann ihre Schließstel- lung einnimmt. Wird das Steuerventil 31 daraufhin geöffnet, fließt Kraftstoff aus der Steuerkammer 15 in einen Niederdruckraum 33 und von dort aus durch den Abflussweg 29 ab. Der Kraftstoffdruck im Niederdruckraum 33 beträgt je nach Betriebszustand etwa zwischen 0 und 10 bar. Der Kraftstoff- druck im Ringraum 23 und im Hochdruckraum 13 beträgt dagegen etwa 1800 bis 2000 bar.By the biasing spring 17 and the action of the pressure prevailing in the control chamber 20 pressure on the end face 26 an axially directed toward the combustion chamber closing force is exerted on the nozzle needle 8. This closing force acts axially against an opening force, which is exerted on the nozzle needle 8 as a result of the action of the pressure prevailing in the high-pressure chamber 13 on a cone surface 32 formed on the nozzle needle 8. If the control valve 31 is in a closed position and the fuel drain is blocked by the drainage bore 28, the closing force is greater than the opening force in the stationary state, for which reason the nozzle needle 8 then assumes its closed position. If the control valve 31 is then opened, fuel flows from the control chamber 15 into a low-pressure chamber 33 and from there through the discharge path 29. Depending on the operating state, the fuel pressure in the low-pressure space 33 is approximately between 0 and 10 bar. By contrast, the fuel pressure in the annular space 23 and in the high-pressure space 13 is approximately 1800 to 2000 bar.
Die Durchflussquerschnitte der Zulaufdrossel 22 und der Ablaufdrossel 27 sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass der Zufluss durch den Druckkanal 21 schwächer als der Ab- fluss durch die Ablaufbohrung 28 ist und demnach bei geöffnetem Steuerventil 31 ein Nettoabfluss von Kraftstoff resultiert. Der daraus folgende Druckabfall in der Steuerkam- mer 15 bewirkt, dass der Betrag der Schließkraft unter den Betrag der Öffnungskraft sinkt und die Düsennadel 8 vom Nadelsitz 11 abhebt.The flow cross-sections of the inlet throttle 22 and the outlet throttle 27 are coordinated so that the inflow through the pressure channel 21 is weaker than the outflow through the drain hole 28 and thus results in open control valve 31, a net outflow of fuel. The resulting pressure drop in the control chamber Mer 15 causes the amount of closing force drops below the amount of the opening force and the nozzle needle 8 lifts from the needle seat 11.
Der Niederdruckraum 33 wird radial außen von einem Anker- hubeinstellring 34 begrenzt, über den sich der Aktuator 30 an der Drosselplatte 4 abstützt.The low-pressure space 33 is bounded radially on the outside by an armature stroke adjusting ring 34, via which the actuator 30 is supported on the throttle plate 4.
Das Steuerventil 31 umfasst eine in axialer Richtung ver- schiebbare Ventilhülse 36 (Ventilkolben) , die fest mit einer Ankerplatte 37 verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet ist. Die Ankerplatte 37 wirkt mit einem Elektromagneten 38 des elektromagnetischen Aktuators 30 zusammen und ist radial innerhalb des Ankerhubeinstellrings 34 aufgenommen.The control valve 31 comprises a valve sleeve 36 (valve piston) which can be displaced in the axial direction and which is firmly connected to an anchor plate 37 or formed integrally therewith. The armature plate 37 cooperates with an electromagnet 38 of the electromagnetic actuator 30 and is received radially within the Ankerhubeinstellrings 34.
Die Ventilhülse 31 stützt sich über eine Schraubenfeder 39 an dem Injektorkörper 2 ab und wird von der Schraubenfeder 39 in Richtung ihrer Schließstellung, d.h. in Richtung auf eine Ventilsitzfläche 40 federkraftbeaufschlagt.The valve sleeve 31 is supported on the injector body 2 by a coil spring 39 and is urged by the coil spring 39 in the direction of its closed position, i. Federkraftbeaufschlagt in the direction of a valve seat surface 40.
Die Schraubenfeder 39 ist in einer Durchgangsöffnung 41 innerhalb des Aktuators 30 aufgenommen. Radial innerhalb der Schraubenfeder 39 ist ein Bolzen 42 angeordnet, der sich mit seiner in der Zeichnungsebene oberen Stirnfläche 43 am Injektorkörper 2 abstützt. Mit einem unteren Teilabschnitt 44 ist der Bolzen 42 innerhalb der Ventilhülse 36 aufgenommen, wobei die Ventilhülse 36 hochdruckdicht in axialer Richtung an dem unteren Teilabschnitt 44 geführt ist.The coil spring 39 is received in a through hole 41 within the actuator 30. Radially within the coil spring 39, a bolt 42 is arranged, which is supported with its upper surface 43 in the plane of the drawing on the injector 2. With a lower portion 44 of the bolt 42 is received within the valve sleeve 36, wherein the valve sleeve 36 is guided high pressure-tight in the axial direction at the lower portion 44.
Der untere Teilabschnitt 44 geht in seinem in der Zeichnungsebene oberen Ende über einen konisch ausgeformten Absatz 45 in einen oberen Teilabschnitt 46 mit einem größeren Durchmesser über. Anders ausgedrückt sind die beiden zylinderförmigen Teilabschnitte 44, 46 über den konischen sich in Richtung Nadelspitze 9 verjüngenden Absatz 45, vorzugsweise einstückig, miteinander verbunden. Die Außenfläche des konusförmigen Absatzes 45 bildet eine Hubanschlagsfläche 47 zur Anlage eines Innenkonus 48, der am in der Zeichnungsebene oberen Abschnitt der Ventilhülse 36 vorgesehen ist. Der Innenkonus 48 ist durch Anfasen der Hülsenbohrung 49 hergestellt. Innenkonus 48 und Absatz 45 (Außenkonus) sind formkongruent zueinander ausgebildet und liegen in Öffnungsstellung des Steuerventils 31, also bei von der Ventilsitzfläche 40 abgehobener Ventilhülse 36 aneinander an und dämpfen somit Auflaufpreller zwischen Ventilhülse 36 und Bolzen 42.The lower portion 44 is in its upper end in the drawing plane via a conically shaped shoulder 45 in an upper portion 46 with a larger Diameter over. In other words, the two cylindrical sections 44, 46 are connected to one another via the conical shoulder 45 that tapers in the direction of the needle point 9, preferably in one piece. The outer surface of the conical shoulder 45 forms a Hubanschlagsfläche 47 for abutment of an inner cone 48 which is provided on the plane of the drawing in the upper portion of the valve sleeve 36. The inner cone 48 is made by chamfering the sleeve bore 49. Inner cone 48 and paragraph 45 (outer cone) are formed congruent with each other and are in the open position of the control valve 31, so lifted at the valve seat surface 40 valve sleeve 36 to each other and thus dampen Auflaufpreller between the valve sleeve 36 and bolt 42nd
Die in der Zeichnungsebene untere Stirnfläche 50 des Bolzens 42 begrenzt einen Dämpfungsraum 51 innerhalb der Ventilhülse 36. Der Dämpfungsraum 51 ist über eine Drosselbohrung 52 innerhalb des Drosselraumbodens 53 mit einer Ven- tilsitzkammer 54 verbunden. Bei einer Bewegung der Ventilhülse 36 von der Ventilsitzfläche 40 in Richtung der Hubanschlagsfläche 47 wird Kraftstoff durch die Drosselbohrung 52 in der Ventilsitzkammer 54 verdrängt und strömt von dort aus in den Niederdruckraum 33 und von da aus über die Durchgangsöffnung 41 zu dem Abflussweg 29. Dadurch, dass der Kraftstoff durch die Drosselbohrung 52 strömen muss, wird die Schließbewegung und damit der Aufprall des Innenkonus 48 an der Hubanschlagsfläche 47 gedämpft.The lower end face 50 of the bolt 42 delimits a damping chamber 51 within the valve sleeve 36. The damping chamber 51 is connected to a valve seat chamber 54 via a throttle bore 52 within the throttle chamber bottom 53. Upon movement of the valve sleeve 36 from the valve seat surface 40 in the direction of the stroke stop surface 47, fuel is displaced through the throttle bore 52 in the valve seat chamber 54 and flows from there into the low-pressure chamber 33 and from there via the passage opening 41 to the discharge path 29. that the fuel must flow through the throttle bore 52, the closing movement and thus the impact of the inner cone 48 is damped at the Hubanschlagsfläche 47.
Bei dem Steuerventil 31 handelt es sich, wie erwähnt, um ein in axialer Richtung druckausgeglichenes Ventil. Hierzu liegt die Ventilhülse 36 mit ihrer Innenkontur 35 an der kreisringförmigen Ventilsitzfläche 40 an. Der Durchmesser des unteren Teilabschnitts 44 des Bolzens 42 entspricht dabei dem Innendurchmesser der Ventilsitzkammer 54 sowie dem Innendurchmesser des Dämpfungsraumes 51. Zur Optimierung der Ventilauslegung kann der untere Teilabschnitt 44 des Bolzens 42 auch einen geringfügig geringeren Durchmesser aufweisen als die Ventilsitzfläche 40. The control valve 31 is, as mentioned, a pressure balanced in the axial direction valve. For this purpose, the valve sleeve 36 abuts with its inner contour 35 on the annular valve seat surface 40. The diameter The lower portion 44 of the bolt 42 corresponds to the inner diameter of the valve seat chamber 54 and the inner diameter of the damping chamber 51. To optimize the valve design of the lower portion 44 of the bolt 42 may also have a slightly smaller diameter than the valve seat surface 40th

Claims

Ansprüche claims
1. Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen, insbesondere Common-Rail-In- jektor (1), mit einem Aktuator (30), der einen Ventilkolben (36) eines insbesondere axial- druckausgeglichenen Steuerventils (31) zwischen einer Ventilsitzfläche (40) und einer gegenüberliegenden Hubanschlagsfläche (47) axial betätigend angeordnet ist, wobei mittels des Steuerventils (30) der Druck in einer Steuerkammer (20) beeinflussbar und dadurch eine Düsennadel (8) zwischen einer den Kraftstofffluss freigebenden Öffnungsstellung und einer Schließ- Stellung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubanschlagsfläche (47) konisch geformt ist.1. injector for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engines, in particular common rail injector (1), with an actuator (30) having a valve piston (36) of a particular axially pressure-balanced control valve (31) between a valve seat surface ( 40) and an opposite Hubanschlagsfläche (47) is axially actuated, wherein by means of the control valve (30) the pressure in a control chamber (20) influenced and thereby a nozzle needle (8) between the fuel flow releasing open position and a closed position is adjustable , characterized in that the Hubanschlagsfläche (47) is conically shaped.
2. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (36) als Ventilhülse (36) ausgebildet ist.2. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the valve piston (36) is designed as a valve sleeve (36).
3. Injektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ventilhülse (36) ein fest mit einem Injektorkörper (2) verbundener, oder einstückig mit diesem ausgebildeter oder sich an diesem abstützenden Bolzen (42) aufgenommen ist.3. An injector according to claim 2, characterized in that in the valve sleeve (36) integral with an injector body (2) connected, or integrally formed therewith or is supported on this bolt (42) is added.
4. Injektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die die konische Hubanschlagsfläche (47) an dem Bolzen (42) ausgebildet ist 4. An injector according to claim 3, characterized in that the conical Hubanschlagsfläche (47) on the bolt (42) is formed
5. Injektor nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhülse (36) hochdruckdicht an dem Bolzen (42) geführt ist.5. Injector according to one of claims 3 or 4, characterized in that the valve sleeve (36) is guided high pressure-tight on the bolt (42).
6. Injektor nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb der Ventilhülse (36) ein von dem Bolzen (42) begrenzter Dämpfungsraum (51) angeordnet ist.6. Injector according to one of claims 3 to 5, characterized in that within the valve sleeve (36) of the bolt (42) limited damping space (51) is arranged.
7. Injektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dämpfungsraum (51) über mindestens eine Drosselbohrung (52) hydraulisch mit einer Ventilsitzkammer (54) verbunden ist.7. An injector according to claim 6, characterized in that the damping chamber (51) via at least one throttle bore (52) is hydraulically connected to a valve seat chamber (54).
8. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (30) als Elektromagnetantrieb ausgebildet ist und mit mindestens einer Ankerplatte (37) zusammenwirkt, die fest mit dem Ventilkolben (36) verbunden oder einstückig mit dieser ausgebildet ist.8. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the actuator (30) is designed as an electromagnetic drive and cooperates with at least one armature plate (37) which is fixedly connected to the valve piston (36) or formed integrally therewith.
9. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (36) oder ein mit ihm verbundenes Bauteil einen Innenkonus (48) zur Anlage an der außenkonusförmigen Hubanschlagsfläche (47) auf- weist.9. Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the valve piston (36) or a component connected to it an inner cone (48) for abutment against the outer cone-shaped Hubanschlagsfläche (47) has up.
10. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkolben (36) oder ein mit ihm verbundenes Bauteil einen Außenkonus zur Anlage an der innenkonusförmigen Hubanschlagsfläche (47) aufweist. 10. Injector according to one of claims 1 to 8, characterized that the valve piston (36) or a component connected to it has an outer cone for abutment with the inner cone-shaped Hubanschlagsfläche (47).
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