DE102005034879B4 - Nozzle assembly for an injection valve - Google Patents

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Abstract

Düsenbaugruppe (14) für ein Einspritzventil (10), in dem die Führung der Düsennadel weitgehend unabhängig vom dem Druck im Hochdruckkreis des Einspritzventils gewährleistet ist, – mit einem Düsenkörper (30), – mit einer Düsennadel (34), die in einer Ausnehmung (32) des Düsenkörpers (30) so angeordnet ist, dass sie in einer Schließposition einen Fluidfluss durch mindestens eine Einspritzdüse (70) verhindert und in einer Offenposition einen Fluidfluss durch die Einspritzdüse (70) frei gibt, – wobei die Düsennadel (34) eine der Einspritzdüse (70) abgewandte Stirnseite (38) und einen Führungsabschnitt (40) aufweist, und zwischen dem Führungsabschnitt (40) der Düsennadel (34) und dem Düsenkörper (30) ein Spalt (46) ausgebildet ist, der mit einem Hochdruckkreis des Fluids hydraulisch koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Düsennadel (34) mindestens eine Ausnehmung (52) mit einem Druckraum mit einem Durchmesser D aufweist, die mit dem Hochdruckkreis des Fluids hydraulisch koppelbar ist, um nach außen gerichtete Kräfte, die mit steigendem Druck in dem Hochdruckkreis zunehmen, auf den Führungsabschnitt (40) zu bewirken, – mindestens ein Abschnitt (54) der Ausnehmung (52) der Düsennadel (34) sacklochförmig ist und sich axial zumindest über einen Teilbereich des Führungsabschnitts (40) der Düsennadel (34) erstreckt, und – die axiale Erstreckung der Ausnehmung (52) der Düsennadel (34) vor der der Einspritzdüse (70) abgewandten Stirnseite (38) der Düsennadel (34) endet.Nozzle assembly (14) for an injection valve (10), in which the guidance of the nozzle needle is largely independent of the pressure in the high-pressure circuit of the injection valve, - with a nozzle body (30), - with a nozzle needle (34), which is in a recess ( 32) of the nozzle body (30) is arranged in such a way that it prevents fluid flow through at least one injection nozzle (70) in a closed position and releases a fluid flow through the injection nozzle (70) in an open position, - the nozzle needle (34) being one of the Injection nozzle (70) facing away from the end face (38) and a guide section (40), and between the guide section (40) of the nozzle needle (34) and the nozzle body (30) a gap (46) is formed, which is hydraulic with a high pressure circuit of the fluid can be coupled, characterized in that - the nozzle needle (34) has at least one recess (52) with a pressure chamber with a diameter D which is connected to the high pressure circuit de s fluid can be coupled hydraulically in order to bring outward forces, which increase with increasing pressure in the high-pressure circuit, onto the guide section (40), - at least one section (54) of the recess (52) of the nozzle needle (34) is blind-hole-shaped and extends axially at least over a portion of the guide section (40) of the nozzle needle (34), and - the axial extent of the recess (52) of the nozzle needle (34) in front of the end face (38) of the nozzle needle (34) facing away from the injection nozzle (70) ends.

Description

Die Erfindung betrifft eine Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil, in dem die Führung der Düsennadel weitgehend unabhängig von dem Druck in dem Hochdruckkreis des Einspritzventils gewährleistet ist, mit einem Düsenkörper, mit einer Düsennadel, die in einer Ausnehmung des Düsenkörpers so angeordnet ist dass sie in einer Schließposition einen Fluidfluss durch mindestens eine Einspritzdüse verhindert und in einer Offenposition einen Fluidfluss durch die Einspritzdüse frei gibt, wobei die Düsennadel eine der Einspritzdüse abgewandte Stirnseite und einen Führungsabschnitt aufweist, und zwischen dem Führungsabschnitt der Düsennadel und dem Düsenkörper ein Spalt ausgebildet ist, der mit einem Hochdruckkreis des Fluids hydraulisch koppelbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Einspritzventil mit einem Injektorkörper und einer Düsenbaugruppe, wobei der Injektorkörper und die Düsenbaugruppe miteinander verbunden sind.The invention relates to a nozzle assembly for an injection valve, in which the guidance of the nozzle needle is ensured largely independent of the pressure in the high-pressure circuit of the injection valve, with a nozzle body, with a nozzle needle which is arranged in a recess of the nozzle body so that they are in a closed position prevents a fluid flow through at least one injection nozzle and in an open position, a fluid flow through the injector freely, the nozzle needle having an injection nozzle facing away from the end face and a guide portion, and between the guide portion of the nozzle needle and the nozzle body, a gap is formed, which is connected to a high pressure circuit the fluid is hydraulically coupled. Furthermore, the invention relates to an injection valve with an injector body and a nozzle assembly, wherein the injector body and the nozzle assembly are interconnected.

Aus der DE 41 26 698 A1 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen bekannt, bei der ein von der Düsennadel getrennt ausgebildeter Druckzapfen zwischen einem Dämpfungsraum und einem Federraum mit darin ausgebildeten Ausnehmungen vorgesehen ist, welche durch bereitstellen einer Strömungsverbindung eine Dämpfung der Düsennadel beim Öffnen derselben sicherstellen.From the DE 41 26 698 A1 a fuel injection nozzle for internal combustion engines is known in which a separately formed from the nozzle needle pressure pin between a damping chamber and a spring chamber is provided with recesses formed therein, which ensure by providing a flow connection damping of the nozzle needle when opening the same.

Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden. Ein Ansatzpunkt hierbei ist, die von der Brennkraftmaschine erzeugten Schadstoffemissionen zu senken. Die Bildung von Ruß ist stark abhängig von der Aufbereitung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine.Ever stricter legal regulations regarding the permissible pollutant emissions of internal combustion engines, which are arranged in motor vehicles, make it necessary to carry out various measures by which the pollutant emissions are reduced. One starting point here is to reduce the pollutant emissions generated by the internal combustion engine. The formation of soot is highly dependent on the preparation of the air / fuel mixture in the respective cylinder of the internal combustion engine.

Eine entsprechend verbesserte Gemischaufbereitung kann erreicht werden, wenn der Kraftstoff unter sehr hohem Druck zugemessen wird. Im Falle von Diesel-Brennkraftmaschinen betragen die Kraftstoffdrücke bis zu 2000 bar. Derart hohe Drücke stellen sowohl hohe Anforderungen an das Material der Düsenbaugruppe als auch an deren Konstruktion. Gleichzeitig müssen größere Kräfte von der Düsenbaugruppe aufgenommen werden.A correspondingly improved mixture preparation can be achieved if the fuel is metered under very high pressure. In the case of diesel internal combustion engines, the fuel pressures are up to 2000 bar. Such high pressures place both high demands on the material of the nozzle assembly as well as their construction. At the same time, larger forces must be absorbed by the nozzle assembly.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Düsenbaugruppe und ein Einspritzventil zu schaffen, die einen zuverlässigen und präzisen Betrieb ermöglichen, insbesondere einen Druckausgleich und somit eine verbesserte Führung der Düsennadel unabhängig vom Druck im Hockdruckkreis gewährleisten.The object of the invention is to provide a nozzle assembly and an injection valve, which allow a reliable and precise operation, in particular to ensure pressure equalization and thus improved guidance of the nozzle needle regardless of the pressure in the high-pressure circuit.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.

Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil, mit einem Düsenkörper, mit einer Düsennadel, die in einer Ausnehmung des Düsenkörpers so angeordnet ist, dass sie in einer Schließposition einen Fluidfluss durch mindestens eine Einspritzdüse verhindert und in einer Offenposition einen Fluidfluss durch die Einspritzdüse frei gibt. Die Düsennadel weist eine der Einspritzdüse abgewandte Stirnseite und einen Führungsabschnitt auf. Zwischen dem Führungsabschnitt der Düsennadel und dem Düsenkörper ist ein Spalt ausgebildet, der mit einem Hochdruckkreis des Fluids hydraulisch koppelbar ist. Die Düsennadel weist mindestens eine Ausnehmung mit einem Druckraum mit einem Durchmesser D auf, die mit dem Hochdruckkreis des Fluids hydraulisch koppelbar ist, um nach außen gerichtete Kräfte, die mit steigendem Druck in dem Hochdruckkreis zunehmen, auf den Führungsabschnitt der Düsennadel zu bewirken. Mindestens ein Abschnitt der Ausnehmung der Düsennadel ist sacklochförmig und erstreckt sich axial zumindest über einen Teilbereich des Führungsabschnitts erstreckt. Die axiale Erstreckung der Ausnehmung der Düsennadel endet vor der der Einspritzdüse abgewandten Stirnseite der Düsennadel.According to a first aspect, the invention is characterized by a nozzle assembly for an injection valve, with a nozzle body, with a nozzle needle which is arranged in a recess of the nozzle body so that it prevents fluid flow through at least one injection nozzle in a closed position and in an open position a fluid flow through the injector is free. The nozzle needle has an end facing away from the injection nozzle and a guide portion. Between the guide portion of the nozzle needle and the nozzle body, a gap is formed, which is hydraulically coupled to a high pressure circuit of the fluid. The nozzle needle has at least one recess with a pressure chamber with a diameter D, which is hydraulically coupled to the high-pressure circuit of the fluid to cause outward forces, which increase with increasing pressure in the high pressure circuit, on the guide portion of the nozzle needle. At least a portion of the recess of the nozzle needle is blind-hole-shaped and extends axially at least over a portion of the guide portion extends. The axial extension of the recess of the nozzle needle ends in front of the injection nozzle facing away from the end face of the nozzle needle.

Somit hat die Düsennadel die Ausnehmung, die mindestens teilweise sacklochförmig ist und sich axial im Führungsabschnitt der Düsennadel erstreckt. Die Ausnehmung reicht jedoch nicht bis zu der der Einspritzdüse abgewandten Stirnseite des Führungsabschnitts der Düsennadel. Diese Ausnehmung der Düsennadel kann mit dem Hochdruckkreis des Fluids hydraulisch gekoppelt sein.Thus, the nozzle needle has the recess which is at least partially blind hole-shaped and extends axially in the guide portion of the nozzle needle. However, the recess does not extend to the injection nozzle facing away from the end face of the guide portion of the nozzle needle. This recess of the nozzle needle may be hydraulically coupled to the high pressure circuit of the fluid.

Dies hat den Vorteil, dass einem unerwünschten Aufweiten des Spalts entgegengewirkt wird und so eine gute Führung der Düsennadel weitgehend unabhängig von dem Druck in dem Hochdruckkreis gewährleistet sein kann. Die Größe des Spalts zwischen dem Führungsabschnitt der Düsennadel und dem Düsenkörper beeinflusst ferner das Ausmaß der Leckmenge des Fluids aus dem Hochdruckkreis in den Niederdruckkreis. Diese Leckmenge kann möglichst klein gehalten werden, was von Vorteil ist, da der Leckstrom zusätzlich Pumpenenergie kostet und das Fluid unnötig erwärmt wird. Durch ein hydraulisches Koppeln der sacklochförmigen Ausnehmung im Führungsabschnitt der Düsennadel mit dem Hochdruckkreis des Fluids wirken radial nach außen gerichtete Kräfte auf den Führungsabschnitt der Düsennadel, die mit steigendem Druck in dem Hochdruckkreis zunehmen, wodurch einer Aufweitung des Spalts zwischen dem Führungsabschnitt der Düsennadel und dem Düsenkörper entgegengewirkt wird. Vorteilhaft ist hierbei besonders, dass ein durch den Hochdruckkreis hervorgerufener zunehmender Druck in der sacklochförmigen Ausnehmung im Führungsabschnitt der Düsennadel auch zu zunehmenden radial nach außen gerichteten Kräften auf den Führungsabschnitt der Düsennadel führt und damit der bei zunehmenden Druck im Hochdruckkreis üblicherweise entstehenden Vergrößerung des Spalts entgegenwirkt. Es handelt sich also um ein selbstregelndes System in Bezug auf die Konstanz der Größe des Spalts. Einerseits wird der Spalt immer so klein gehalten, dass die Leckagemenge an Fluid gering ist, die über den Spalt zwischen dem Düsenkörper und dem Führungsabschnitt der Düsennadel auftritt. Andererseits wird durch die Selbstregelung auch verhindert, dass sich der Führungsabschnitt der Düsennadel zu stark aufweitet und die Düsennadel dann im Düsenkörper festsitzt.This has the advantage that an undesirable widening of the gap is counteracted and so good guidance of the nozzle needle can be ensured largely independent of the pressure in the high-pressure circuit. The size of the gap between the guide portion of the nozzle needle and the nozzle body further affects the amount of leakage of the fluid from the high pressure circuit into the low pressure circuit. This leakage rate can be kept as small as possible, which is advantageous because the leakage current costs additional pump energy and the fluid is unnecessarily heated. By hydraulically coupling the blind-hole-shaped recess in the guide section of the nozzle needle with the high-pressure circuit of the fluid radially outwardly directed forces act on the guide portion of the nozzle needle, which increase with increasing pressure in the high-pressure circuit, whereby a widening of the gap between the guide portion the nozzle needle and the nozzle body is counteracted. It is advantageous in this case that an increasing pressure caused by the high-pressure circuit in the blind-hole-shaped recess in the guide section of the nozzle needle also leads to increasing radially outward forces on the guide section of the nozzle needle and thus counteracts the enlargement of the gap usually occurring with increasing pressure in the high-pressure circuit. It is therefore a self-regulating system with respect to the constancy of the size of the gap. On the one hand, the gap is always kept so small that the leakage amount of fluid that occurs across the gap between the nozzle body and the guide portion of the nozzle needle is small. On the other hand, it is also prevented by the self-regulation that the guide section of the nozzle needle widens too much and then the nozzle needle is stuck in the nozzle body.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Abschnitt der Ausnehmung der Düsennadel eine axiale Bohrung. Dadurch ist dieser Abschnitt der Ausnehmung der Düsennadel besonders einfach zu fertigen.In an advantageous embodiment of the invention, the portion of the recess of the nozzle needle is an axial bore. As a result, this section of the recess of the nozzle needle is particularly easy to manufacture.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Ausnehmung der Düsennadel einen zweiten Abschnitt auf, wobei dieser eine radiale Bohrung ist. Damit kann auch der zweite Abschnitt der Ausnehmung der Düsennadel besonders einfach hergestellt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the recess of the nozzle needle has a second portion, wherein this is a radial bore. Thus, the second portion of the recess of the nozzle needle can be made particularly simple.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Düsennadel mindesten zwei miteinander verbindbare Düsennadelabschnitte auf. Dadurch wird die Herstellung der Ausnehmung der Düsennadel erleichtert.In a further advantageous embodiment of the invention, the nozzle needle on at least two interconnectable nozzle needle sections. As a result, the production of the recess of the nozzle needle is facilitated.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der erste Düsennadelabschnitt mindestens einen Teilabschnitt des ersten Abschnitts der Ausnehmung der Düsennadel und der zweite Düsennadelabschnitt mindestens den zweiten Abschnitt der Ausnehmung der Düsennadel auf. Weist ein Düsennadelabschnitt mindestens einen Teilabschnitt eines Abschnitts der Ausnehmung der Düsennadel auf, so können die einzelnen Abschnitte der Düsennadel besonders einfach mit Abschnitten der Ausnehmung der Düsennadel versehen werden.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the first nozzle needle portion at least a portion of the first portion of the recess of the nozzle needle and the second nozzle needle portion at least the second portion of the recess of the nozzle needle. If a nozzle needle section has at least one section of a section of the recess of the nozzle needle, the individual sections of the nozzle needle can be provided in a particularly simple manner with sections of the recess of the nozzle needle.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist einer der zwei miteinander verbindbaren Düsennadelabschnitte eine Aussparung und der andere der zwei miteinander verbindbaren Düsennadelabschnitte einen in die Aussparung passenden Zapfen auf. Bei der Endmontage der Düsennadel können so die beiden miteinander verbindbaren Düsennadelabschnitte besonders einfach zusammengesetzt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, one of the two nozzle needle sections which can be connected to one another has a recess and the other of the two nozzle needle sections which can be connected to one another has a pin which fits into the recess. In the final assembly of the nozzle needle, the two nozzle needle sections which can be connected to one another can therefore be assembled particularly easily.

In einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Aussparung und der Zapfen zylindrisch, und die Aussparung und der Zapfen sind durch eine Gewindeverschraubung miteinander verbunden. Die beiden miteinander verbindbaren Düsennadelabschnitte können so die Montage der beiden miteinander verbindbaren Düsennadelabschnitte vereinfachen.In a further particularly advantageous embodiment of the invention, the recess and the pin are cylindrical, and the recess and the pin are connected by a threaded connection. The two nozzle needle sections which can be connected to one another can thus simplify the assembly of the two nozzle needle sections which can be connected to one another.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die zwei Düsennadelabschnitte durch Aufschrumpfen, Fügen, Schweißen oder Hartlöten miteinander verbunden. Diese vier Arten der Verbindung der beiden Düsennadelabschnitte sind besonders einfach auszuführen, und die Sicherheit dieser Art von Verbindung ist besonders hoch.In a further advantageous embodiment of the invention, the two nozzle needle sections are connected to each other by shrinking, joining, welding or brazing. These four types of connection of the two nozzle needle sections are particularly easy to perform, and the security of this type of connection is particularly high.

Gemäß eines zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung durch ein Einspritzventil mit einem Injektorkörper und einer Düsenbaugruppe aus, wobei der Injektorkörper und die Düsenbaugruppe miteinander verbunden sind.According to a second aspect, the invention is characterized by an injection valve with an injector body and a nozzle assembly, wherein the injector body and the nozzle assembly are interconnected.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings.

Es zeigen:Show it:

1 ein Einspritzventil mit einer Düsenbaugruppe, 1 an injection valve with a nozzle assembly,

2 eine Detailansicht einer ersten Ausführungsform einer Düsennadel der Düsenbaugruppe gemäß 1. 2 a detailed view of a first embodiment of a nozzle needle of the nozzle assembly according to 1 ,

Ein Einspritzventil 10 umfasst einen Injektorkörper 12 und eine Düsenbaugruppe 14.An injection valve 10 includes an injector body 12 and a nozzle assembly 14 ,

In dem Injektorkörper 12 ist ein Hubaktuator 16 angeordnet, der als Piezoaktuator mit einem Stapel von Piezoelementen ausgebildet sein kann und seine axiale Ausdehnung abhängig von der angelegten elektrischen Spannung ändert. Die elektrische Spannung wird über eine Anschlussbuchse 18 an den Hubaktuator 16 angelegt. Der Hubaktuator 16 ist mit einem Übertrager 20 verbunden, der ebenfalls im Injektorkörper 12 angeordnet ist. Der Hubaktuator 16 und der Übertrager 20 bilden einen Stellantrieb.In the injector body 12 is a lifting actuator 16 arranged, which may be formed as a piezo actuator with a stack of piezoelectric elements and changes its axial extent depending on the applied electrical voltage. The electrical voltage is via a connection socket 18 to the Hubaktuator 16 created. The lift actuator 16 is with a transformer 20 connected, which is also in the injector body 12 is arranged. The lift actuator 16 and the transmitter 20 form an actuator.

Der Injektorkörper 12 umfasst ferner einen Hochdruckanschluss 26, der mit einer Hochdruckleitung 28 hydraulisch verbunden ist. Über den Hochdruckanschluss 26 ist das Einspritzventil 10 im montierten Zustand mit einem nicht dargestellten Hochdruckfluidkreis verbunden.The injector body 12 further includes a high pressure port 26 that with a high pressure line 28 hydraulically connected. Via the high pressure connection 26 is the injector 10 connected in the assembled state with a high-pressure fluid circuit, not shown.

In einer Ausnehmung des Injektorkörpers 12 ist ein Steuerraum 22 und ein Hohlraum 24 angeordnet. Die Verbindung zwischen der Hochdruckleitung 28 und dem Hohlraum 24 erfolgt über eine hier nicht dargestellte Druckleitung. Abhängig von der Stellung eines mit dem Übertrager 20 gekoppelten Dichtkörpers 25 ist der Hohlraum 24 mit dem Steuerraum 22 hydraulisch gekoppelt oder von diesem hydraulisch entkoppelt. In a recess of the injector body 12 is a tax room 22 and a cavity 24 arranged. The connection between the high pressure line 28 and the cavity 24 takes place via a pressure line, not shown here. Depending on the position of one with the transformer 20 coupled sealing body 25 is the cavity 24 with the control room 22 hydraulically coupled or decoupled from this hydraulically.

Die Düsenbaugruppe 14 umfasst einen Düsenkörper 30 mit einer Ausnehmung 32, in der eine mehrteilig ausgebildete Düsennadel 34 angeordnet ist. Die Düsenbaugruppe 14 ist mittels einer Düsenspannmutter 36 an dem Injektorgehäuse 12 befestigt.The nozzle assembly 14 includes a nozzle body 30 with a recess 32 in which a multi-part nozzle needle 34 is arranged. The nozzle assembly 14 is by means of a nozzle retaining nut 36 on the injector housing 12 attached.

Die Düsennadel 34 besteht aus mehreren Abschnitten und hat einen ersten Führungsabschnitt 40 und einen zweiten Führungsabschnitt 42, durch die die Düsennadel 34 im Düsenkörper 30 sicher geführt wird. Die Düsennadel kann einstückig oder mehrstückig ausgebildet sein.The nozzle needle 34 consists of several sections and has a first guide section 40 and a second guide section 42 through which the nozzle needle 34 in the nozzle body 30 safely guided. The nozzle needle may be formed in one piece or several pieces.

Ferner ist im Düsenkörper 30 als Teil der Ausnehmung 32 ein Hohlraum 47 ausgebildet, der eine Düsenfeder 48 aufnimmt, die sich einerseits an einem Absatz 50 des Hohlraums 47 abstützt und andererseits einen in dem Düsenkörper 30 geführten Stiftabschnitt 51 der Düsennadel auf eine Kontaktfläche der Düsennadel 34 drückt. Die Düsenfeder 48 spannt die Düsennadel 34 in eine dieser zugeordneten Schließposition vor, in der sie den Fluidfluss durch mindestens eine im Düsenkörper 30 angeordnete Einspritzdüse 70 unterbindet.Furthermore, in the nozzle body 30 as part of the recess 32 a cavity 47 formed, which is a nozzle spring 48 on the one hand on a paragraph 50 of the cavity 47 supported and on the other hand one in the nozzle body 30 guided pen section 51 the nozzle needle on a contact surface of the nozzle needle 34 suppressed. The nozzle spring 48 tenses the nozzle needle 34 in one of these associated closing position, in which they the fluid flow through at least one in the nozzle body 30 arranged injection nozzle 70 in derogation.

In dem dem Injektorkörper 12 zugewandten Bereich hat die Düsennadel 34 eine Stirnseite 38. In ihrem der Einspritzdüse 70 zugewandten Bereich weist die Düsennadel 34 einen Schaftabschnitt 44 auf. Zwischen dem Schaftabschnitt 44 und dem ersten Führungsabschnitt 40 weist die Düsennadel 34 einen Düselnadelabsatz 45 auf, der mit Fluid in Kontakt steht, das in etwa den Druck hat, den das Fluid in der Hochdruckleitung 28 hat. Der Düselnadelabsatz 45 ist so ausgebildet, dass die durch den Druck des Fluids hervorgerufene Kraft öffnend auf die Düsennadel 34 wirkt. Die Position der Düsennadel 34 hängt von der Kräftebilanz der Kräfte ab, die hervorgerufen durch den Druck des Fluids auf den Düselnadelabsatz 45 und auf die Spitze der Düsennadel 34 wirken, und andererseits der Federkraft der Düsenfeder 48 und der Kraft, die durch den Druck des Fluids, das sich in dem Hohlraum 24 befindet, und die dadurch hervorgerufene Kraft über die Stirnseite 38 der Düsennadel 34 und den Düselnadelabsatz 45 der Düsennadel 34 in Schließrichtung der Düsennadel 34 eingeleitet wird.In the injector body 12 facing area has the nozzle needle 34 a front side 38 , In her the injector 70 facing area has the nozzle needle 34 a shaft portion 44 on. Between the shaft section 44 and the first guide section 40 has the nozzle needle 34 a Düselnadelabsatz 45 on, which is in contact with fluid, which has approximately the pressure that the fluid in the high-pressure line 28 Has. The nozzle needle paragraph 45 is designed so that the force caused by the pressure of the fluid opening on the nozzle needle 34 acts. The position of the nozzle needle 34 depends on the force balance of the forces caused by the pressure of the fluid on the nozzle needle heel 45 and on top of the nozzle needle 34 act, and on the other hand, the spring force of the nozzle spring 48 and the force created by the pressure of the fluid that is in the cavity 24 is located, and the force caused thereby over the front side 38 the nozzle needle 34 and the nozzle needle heel 45 the nozzle needle 34 in the closing direction of the nozzle needle 34 is initiated.

Die Wand des Hohlraums 47, zumindest im Bereich, in dem der Stiftabschnitt 51 geführt ist, und die äußere Wand des Stiftabschnitts 51 sowie die Wand der Ausnehmung 32 des Düsenkörpers 30, zumindest in dem Bereich, in dem die Führungsabschnitte 40, 42 geführt sind, und die Führungsabschnitte 40, 42 der Düsennadel 34 sind bezüglich ihrer Ausmaße sehr präzise gefertigt, um so sicher zu stellen, dass ein möglichst geringer Fluidleckstrom zwischen der Wandung der Ausnehmung 32 und dem äußeren Umfang des Stiftabschnitts bzw. der Führungsabschnitte 40, 42 auftritt. Ein Spalt 46 zwischen Düsenkörper 30 und dem ersten Führungsabschnitt 40 hat deshalb bevorzugt nur eine Größe von ein bis vier Mikrometer.The wall of the cavity 47 at least in the area where the pin section 51 is guided, and the outer wall of the pin section 51 as well as the wall of the recess 32 of the nozzle body 30 , at least in the area where the guide sections 40 . 42 are guided, and the guide sections 40 . 42 the nozzle needle 34 are made very precise in terms of their dimensions, so as to ensure that the lowest possible fluid leakage between the wall of the recess 32 and the outer periphery of the pin portion (s) 40 . 42 occurs. A gap 46 between nozzle body 30 and the first guide section 40 Therefore, preferably has only a size of one to four microns.

In 2 ist ein Abschnitt der Düsennadel 34 in vergrößerter Darstellung gezeigt. Die Düsennadel 34 hat eine Ausnehmung 52 mit einem ersten axial ausgerichteten Ausnehmungsabschnitt 54 und einem zweiten radial ausgerichteten Ausnehmungsabschnitt 56. Die Düsennadel 34 weist einen ersten Düsennadelabschnitt 58 und einen zweiten Düsennadelabschnitt 60 auf, die miteinander verbunden sind. Der erste Düsennadelabschnitt 58 hat eine Aussparung 62, während der zweite Düsennadelabschnitt 60 einen Zapfen 64 aufweist, der genau in die Aussparung 62 des ersten Düsennadelabschnitts 58 hineinpasst. In der hier vorliegenden Ausführungsform weisen Aussparung 62 und Zapfen 64 jeweils Gewinde auf, durch die eine Gewindeverschraubung 66 zwischen dem ersten Düsennadelabschnitt 58 und dem zweiten Düsennadelabschnitt 60 ausgebildet ist. Der erste Düsennadelabschnitt 58 nimmt einen Teilabschnitt 54a des ersten Ausnehmungsabschnitts 54 und der zweite Düsennadelabschnitt 60 einen zweiten Teilabschnitt 54b des ersten Ausnehmungsabschnitts 54 und den zweiten radial ausgerichteten Ausnehmungsabschnitt 56 auf.In 2 is a section of the nozzle needle 34 shown in an enlarged view. The nozzle needle 34 has a recess 52 with a first axially aligned recess portion 54 and a second radially aligned recess portion 56 , The nozzle needle 34 has a first nozzle needle section 58 and a second nozzle needle portion 60 on, which are interconnected. The first nozzle needle section 58 has a recess 62 while the second nozzle needle section 60 a pin 64 which is exactly in the recess 62 of the first nozzle needle section 58 fits. In the present embodiment have recess 62 and cones 64 each thread, through which a threaded connection 66 between the first nozzle needle section 58 and the second nozzle needle portion 60 is trained. The first nozzle needle section 58 takes a section 54a of the first recess section 54 and the second nozzle needle section 60 a second section 54b of the first recess section 54 and the second radially aligned recess portion 56 on.

Bevorzugt weist der als axiale Bohrung ausgeführte erste Ausnehmungsabschnitt 54 des ersten Führungsabschnitts 40 der Düsennadel 34 einen Durchmesser D auf, der das 0,5-fache bis 0,75-fache des Durchmessers des ersten Führungsabschnitts 40 der Düsennadel 34 beträgt. Damit wird zum einen sichergestellt, dass bei Kopplung des ersten Ausnehmungsabschnitts 54 mit dem Hochdruckkreis des Fluids tatsächlich radial nach außen wirkende Kräfte auf den ersten Führungsabschnitt 40 der Düsennadel 34 wirken können, zum anderen aber der erste Führungsabschnitt 40 der Düsennadel 34 noch eine Wandstärke d aufweist, die sowohl fertigungstechnisch gut realisierbar ist als auch eine lange Betriebsdauer der Düsenbaugruppe sicherstellt.Preferably, the first recess portion designed as an axial bore has 54 of the first guide section 40 the nozzle needle 34 a diameter D which is 0.5 times to 0.75 times the diameter of the first guide portion 40 the nozzle needle 34 is. This ensures on the one hand that when coupling the first recess section 54 with the high-pressure circuit of the fluid actually acting radially outward forces on the first guide portion 40 the nozzle needle 34 on the other hand, the first leadership section 40 the nozzle needle 34 still has a wall thickness d, which is well feasible both manufacturing technology and ensures a long service life of the nozzle assembly.

Der zweiteilige Aufbau der Düsennadel 34 erlaubt es, die Ausnehmungsabschnitte 54, 56 besonders einfach herzustellen. Der erste Düsennadelabschnitt 58 wird, beispielsweise durch Bohren, mit dem ersten Teilabschnitt 54a des ersten Ausnehmungsabschnitts 54 versehen. In den zweiten Düsennadelabschnitt 60 wird, beispielsweise ebenfalls durch Bohren, der zweite Teilabschnitt 54b des ersten Ausnehmungsabschnitts 54 und der zweite radial ausgerichtete Ausnehmungsabschnitt 56 eingebracht. Anschließend werden erster und zweiter Düsennadelabschnitt 58, 60 miteinander verschraubt, um so einen Teil der Düsennadel 34 mit der einzigen Ausnehmung 52 zu bilden.The two-part construction of the nozzle needle 34 allows the recessed sections 54 . 56 especially easy to make. The first nozzle needle section 58 is, for example, by drilling, with the first section 54a of the first recess section 54 Mistake. In the second nozzle needle section 60 is, for example, also by drilling, the second section 54b of the first recess section 54 and the second radially aligned recess portion 56 brought in. Subsequently, first and second nozzle needle section 58 . 60 screwed together so as to part of the nozzle needle 34 with the single recess 52 to build.

Die beiden Düsennadelabschnitte 58, 60 können neben der hier gezeigten Verbindung durch eine Gewindeverschraubung auch durch Aufschrumpfen, Fügen, Schweißen, Hartlöten oder andere Verbindungstechniken miteinander verbunden sein.The two nozzle needle sections 58 . 60 In addition to the connection shown here, it can also be connected to one another by shrink fitting, joining, welding, brazing or other joining techniques by means of a thread screw connection.

Im Folgenden soll nun die Funktionsweise des Einspritzventils 10 in detaillierter Form dargestellt werden:
In einer Ruhestellung liegt der Dichtkörper 25 dicht am oberen Ende des Hohlraums 24 an und unterbricht die hydraulische Kopplung zwischen dem Hohlraum 24 und dem Steuerraum 22. Der hohe Fluiddruck im Hohlraum 24 oberhalb der Düsennadel 34 wirkt unmittelbar auf die Stirnseite 38 der Düsennadel 34, wodurch diese mit ihrem Schaftabschnitt 44 gegen das Einspritzdüse 70 gedrückt wird und ein Fluidfluss durch das Einspritzdüse 70 verhindert wird.The following is the operation of the injector 10 presented in detail:
In a rest position of the sealing body 25 close to the top of the cavity 24 on and interrupts the hydraulic coupling between the cavity 24 and the control room 22 , The high fluid pressure in the cavity 24 above the nozzle needle 34 acts directly on the front 38 the nozzle needle 34 , whereby these with their shank section 44 against the injection nozzle 70 is pressed and a fluid flow through the injector 70 is prevented.

Wird der Hubaktuator 16 ausgehend von der Ruhestellung derart angesteuert, dass der Übertrager 20 in axialer Richtung hin zu der Düsennadel 34 verschoben wird, so löst sich der Dichtkörper 25 vom oberen Ende des Hohlraums 24. Dies hat zur Folge, dass Fluid aus dem Hohlraum 24 in den Steuerraum 22 strömen kann, wodurch es zu einem Druckabfall im Hohlraum 24 kommt. Der Hohlraum 24 ist nun also hydraulisch mit dem Steuerraum 22 gekoppelt.Will the Hubaktuator 16 starting from the rest position so controlled that the transformer 20 in the axial direction towards the nozzle needle 34 is moved, so the sealing body dissolves 25 from the upper end of the cavity 24 , As a result, fluid from the cavity 24 in the control room 22 can flow, causing a pressure drop in the cavity 24 comes. The cavity 24 is now so hydraulically with the control room 22 coupled.

Über die Hochdruckleitung 28 liegt weiter Druck in der Ausnehmung 32 des Düsenkörpers 30 an. Dieser Druck übt eine nach oben gerichtete Kraft auf den Düsennadelabsatz 45 zwischen dem Schaftabschnitt 44 und dem ersten Führungsabschnitt 40 aus. Sinkt nun der Druck im Hohlraum 24 ab und nimmt damit die Schließkraft auf der Stirnseite 38 der Düsennadel 34 ab, so gelangt die Düsennadel 34 durch die nach oben gerichtete Kraft auf den Düsennadelabsatz 45 in eine Offenposition und Brennstoff wird über das Einspritzdüse 70 aus dem Einspritzventil 10 ausgebracht.About the high pressure line 28 there is still pressure in the recess 32 of the nozzle body 30 at. This pressure exerts an upward force on the nozzle needle shoulder 45 between the shaft portion 44 and the first guide section 40 out. Now the pressure in the cavity sinks 24 and thus takes the closing force on the front side 38 the nozzle needle 34 off, then the nozzle needle arrives 34 by the upward force on the nozzle needle shoulder 45 in an open position and fuel is delivered via the injector 70 from the injection valve 10 applied.

Durch die Ausnehmung 52 der Düsennadel liegt bei steigendem Druck in der Hochdruckleitung 28 innerhalb des ersten Führungsabschnitts 40 der Düsennadel 34 ebenfalls ein hoher Druck an, wodurch radial nach außen Kräfte auf den ersten Führungsabschnitt 40 der Düsennadel 34 wirken. Diese radial nach außen auf den ersten Führungsabschnitt 40 der Düsennadel 34 wirkenden Kräfte führen dazu, dass eine Ausdehnung des Spalts 46 zwischen dem Führungsabschnitt 40 und dem Düsenkörper 30 nicht mehr oder zumindest in geringerem Maße auftritt wie bei Düsennadeln 34 nach dem Stand der Technik. Bei hydraulischer Kopplung der Ausnehmung 52 der Düsennadel 34 mit dem Hochdruckkreis des Fluids wirken also radial nach außen wirkende Kräfte so auf den ersten Führungsabschnitt 40 der Düsennadel 34, dass radial nach innen wirkenden Kräften, wie sie bei hydraulischer Kopplung des Spalts 46 mit dem Hochdruckkreis des Fluids auftreten, gerade entgegengewirkt wird. Damit ist sichergestellt, dass die Größe des Spalts 46 über einen weiten Druckbereich konstant bleibt, wodurch einerseits eine Verringerung des Fluidleckstroms über den Spalt 46 erreicht wird, andererseits ein Verklemmen des Führungsabschnitts 40 der Düsennadel 34 im Düsenkörper 30 verhindert wird.Through the recess 52 the nozzle needle is located in the high pressure line with increasing pressure 28 within the first guide section 40 the nozzle needle 34 also a high pressure, whereby radially outward forces on the first guide section 40 the nozzle needle 34 Act. This radially outward on the first guide section 40 the nozzle needle 34 acting forces cause an expansion of the gap 46 between the guide section 40 and the nozzle body 30 no longer or at least to a lesser extent occurs as with jet needles 34 According to the state of the art. With hydraulic coupling of the recess 52 the nozzle needle 34 with the high-pressure circuit of the fluid so acting radially outward forces act on the first guide portion 40 the nozzle needle 34 in that radially inwardly acting forces, as in the case of hydraulic coupling of the gap 46 occur with the high pressure circuit of the fluid is being counteracted. This ensures that the size of the gap 46 remains constant over a wide pressure range, whereby on the one hand a reduction of the fluid leakage over the gap 46 is achieved, on the other hand jamming of the guide portion 40 the nozzle needle 34 in the nozzle body 30 is prevented.

Claims (9)

Düsenbaugruppe (14) für ein Einspritzventil (10), in dem die Führung der Düsennadel weitgehend unabhängig vom dem Druck im Hochdruckkreis des Einspritzventils gewährleistet ist, – mit einem Düsenkörper (30), – mit einer Düsennadel (34), die in einer Ausnehmung (32) des Düsenkörpers (30) so angeordnet ist, dass sie in einer Schließposition einen Fluidfluss durch mindestens eine Einspritzdüse (70) verhindert und in einer Offenposition einen Fluidfluss durch die Einspritzdüse (70) frei gibt, – wobei die Düsennadel (34) eine der Einspritzdüse (70) abgewandte Stirnseite (38) und einen Führungsabschnitt (40) aufweist, und zwischen dem Führungsabschnitt (40) der Düsennadel (34) und dem Düsenkörper (30) ein Spalt (46) ausgebildet ist, der mit einem Hochdruckkreis des Fluids hydraulisch koppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – die Düsennadel (34) mindestens eine Ausnehmung (52) mit einem Druckraum mit einem Durchmesser D aufweist, die mit dem Hochdruckkreis des Fluids hydraulisch koppelbar ist, um nach außen gerichtete Kräfte, die mit steigendem Druck in dem Hochdruckkreis zunehmen, auf den Führungsabschnitt (40) zu bewirken, – mindestens ein Abschnitt (54) der Ausnehmung (52) der Düsennadel (34) sacklochförmig ist und sich axial zumindest über einen Teilbereich des Führungsabschnitts (40) der Düsennadel (34) erstreckt, und – die axiale Erstreckung der Ausnehmung (52) der Düsennadel (34) vor der der Einspritzdüse (70) abgewandten Stirnseite (38) der Düsennadel (34) endet.Nozzle assembly ( 14 ) for an injection valve ( 10 ), in which the guidance of the nozzle needle is ensured largely independent of the pressure in the high pressure circuit of the injection valve, - with a nozzle body ( 30 ), - with a nozzle needle ( 34 ), which are in a recess ( 32 ) of the nozzle body ( 30 ) is arranged so that in a closed position, a fluid flow through at least one injection nozzle ( 70 ) and in an open position, a fluid flow through the injector ( 70 ), whereby the nozzle needle ( 34 ) one of the injection nozzle ( 70 ) facing away from the end face ( 38 ) and a guide section ( 40 ), and between the guide section ( 40 ) of the nozzle needle ( 34 ) and the nozzle body ( 30 ) A gap ( 46 ) is formed, which is hydraulically coupled with a high-pressure circuit of the fluid, characterized in that - the nozzle needle ( 34 ) at least one recess ( 52 ) having a pressure space with a diameter D, which is hydraulically coupled to the high-pressure circuit of the fluid, to the outwardly directed forces, which increase with increasing pressure in the high-pressure circuit, on the guide section (FIG. 40 ), - at least one section ( 54 ) of the recess ( 52 ) of the nozzle needle ( 34 ) is blind-hole-shaped and axially at least over a portion of the guide portion ( 40 ) of the nozzle needle ( 34 ), and - the axial extent of the recess ( 52 ) of the nozzle needle ( 34 ) in front of the injection nozzle ( 70 ) facing away from the front side ( 38 ) of the nozzle needle ( 34 ) ends. Düsenbaugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt (54) der Ausnehmung (52) der Düsennadel (34) eine axiale Bohrung ist.Nozzle assembly according to claim 1, characterized in that the section ( 54 ) of the recess ( 52 ) of the nozzle needle ( 34 ) is an axial bore. Düsenbaugruppe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (52) der Düsennadel (34) einen zweiten Abschnitt (56) aufweist und dieser eine radiale Bohrung ist. Nozzle assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the recess ( 52 ) of the nozzle needle ( 34 ) a second section ( 56 ) and this is a radial bore. Düsenbaugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (34) mindestens zwei miteinander verbindbare Düsennadelabschnitte (58, 60) aufweist.Nozzle assembly according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle needle ( 34 ) at least two nozzle needle sections ( 58 . 60 ) having. Düsenbaugruppe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Düsennadelabschnitt (58) mindestens einen Teilabschnitt (54a) de ersten Abschnitts (54) der Ausnehmung (52) der Düsennadel (34) und der zweite Düsennadelabschnitt (60) mindestens den zweiten Abschnitt (56) der Ausnehmung (52) der Düsennadel (34) aufweist.Nozzle assembly according to claim 4, characterized in that the first nozzle needle section ( 58 ) at least one subsection ( 54a ) of the first section ( 54 ) of the recess ( 52 ) of the nozzle needle ( 34 ) and the second nozzle needle section ( 60 ) at least the second section ( 56 ) of the recess ( 52 ) of the nozzle needle ( 34 ) having. Düsenbaugruppe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer der zwei miteinander verbindbaren Düsennadelabschnitte (58) eine Aussparung (62) und der andere der zwei miteinander verbindbaren Düsennadelabschnitte (60) einen in die Aussparung (62) passenden Zapfen (64) aufweist.Nozzle assembly according to claim 4 or 5, characterized in that one of the two nozzle needle sections ( 58 ) a recess ( 62 ) and the other of the two connectable nozzle needle sections ( 60 ) one in the recess ( 62 ) matching pin ( 64 ) having. Düsenbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (62) und der Zapfen (64) zylindrisch sind und die Aussparung (62) und der Zapfen (64) durch ein Gewindeverschraubung (66) miteinander verbunden sind.Nozzle assembly according to claim 6, characterized in that the recess ( 62 ) and the pin ( 64 ) are cylindrical and the recess ( 62 ) and the pin ( 64 ) by a threaded connection ( 66 ) are interconnected. Düsenbaugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Düsennadelabschnitte (58, 60) durch Aufschrumpfen, Fügen, Schweißen oder Hartlöten miteinander verbunden sind.Nozzle assembly according to claim 6, characterized in that the two nozzle needle sections ( 58 . 60 ) are connected together by shrinking, joining, welding or brazing. Einspritzventil (10) mit einem Injektorkörper (12) und einer Düsenbaugruppe (14) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Injektorkörper (12) und Düsenbaugruppe (14) miteinander verbunden sind.Injection valve ( 10 ) with an injector body ( 12 ) and a nozzle assembly ( 14 ) according to one of the preceding claims, wherein the injector body ( 12 ) and nozzle assembly ( 14 ) are interconnected.
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