DE102005042200A1

DE102005042200A1 - Fuel injectors or injectors for self-igniting internal combustion engines

Info

Publication number: DE102005042200A1
Application number: DE200510042200
Authority: DE
Inventors: Stefan Schuerg; Wolfgang Stoecklein; Holger Rapp
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2005-09-06
Filing date: 2005-09-06
Publication date: 2007-03-08
Also published as: WO2007028674A1; EP1926908A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor (10) für Brennkraftmaschinen mit einem Einspritzventilglied (20). An diesem ist mindestens eine Dichtfläche (45, 47) ausgebildet, mit welcher das Einspritzventilglied (20) durch eine Längsbewegung mit mindestens einem Ventilsitz (44, 46) zusammenwirkt und dabei einen Kraftstofffluss zu mindestens einer Einspritzöffnung (18) freigibt oder schließt und die mindestens eine Dichtfläche (45, 47) mit einer Verschleißschutzschicht (58, 60) versehen ist. Am Einspritzventilglied (20) ist ein Doppelsitz (40) mit einem ersten Sitz (44) an einer ersten Dichtfläche (45) und einem zweiten Sitz (46) an einer zweiten Dichtfläche (47) ausgeführt. Die Dichtflächen (45, 47) am Einspritzventilglied (20) sind jeweils mit einer Verschleißschutzschicht (58, 60) versehen.The invention relates to a fuel injector (10) for internal combustion engines with an injection valve member (20). At least one sealing surface (45, 47) is formed on this, with which the injection valve member (20) interacts through a longitudinal movement with at least one valve seat (44, 46) and thereby releases or closes a fuel flow to at least one injection opening (18) and which at least a sealing surface (45, 47) is provided with a wear protection layer (58, 60). The injection valve member (20) has a double seat (40) with a first seat (44) on a first sealing surface (45) and a second seat (46) on a second sealing surface (47). The sealing surfaces (45, 47) on the injection valve member (20) are each provided with a wear protection layer (58, 60).

Description

Stand der TechnikState of technology

Kraftstoffinjektoren oder Einspritzdüsen für selbstzündende Verbrennungskraftmaschinen weisen im Allgemeinen einen Dichtsitz auf, der im geschlossenen Zustand einen hydraulischen Raum, in welchem der Kraftstoff unter Hochdruck (Systemdruck) ansteht, gegenüber den Einspritzöffnungen in den Brennraum der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine abdichtet. Das Öffnen eines Einspritzventilgliedes kann entweder durch Variation des Druckes vor dem Dichtsitz des Einspritzventiles erfolgen (druckgesteuertes System) oder durch eine Variation einer auf das Einspritzventilglied wirkenden Schließkraft. Die Beeinflussung der auf ein nadelförmig ausgebildetes Einspritzventilglied wirkenden Schließkraft wird insbesondere bei Hochdruckspeichereinspritzsystemen (Common Rail) eingesetzt. Gegenwärtige Entwicklungstendenzen verlaufen dahingehend, dass in Zukunft auch Einspritzsysteme zum Einsatz kommen, bei denen das beweglich angeordnete, nadelförmig ausgebildete Einspritzventilglied und ein unbeweglicher Düsenkörper miteinander zwei Dichtsitze bilden, wobei die Einspritzöffnungen zwischen diesen beiden Dichtsitzen angeordnet sind und auf der jeweils von den Einspritzöffnungen abgewandten Seite eines jeden Dichtsitzes unter Hochdruck stehender Kraftstoff ansteht. Als Beispiel sei hier auf eine äußere Spritzlocheinspritzöffnungsreihe einer Koaxial-Vario-Düse, bei der sowohl oberals auch unterhalb der Einspritzöffnungen unter Hochdruck stehender Kraftstoff ansteht, gegen welchen die Einspritzöffnungen sicher abgedichtet werden müssen, verwiesen, so z.B. aus DE 102 22 196 A1 .Fuel injectors or injectors for self-igniting internal combustion engines generally have a sealing seat, which in the closed state seals a hydraulic space in which the fuel is under high pressure (system pressure) with respect to the injection openings in the combustion chamber of the self-igniting internal combustion engine. The opening of an injection valve member can be done either by varying the pressure in front of the sealing seat of the injection valve (pressure-controlled system) or by a variation of a force acting on the injection valve member closing force. The influencing of the force acting on a needle-shaped injection valve member closing force is used in particular in high-pressure accumulator injection systems (common rail). Current trends are to the effect that in the future injection systems are used in which the movably arranged needle-shaped injection valve member and a stationary nozzle body together form two sealing seats, wherein the injection openings are arranged between these two sealing seats and on the side facing away from the injection openings each high-pressure fuel is present at each sealing seat. By way of example, an external spray hole injection opening row of a coaxial vario nozzle, in which high-pressure fuel is present both above and below the injection openings, against which the injection openings must be securely sealed, is referred to, for example DE 102 22 196 A1 ,

Eine solche Konstruktion setzt voraus, dass stets beide Dichtsitze im geschlossenen Zustand des Einspritzventilgliedes dicht sind und dies auch über die Lebensdauer des Kraftstoffinjektors bzw. der Einspritzdüse, d. h. also auch über die sich während des Betriebs einstellenden Verschleißerscheinungen, gewährleistet bleibt. Sobald einer der beiden Dichtsitze undicht wird, kann Kraftstoff in unerwünschter Weise durch diesen undichten Dichtsitz zu den Einspritzöffnungen und damit in den Brennraum des zugehörigen Zylinders der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine gelangen.A Such a construction requires that always both sealing seats in closed state of the injection valve member are tight and this also about the Life of the fuel injector or injector, d. H. So also over which are during of operation adjusting wear, guaranteed remains. As soon as one of the two sealing seats leaks, fuel may leak in unwanted Through this leaky sealing seat to the injection ports and thus into the combustion chamber of the associated cylinder of the self-igniting Get internal combustion engine.

Das technische Problem liegt darin, dass beide Dichtsitze an ein und demselben nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilglied angeordnet sind. Dies bedeutet, dass die beiden Dichtsitze nicht unabhängig voneinander bewegt bzw. unabhängig voneinander mit unterschiedlichen Kräften beaufschlagt werden können. Die Verteilung einer insgesamt auf das nadelförmig ausgebildete Einspritzventilglied aufgebrachten Schließkraft auf die beiden Dichtsitze ergibt sich aus der Feingeometrie des Sitzes des Einspritzventilgliedes und der Feingeometrie des Sitzes in den das Einspritzventilglied umgebenden Düsenkörper des Kraftstoffinjektors sowie unter Berücksichtigung der Elastizität der Spitze des nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilgliedes und der Elastizität von dessen Sitz im Kraftstoffinjektor, so z. B. im Düsenkörper. Demzufolge reagiert die angesprochene Kraftverteilung auf die beiden Dichtsitze äußerst empfindlich auf Änderungen der oben dargelegten Feingeometrie. Dies kann im Extremfall dazu führen, dass bei einem teilweise verschlissenen Dichtsitz, insbesondere in Betriebsfällen mit geringer Gesamtschließkraft, diese vollständig auf nur noch einen der beiden Dichtsitze geleitet wird und der andere Dichtsitz folglich undicht wird. Geringfügige Unterschiede in der lokalen Verschleißfähigkeit des Düsenkörpers eines Kraftstoffinjektors können dieses Risiko weiterhin erhöhen.The technical problem is that both sealing seats on and the same needle-shaped trained injection valve member are arranged. This means, that the two sealing seats are not moved independently of each other or independently can be acted upon by different forces. The Distribution of a total of the needle-shaped injection valve member applied closing force on the two sealing seats results from the fine geometry of Seat of the injection valve member and the fine geometry of the seat in the nozzle body of the fuel injector surrounding the injection valve member as well as considering the elasticity the tip of the needle-shaped trained injection valve member and the elasticity of the Seat in the fuel injector, such. B. in the nozzle body. As a result, the responds addressed power distribution on the two sealing seats extremely sensitive on changes the fine geometry explained above. This can be the case in extreme cases to lead, that in a partially worn sealing seat, in particular in operating cases with low total closing force, this completely is passed on only one of the two sealing seats and the other Sealing seat is thus leaking. Minor differences in the local wear resistance of the nozzle body of a Fuel injector can continue to increase this risk.

DE 10 2004 013 600.9 bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen. Gemäß dieser Lösung umfasst ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen eine Ventilnadel, an der eine Ventildichtfläche ausgebildet ist. Mit dieser wirkt die Ventilnadel durch eine Längsbewegung mit einem Ventilsitz zusammen und gibt dabei entweder einen Kraftstofffluss zu wenigstens einer Einspritzöffnung frei oder unterbindet den Kraftstofffluss. Die Ventildichtfläche ist teilweise mit einer verschleißmindernden Beschichtung versehen. Der Ventilsitz gemäß dieser Lösung ist im Wesentlichen konisch geformt, wobei die Ventildichtfläche ebenfalls eine im Wesentlichen konisch gestaltete Form annimmt. DE 10 2004 013 600.9 refers to a fuel injection valve for internal combustion engines. According to this solution, a fuel injection valve for internal combustion engines comprises a valve needle on which a valve sealing surface is formed. With this, the valve needle cooperates by a longitudinal movement with a valve seat and thereby either releases a fuel flow to at least one injection port or prevents the fuel flow. The valve sealing surface is partially provided with a wear-reducing coating. The valve seat according to this solution is substantially conically shaped, wherein the valve sealing surface also assumes a substantially conical shape.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend wird ein Kraftstoffinjektor mit einem vorzugsweise nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilglied mit mindestens zwei Dichtsitzen vorgeschlagen, welche auch bei fortschreitendem Verschleiß der Dichtflächen dicht bleiben. Als Verschleißschutzschicht wird ein ausgezeichnete Abriebeigenschaften aufweisendes Material, so z. B. eine amorphe, diamantartige Kohlenstoffschicht eingesetzt. Unter Belastung wird die Verschleißschutzschicht aus diesem Material langsam durchgerieben, was an der Stelle erfolgt, an der die höchste Flächenpressung vorliegt. Dies ist im Allgemeinen an den Sitzkanten der Fall. Aufgrund des Umstandes, dass die Verschleißgeschwindigkeit des Gegenkörpers des nadelförmig ausgespritzten Einspritzventilgliedes, d. h. des Düsenkörpers, über den gesamten Sitzbereich hinweg nicht über einen längeren Zeit raum ungleichförmig bleibt, bildet sich ein Verschleißprofil heraus, bei dem das Maximum der Flächenpressung in einem Bereich liegt, innerhalb dessen die auf entsprechende Flächen des Einspritzventilgliedes aufgebrachte Verschleißschutzschicht noch intakt ist. In der Regel liegt das Flächenpressungsmaximum stets am Übergang zwischen einem noch intakten Bereich der Verschleißschutzschicht und einem bereits durchgeriebenen Bereich der Verschleißschutzschicht. Da sich ein solcher Übergang stets an beiden Sitzen in gleicher Weise ausbildet, wird sich an jeden der beiden Dichtsitze eines Doppelkegelsitzes ein solches Flächenpressungsmaximum ausbilden, so dass gewährleistet ist, dass die beiden Sitze eines Doppelkegelsitzes stets dichten. Sind die Dichtkräfte, mit denen das vorzugsweise nadelförmig ausgebildete Einspritzventilglied beaufschlagt wird, klein, wird das Einspritzventilglied genau in diesen beiden Übergangsbereichen zwischen intakter und bereits durchgeriebener Verschleißschutzschicht mit maximaler Flächenpressung auf der Innenseite eines Düsen- oder Injektorkörpers des Kraftstoffinjektors aufsitzen. Da jeder der beiden Dichtsitze eines Doppelkegelsitzes einen solchen Übergangsbereich aufweist, bleiben beide Dichtsitze des Doppelkegelsitzes über deren Lebensdauer dicht. Vorzugsweise werden die Dichtsitze des Doppelkegelsitzes so ausgelegt, dass über die angestrebte Lebensdauer des Kraftstoffinjektors bei der zu erwartenden Belastung auf keinem der beiden Sitze die Verschleißschutzschicht vollständig abgerieben wird.Following the solution proposed according to the invention, a fuel injector with a preferably needle-shaped injection valve member with at least two sealing seats is proposed, which remain tight even with progressive wear of the sealing surfaces. As a wear protection layer is an excellent Abriebeigenschaften exhibiting material, such. B. an amorphous, diamond-like carbon layer used. Under load, the wear protection layer of this material is slowly rubbed through, which takes place at the point at which the highest surface pressure is present. This is generally the case at the seat edges. Due to the fact that the wear rate of the counter body of the needle-injection molded injection valve member, ie the nozzle body over the entire seating area does not remain uneven over a longer period of time, a wear profile is formed, in which the maximum surface pressure is within a range within whose on the appropriate Flä Chen the injection valve member applied wear protection layer is still intact. As a rule, the surface pressure maximum is always at the transition between a still intact region of the wear protection layer and an already rubbed through region of the wear protection layer. Since such a transition always forms in the same way on both seats, such a surface pressure maximum will form on each of the two sealing seats of a double-cone seat, so that it is ensured that the two seats of a double-cone seat always seal. If the sealing forces, with which the preferably needle-shaped injection valve member is acted upon, are small, the injection valve member will rest precisely in these two transition regions between intact and already worn wear protection layer with maximum surface pressure on the inside of a nozzle or injector body of the fuel injector. Since each of the two sealing seats of a double-cone seat has such a transition region, both sealing seats of the double-cone seat remain tight over their service life. Preferably, the sealing seats of the double-cone seat are designed so that over the desired service life of the fuel injector in the expected load on neither seat the wear protection layer is completely rubbed off.

Gemäß eines weiteren Ausführungsbeispieles der vorgeschlagenen Erfindung kann diese auch an einem Kraftstoffinjektor eingesetzt werden, bei dem unter Hochdruck stehender Kraftstoff nur an einem von zwei ausgebildeten Dichtsitzen ansteht, wobei der andere Sitz nicht als Dichtsitz, sondern als Stützsitz dient.According to one another embodiment The proposed invention can also apply this to a fuel injector be used in the high-pressure fuel is present only at one of two trained sealing seats, wherein the other seat not as a sealing seat, but serves as a support seat.

Zeichnungdrawing

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.Based In the drawings, the invention will be described below in more detail.

Es zeigt:It shows:

1 einen Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor, 1 a longitudinal section through a fuel injector,

2 eine vergrößerte Darstellung des mit II bezeichneten Ausschnittes der Darstellung gemäß 1 im Bereich eines Doppelkegelsitzes, 2 an enlarged view of the designated II section of the illustration according to 1 in the area of a double cone seat,

3 einen Schnitt durch ein in seiner Schließstellung stehendes Einspritzventilglied mit Doppelsitz, 3 a section through a standing in its closed position injection valve member with double seat,

3.1 eine in vergrößertem Maßstab dargestellte Abwicklung des Einspritzventilgliedes zwischen den zwei Sitzen des Doppelkegelsitzes, einer Einspritzöffnung im Düsenkörper gegenüberliegend, 3.1 a developed on an enlarged scale development of the injection valve member between the two seats of the double-cone seat, an injection port in the nozzle body opposite,

4 einen Schnitt durch ein geringfügig ungleichmäßig verschlissenes Einspritzventilglied mit Doppelsitz in geschlossenem Zustand, 4 a section through a slightly unevenly worn injection valve member with double seat in the closed state,

5 ein Doppelkegelsitz an einem Einspritzventilglied, wobei die Flächen der beiden Sitze mit einer Verschleißschutzschicht versehen sind, 5 a double cone seat on an injection valve member, wherein the surfaces of the two seats are provided with a wear protection layer,

6 ein sich einstellendes Verschleißprofil sowohl an der Innenfläche eines Düsenkörpers als auch im Bereich der Dichtflächen der beiden Sitze des Doppelkegelsitzes und 6 a self-adjusting wear profile both on the inner surface of a nozzle body and in the region of the sealing surfaces of the two seats of the double-cone seat and

7 ein Einspritzventilglied im gebrauchten Zustand, welches mit geringer Schließkraft beaufschlagt ist und dargestellte Übergängen zwischen intakter und durchgeriebener Verschleißschutzschicht an beiden Sitzen des Doppelkegelsitzes. 7 an injection valve member in the used state, which is acted upon by a low closing force and illustrated transitions between intact and worn wear protection layer on both seats of the double-cone seat.

Ausführungsbeispieleembodiments

Der Darstellung gemäß 1 ist ein Längsschnitt durch einen Kraftstoffinjektor zu entnehmen. Der Kraftstoffinjektor 10 weist einen Injektorkörper 12 auf, in dem eine Bohrung 14 ausgebildet ist. Die Bohrung 14 wird am brennraumseitigen Ende von einem konischen Ventilsitz 16 begrenzt, von dem mehrere Einspritzöffnungen 18 ausgehen, die in Einbaulage in einen Brennraum der Brennkraftmaschine münden. In der Bohrung 14 ist ein kolbenförmig ausgebildetes Einspritzventilglied 20 längsverschiebbar angeordnet, wobei das Einspritzventilglied 20 an seinem Ventilsitz abgewandten Ende einen Führungsbereich 22 aufweist, mit dem es in einem entsprechenden Führungsabschnitt 24 der Bohrung 14 dichtend geführt ist. Ausgehend vom Führungsbereich 22 verjüngt sich das Einspritzventilglied 20 dem Ventilsitz 16 zu unter Bildung einer Druckstufe 26 und geht am ventilsitzseitigen Ende in eine im Wesentlichen konische Dichtfläche 28 über, mit der das Einspritzventilglied 20 mit dem Ventilsitz 16 zusammenwirkt. Zwischen der Wand der Bohrung 14 und dem Einspritzventilglied 20 ist zwischen dem Führungsbereich 22 und dem Ventilsitz 16 ein das Einspritzventilglied 20 umgebender Druckraum 30 ausgebildet, der auf Höhe der Druckstufe 26 radial erweitert ist. Der Druckraum 30 kann über einen im Injektorkörper 12 ausgebildeten Zulauf 32 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff befüllt werden. Der Darstellung gemäß 2 ist der in 1 mit II bezeichnete Ausschnitt in einem vergrößerten Maßstab zu entnehmen.The representation according to 1 is to take a longitudinal section through a fuel injector. The fuel injector 10 has an injector body 12 in which a hole 14 is trained. The hole 14 is at the combustion chamber end of a conical valve seat 16 limited, of which several injection ports 18 go out, which open in installation position in a combustion chamber of the internal combustion engine. In the hole 14 is a piston-shaped injection valve member 20 arranged longitudinally displaceable, wherein the injection valve member 20 remote from its valve seat end a guide area 22 having, in a corresponding guide section 24 the bore 14 is guided sealingly. Starting from the management area 22 the injection valve member tapers 20 the valve seat 16 to form a pressure stage 26 and goes at the valve seat side end in a substantially conical sealing surface 28 over, with the injection valve member 20 with the valve seat 16 interacts. Between the wall of the hole 14 and the injection valve member 20 is between the leadership area 22 and the valve seat 16 a the injection valve member 20 surrounding pressure chamber 30 trained, the height of the pressure level 26 is radially expanded. The pressure room 30 can have one in the injector body 12 trained inlet 32 be filled with high pressure fuel. The representation according to 2 is the in 1 To refer to II section in an enlarged scale.

In 2 ist ein Einspritzventilglied 20 mit seinem brennraumseitigen Ende dargestellt. Das bevorzugt nadelförmig ausgebildete Einspritzventilglied 20 umfasst einen Doppelsitz 40, welcher einen ersten Sitz 44 und einen zweiten Sitz 46 aufweist, die durch eine Ringnut 42 voneinander getrennt sind. Das Einspritzventilglied gemäß 2 ist im Halbschnitt dargestellt, da es symmetrisch zur Symmetrieachse 48 ausgebildet ist. Bezugszeichen 26 bezeichnet die Druckstufe des Einspritzventilgliedes 20. Sowohl der erste Sitz 44 des Doppelsitzes 40 als auch der zweite Sitz 46 des Doppelsitzes 40 wirken mit einer Innendichtfläche 56 des Injektorkörpers 12 bzw. eines Düsenkörpers zusammen. Ein abgedichteter Raum 54, von dem aus mehrere Einspritzöffnungen 18 in den Brennraum der Brennkraftmaschine münden, ist durch den zweiten Sitz 46 des Doppelsitzes 40 verschlossen. Ein unter hohem Kraftstoffdruck stehender Raum ist durch Bezugszeichen 50 angedeutet und durch den ersten Sitz 44 des Doppelsitzes 40 von der Ringnut 42 getrennt. Die Räume 50 und 54 stehen beide unter Hochdruck aufgrund einer beidseitigen Versorgung mit Kraftstoff bei der hier vorgestellten Einspritzvorrichtung. Ein Raum 52, der identisch mit der Ringnut 42 ist, ist durch die Sitze 44, 46 des Doppelsitzes 40 abgedichtet.In 2 is an injection valve member 20 shown with its combustion chamber end end. The preferably needle-shaped injection valve member 20 includes a double seat 40 which is a first seat 44 and a second seat 46 that passes through an annular groove 42 are separated from each other. To be there injection valve member according to 2 is shown in half section, as it is symmetrical to the axis of symmetry 48 is trained. reference numeral 26 denotes the pressure level of the injection valve member 20 , Both the first seat 44 of the double seat 40 as well as the second seat 46 of the double seat 40 act with an inner sealing surface 56 of the injector body 12 or a nozzle body together. A sealed room 54 , from which several injection openings 18 into the combustion chamber of the internal combustion engine is through the second seat 46 of the double seat 40 locked. A space under high fuel pressure is indicated by reference numerals 50 indicated and by the first seat 44 of the double seat 40 from the ring groove 42 separated. The rooms 50 and 54 Both are under high pressure due to a two-sided supply of fuel in the injection device presented here. A room 52 , which is identical to the ring groove 42 is through the seats 44 . 46 of the double seat 40 sealed.

Der Darstellung gemäß 3 ist ein Schnitt durch ein in seiner Schließstellung stehendes Einspritzventilglied mit Doppelsitz zu entnehmen.The representation according to 3 is to take a section through a standing in its closed position injection valve member with double seat.

Das Einspritzventilglied 20 ist symmetrisch bezüglich seiner Symmetrieachse 48 aufgebaut und umfasst die Ringnut 42, die vom ersten Sitz 44 und vom zweiten Sitz 46 des Doppelsitzes 40 begrenzt ist. Die Ringnut 42 liegt einer Einspritzöffnung 18 gegenüber, die in der Wand des Injektorkörpers 12 bzw. des Düsenkörpers ausgeführt ist.The injection valve member 20 is symmetrical with respect to its axis of symmetry 48 constructed and includes the annular groove 42 from the first seat 44 and from the second seat 46 of the double seat 40 is limited. The ring groove 42 lies an injection opening 18 opposite, in the wall of the injector body 12 or the nozzle body is executed.

3.1 ist eine im Maßstab 50:1 überhöhte Darstellung des Spalts zwischen dem Doppelsitz und der Innenfläche des Injektorkörpers bzw. des Düsenkörpers zu entnehmen. Die Ringnut 42 hat in der Darstellung gemäß 3.1 infolge der Überhöhung ein stark verzerrtes Aussehen. 3.1 is an elevated in scale 50: 1 representation of the gap between the double seat and the inner surface of the injector body or the nozzle body can be seen. The ring groove 42 has in the presentation according to 3.1 as a result of the elevation, a severely distorted appearance.

Der Darstellung gemäß 3.1 ist zu entnehmen, dass der erste Sitz 44 und der zweite Sitz 46 des Doppelsitzes 40 sich in Anlage an einer Innendichtfläche 56 des Injektorkörpers 12 bzw. des Düsenkörpers befinden. Durch den ersten Sitz 44 ist der unter hohem Kraftstoffdruck stehende Raum 50 von der Ringnut 42 getrennt. Die Ringnut 42 ist von einem abgedichteten Bereich 54 am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers 12 durch den ebenfalls in seine Schließstellung gestellten zweiten Sitz 46 des Doppelsitzes 40 getrennt. Die Einspritzöffnung 18 im Injektorkörper 12 ist daher vollständig vom unter Hochdruck stehenden Kraftstoff abgetrennt, so dass kein Kraftstoff in den Brennraum der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine gelangen kann.The representation according to 3.1 it can be seen that the first seat 44 and the second seat 46 of the double seat 40 in contact with an inner sealing surface 56 of the injector body 12 or of the nozzle body. Through the first seat 44 is the space under high fuel pressure 50 from the ring groove 42 separated. The ring groove 42 is from a sealed area 54 at the combustion chamber end of the nozzle body 12 by the also in its closed position asked second seat 46 of the double seat 40 separated. The injection port 18 in the injector body 12 is therefore completely separated from the fuel under high pressure, so that no fuel can get into the combustion chamber of the self-igniting internal combustion engine.

Der Darstellung gemäß 4 ist ein Schnitt durch ein geringfügig ungleichmäßig abgenutztes Einspritzventilglied mit Doppelsitz im geschlossenen Zustand zu entnehmen.The representation according to 4 is a section through a slightly unevenly worn injection valve member with double seat in the closed state refer.

Bei fortschreitendem Betrieb des Einspritzventilgliedes 20 des Kraftstoffinjektors 10 bilden sich an der Innendichtfläche 56 des Düsenkörpers 12 zur Geometrie des ersten Sitzes 44 und des zweiten Sitzes 46 des Doppelsitzes 40 korrespondierende Anlageflächen, in der Darstellung gemäß 4 schematisch und stark vergrößert dargestellt. Aufgrund fortschreitenden Verschleißes zwischen der Innendichtfläche 56 und dem ersten Sitz 44 sowie dem zweiten Sitz 46 unterscheidet sich der geschlossene Zustand gemäß 4 vom in 3.1 dargestellten geschlossenen Zustand des Einspritzventilgliedes 20 im neuen Zustand.As the injection valve member progresses 20 of the fuel injector 10 form on the inner sealing surface 56 of the nozzle body 12 to the geometry of the first seat 44 and the second seat 46 of the double seat 40 Corresponding contact surfaces, in the illustration according to 4 shown schematically and greatly enlarged. Due to progressive wear between the inner sealing surface 56 and the first seat 44 as well as the second seat 46 the closed state differs according to 4 from in 3.1 illustrated closed state of the injection valve member 20 in the new condition.

Der in der Darstellung gemäß 4 geringfügig ungleichmäßig dargestellte Doppelsitz 40 kann bei ungleichmäßigem Verschleißverhalten an einem seiner Dichtsitze 44 oder 46 undicht werden. Ursache kann z. B. eine leicht unterschiedliche Verschleißfestigkeit des Injektorkörpers 12 bzw. des Düsenkörpers im Bereich der Dichtsitze 44 und 46 sein.In the illustration according to 4 slightly unevenly displayed double seat 40 can cause uneven wear on one of its sealing seats 44 or 46 be leaking. Cause can z. B. a slightly different wear resistance of the injector body 12 or of the nozzle body in the region of the sealing seats 44 and 46 be.

5 zeigt den erfindungsgemäß vorgeschlagenen Doppelsitz des Einspritzventilgliedes, an dessen beiden Sitzen jeweils eine Verschleißschutzschicht aufgebracht ist. Der Darstellung gemäß 5 ist entnehmbar, dass eine erste Dichtfläche 45 am ersten Dichtsitz 44 mit einer ersten Verschleißschutzschicht 58 versehen ist. Gleiches gilt für eine zweite Dichtfläche 47 im Bereich des zweiten Sitzes 46. Unter erster Verschleißschutzschicht 58 und zweiter Verschleißschutzschicht 16 werden nachfolgend die Bereiche ein und derselben Verschleißschutzschicht verstanden, die im Bereich des Doppelsitzes 40 an der ersten Dichtfläche 45 und an der zweiten Dichtfläche 47 ausgebildet sind. Aus fertigungstechnischen Gründen wird der Doppelsitz 40 in einem Arbeitsgang mit einer Verschleißschutzschicht beschichtet. 5 shows the inventively proposed double seat of the injection valve member, at the two seats in each case a wear protection layer is applied. The representation according to 5 is removable, that a first sealing surface 45 at the first sealing seat 44 with a first wear protection layer 58 is provided. The same applies to a second sealing surface 47 in the area of the second seat 46 , Under first wear protection layer 58 and second wear protection layer 16 In the following, the areas of the same wear protection layer will be understood as those in the region of the double seat 40 at the first sealing surface 45 and at the second sealing surface 47 are formed. For technical reasons, the double seat 40 coated in one operation with a wear protection layer.

Die Verschleißschutzschichten 58 bzw. 60 des Doppelsitzes 40 werden bevorzugt mit einem abriebfesten Material, z. B. amorphes, diamantartiges Kohlenstoffmaterial, beschichtet. Aufgabe dieser Verschleißschutzschichten 58 und 60 ist es, die Verschleißgeschwindigkeit in der Dichtfläche 56 des Injektorkörpers 12 bzw. des Düsenkörpers stark zu reduzieren gegenüber jener Verschleißgeschwindigkeit, die sich ohne das Vorhandensein dieser Verschleißschutzschichten 58 und 60 einstellen würde. Im in 5 dargestellten neuen Zustand des Einspritzventilgliedes 20 stehen die Spitzen der ersten Verschleißschutzschicht 58 und der zweiten Verschleißschutzschicht 60, die den ersten Sitz 44 und den zweiten Sitz 46 bilden, an der Innendichtfläche 56 des Injektorkörpers 12 bzw. des Düsenkörpers an und dichten die Einspritzöffnung 18 gegen das hohe Kraftstoffdruckniveau ab.The wear protection layers 58 respectively. 60 of the double seat 40 are preferred with an abrasion resistant material, for. B. amorphous, diamond-like carbon material, coated. Task of these wear protection layers 58 and 60 it is the wear rate in the sealing surface 56 of the injector body 12 or the nozzle body to reduce greatly compared to that wear rate, which without the presence of these wear protection layers 58 and 60 would set. Im in 5 illustrated new state of the injection valve member 20 stand the tips of the first wear protection layer 58 and the second wear protection layer 60 that the first seat 44 and the second seat 46 form, at the inner sealing surface 56 of the injector body 12 or of the nozzle body and seal the injection opening 18 against the high fuel pressure level.

Aus der Darstellung gemäß 6 geht ein sich einstellendes Verschleißprofil sowohl an der Innendichtfläche des Injektorkörpers bzw. Düsenkörpers als auch an den Dichtflächen des Einspritzventilgliedes im Bereich des Doppelsitzes näher hervor.From the illustration according to 6 comes in itself adjusting wear profile both on the inner sealing surface of the injector body or nozzle body and on the sealing surfaces of the injection valve member in the region of the double seat in more detail.

In der Darstellung gemäß 6 sind in der Innendichtfläche 56 des Injektorkörpers 12 bzw. des Düsenkörpers Vertiefungen 64 zu erkennen, welche der erste Sitz 44 und der zweite Sitz 46 des Doppelsitzes 40 in der Innendichtfläche 56 im Laufe des Betriebes eingeprägt haben. Die Geometrie der Vertiefungen 64 bildet sich korrespondierend zur Geometrie des ersten Sitzes 44 bzw. des zweiten Sitzes 46 des Doppelsitzes 40 aus. Die Vertiefungen 64 an der Innendichtfläche 56 des Injektorkörpers 12 bzw. des Düsenkörpers können auch ein anderes Aussehen haben wie in 6 dargestellt. Mit den Vertiefungen 64 ist das Verschleißprofil angedeutet, welches sich an der Innendichtfläche 56 im Laufe des Betriebs des Kraftstoffinjektors einstellt.In the illustration according to 6 are in the inner sealing area 56 of the injector body 12 or the nozzle body depressions 64 to recognize which is the first seat 44 and the second seat 46 of the double seat 40 in the inner sealing surface 56 imprinted in the course of operation. The geometry of the depressions 64 forms corresponding to the geometry of the first seat 44 or the second seat 46 of the double seat 40 out. The wells 64 at the inner sealing surface 56 of the injector body 12 or the nozzle body can also have a different appearance as in 6 shown. With the wells 64 is the wear profile indicated, which is on the inner sealing surface 56 in the course of operation of the fuel injector.

Das Einspritzventilglied 20 zeigt das Verschleißprofil 62 an seiner ersten Dichtfläche 45 bzw. an seiner zweiten Dichtfläche 47, welches durch einen abriebbehafteten Bereich 66 unmittelbar neben den Sitzkanten des ersten Sitzes 44 und des zweiten Sitzes 46 charakterisiert ist. An den abriebbehafteten Bereichen 66 der ersten Dichtfläche 45 und der zweiten Dichtfläche 47 ist die jeweilige erste oder zweite Verschleißschutzschicht 58 bzw. 60 abgetragen, wobei die erste Verschleißschutzschicht 58 und die zweite Verschleißschutzschicht 60 jeweils Teile ein und derselben Verschleißschutzschicht im Bereich des Doppelsitzes 40 darstellen. Die Verschleißschutzschichten 58 bzw. 60 an der ersten Dichtfläche 45 bzw. an der zweiten Dichtfläche 47 sind jedoch nicht vollständig abgetragen, sondern bilden an den Übergangsstellen 74 bzw. 76 eine Dichtkante 68 nach Verschleiß des ersten Sitzes 44 bei sich einstellendem Verschleiß des ersten Sitzes 44 sowie bei sich einstellendem Verschleiß des zweiten Sitzes 46 eine Dichtkante 70.The injection valve member 20 shows the wear profile 62 at its first sealing surface 45 or on its second sealing surface 47 passing through an abraded area 66 immediately next to the seat edges of the first seat 44 and the second seat 46 is characterized. At the abraded areas 66 the first sealing surface 45 and the second sealing surface 47 is the respective first or second wear protection layer 58 respectively. 60 removed, with the first wear protection layer 58 and the second wear protection layer 60 in each case parts of the same wear protection layer in the region of the double seat 40 represent. The wear protection layers 58 respectively. 60 at the first sealing surface 45 or on the second sealing surface 47 However, they are not completely eroded but form at the crossing points 74 respectively. 76 a sealing edge 68 after wear of the first seat 44 at self-adjusting wear of the first seat 44 as well as self-adjusting wear of the second seat 46 a sealing edge 70 ,

Demzufolge bildet sich ein Verschleißprofil 62 am Einspritzventilglied 20 und ein Verschleißprofil 64 an der Innendichtfläche 56, in 6 durch die Vertiefungen dargestellt, bei dem zwei Maxima 72 der Flächenpressung (vgl. Darstellung gemäß 7) entstehen, deren erstes in einem Bereich liegt, in dem die erste Verschleißschutzschicht 58 des ersten Sitzes 44 noch intakt ist und deren zweites in einem Bereich liegt, in dem die zweite Verschleißschutzschicht 60 des zweiten Sitzes 46 des Einspritzventilgliedes 20 noch intakt ist. Das Verschleißprofil 64 des Doppelsitzes 40 weist an den Dichtflächen 45 bzw. 47 daher neue Dichtkanten 68 bzw. 70 auf, die durch die Übergänge 74 bzw. 76 zwischen den intakten und bereits abgeriebenen Bereichen der Verschleißschutzschichten 58, 60 des Doppel sitzes 40 liegen. Derartige Übergänge 72 bzw. 74 bilden sich an beiden Sitzen 44, 46 des Doppelsitzes 40 in gleicher Weise aus, so dass sich an jedem der beiden Sitze 44, 46 ein Flächenpressungsmaximum 72, wie in 7 dargestellt, ausbildet.As a result, a wear profile is formed 62 at the injection valve member 20 and a wear profile 64 at the inner sealing surface 56 , in 6 represented by the depressions, in which two maxima 72 the surface pressure (see illustration according to 7 ), the first of which lies in an area in which the first wear protection layer 58 of the first seat 44 is still intact and the second is in an area where the second wear protection layer 60 of the second seat 46 of the injection valve member 20 still intact. The wear profile 64 of the double seat 40 points to the sealing surfaces 45 respectively. 47 therefore new sealing edges 68 respectively. 70 on through the transitions 74 respectively. 76 between the intact and already abraded areas of wear protection layers 58 . 60 of the double seat 40 lie. Such transitions 72 respectively. 74 form on both seats 44 . 46 of the double seat 40 in the same way, so that at each of the two seats 44 . 46 a surface pressure maximum 72 , as in 7 shown, trains.

7 ist ein Einspritzventilglied entnehmbar, welches unter geringer Schließkraft in seinen Schließzustand gestellt ist. 7 is an injection valve member removed, which is placed under low closing force in its closed state.

Aus der Darstellung gemäß 7 ist entnehmbar, dass der erste Sitz 44 und der zweite Sitz 46 des Doppelsitzes 40 nunmehr die Dichtkante 68 nach Verschleiß der Verschleißschutzschicht 58 bzw. die zweite Dichtkante 70 nach Verschleiß der zweiten Verschleißschutzschicht 60 ausbilden. An den Übergängen 74 bzw. 76 zwischen den intakten und den bereits abgeriebenen Bereichen der Verschleißschutzschichten 58, 60 stellt sich das Maximum 72 der Flächenpressung zwischen dem Einspritzventilglied 20 und der Innendichtfläche 56 des Injektorkörpers 12 bzw. des Düsenkörpers ein. Aus der Darstellung gemäß 7 ist entnehmbar, dass die Einspritzöffnung 18, die gegenüber der Ringnut 42 des Einspritzventilgliedes 20 durch die erste Dichtkante 68 des ersten Sitzes 44 gegen den mit unter hohem Druck stehenden, kraftstoffbeaufschlagten Bereich 50 abgedichtet ist. Die Abdichtwirkung wird durch das Maximum 72 der Flächenpressung am Übergang zwischen dem abriebbehafteten Bereich 66 der ersten Dichtfläche 45 erreicht. Aufgrund des in seiner Dichtposition befindlichen ersten Sitzes 44 ist die Ringnut 42 gegen den Hochdruckbereich 50 abgedichtet. Durch den zweiten Sitz 46 des Doppelsitzes 40 ist hingegen der hochdruckführende Raum 54 gegen die Ringnut 42 abgedichtet. Das Maximum 72 der Flächenpressung des zweiten Sitzes 46 liegt am Übergang 76 zwischen dem abriebbehafteten Bereich 66 der zweiten Dichtfläche 47 des zweiten Sitzes 46. Hier bildet sich die zweite Dichtkante 70, die die Ringnut 42 gegen Hochdruck abdichtet, nach Verschleiß der zweiten Verschleißschutzschicht 60. Aus der Darstellung gemäß 7 geht hervor, dass sich die beiden neuen Dichtkanten 68 bzw. 70 nach Verschleiß stets an beiden Sitzen 44, 46 des Doppelsitzes 40 gleichermaßen ausbilden, so dass die Abdichtwirkung durch das sich an diesen Dichtkanten 68, 70 einstellende Maximum 72 der Flächenpressung zwischen dem Einspritzventilglied 20 und der Innendichtfläche 56 des Injektorkörpers 12 bzw. Düsenkörpers ausbildet. Bei kleinen Dichtkräften liegt das Einspritzventilglied 20 genau in diesen beiden Bereichen, an welchen sich die Maxima 72 der Flächenpressung am Injektorkörper 12 bzw. Düsenkörper ausbilden, auf. Da jeder der beiden Sitze 44 bzw. 46 einen solchen Bereich aufweist, bleiben beide Sitze 44, 46 des Doppelsitzes 40 über die Lebensdauer des Kraftstoffinjektors 10 dauerhaft dicht.From the illustration according to 7 is removable, that the first seat 44 and the second seat 46 of the double seat 40 now the sealing edge 68 after wear of the wear protection layer 58 or the second sealing edge 70 after wear of the second wear protection layer 60 form. At the crossings 74 or 76 between the intact and the already abraded areas of wear protection layers 58 . 60 the maximum arises 72 the surface pressure between the injection valve member 20 and the inner sealing surface 56 of the injector body 12 or of the nozzle body. From the illustration according to 7 is removable, that the injection opening 18 facing the ring groove 42 of the injection valve member 20 through the first sealing edge 68 of the first seat 44 against the high pressure, fuel loaded area 50 is sealed. The sealing effect is by the maximum 72 the surface pressure at the transition between the abraded area 66 the first sealing surface 45 reached. Due to the first seat in its sealing position 44 is the ring groove 42 against the high pressure area 50 sealed. Through the second seat 46 of the double seat 40 is the high-pressure room 54 against the ring groove 42 sealed. The maximum 72 the surface pressure of the second seat 46 is at the transition 76 between the abraded area 66 the second sealing surface 47 of the second seat 46 , Here, the second sealing edge forms 70 that the annular groove 42 seals against high pressure, after wear of the second wear protection layer 60 , From the illustration according to 7 shows that the two new sealing edges 68 respectively. 70 after wear always on both seats 44 . 46 of the double seat 40 alike form, so that the sealing effect by the at these sealing edges 68 . 70 setting maximum 72 the surface pressure between the injection valve member 20 and the inner sealing surface 56 of the injector body 12 or nozzle body forms. For small sealing forces, the injection valve member is located 20 exactly in these two areas, at which the maxima 72 the surface pressure on the injector body 12 or form nozzle body, on. Because each of the two seats 44 respectively. 46 has such an area, both seats remain 44 . 46 of the double seat 40 over the life of the fuel injector 10 permanently tight.

Claims

Fuel injector ( 10 ) for internal combustion engines with an injection valve member ( 20 ), on which at least one sealing surface ( 45 . 47 ) is formed, with which the injection valve member ( 20 ) by a longitudinal movement with at least one valve seat ( 44 . 46 ) and thereby a fuel flow to at least one injection port ( 18 ) releases or closes and the at least one sealing surface ( 45 . 47 ) with a wear protection layer ( 58 . 60 ), characterized in that at the injection valve member ( 20 ) a double seat ( 40 ) with a first seat ( 44 ) at a first sealing surface ( 45 ) and a second seat ( 46 ) on a second sealing surface ( 47 ) is executed, wherein the sealing surfaces ( 45 . 47 ) each with a wear protection layer ( 58 . 60 ) are provided.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the wear protection layers ( 58 . 60 ) are made as layers of amorphous, diamond-like carbon.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that in the mint condition of the injection valve member ( 20 ) the first wear protection layer ( 58 ) the first sealing surface ( 45 ) completely and the second wear protection layer ( 60 ) the second sealing surface ( 47 completely covered.

Fuel injector according to claim 3, characterized in that during the life of the injection valve member ( 20 ) at the first sealing surface ( 45 ) and at the second sealing surface ( 47 ) areas subject to attrition ( 66 ), where the respective wear protection layers ( 58 . 60 ) are worn away.

Fuel injector according to claims 3 and 4, characterized in that during the operation of the injection valve member ( 20 ) at this a wear profile ( 64 ) with a first crossing point ( 74 ) at the first sealing surface ( 451 between the abraded area ( 66 ) and the first wear protection layer ( 58 ) and a second crossing point ( 76 ) on the second sealing surface ( 47 ) between the abraded area ( 66 ) and the second wear protection layer ( 60 ) trains.

Fuel injector according to claim 5, characterized in that maxima ( 72 ) the surface pressure between injection valve member ( 20 ) and inner sealing surface ( 56 ) of the injector body ( 12 ) at the first crossing point ( 74 ) and at the second crossing point ( 76 ) lie.

Fuel injector according to one or more of the preceding claims, characterized in that a space under high pressure level ( 50 ) of the fuel injector ( 10 ) through the first seat ( 44 ) against an annular groove ( 42 ) of the injection valve member ( 20 ) and another pressurized space ( 54 ) at the combustion chamber end of the fuel injector ( 10 ) through the second seat ( 46 ) against the annular groove ( 42 ) are sealed.

Fuel injector according to claim 7, characterized in that the further high-pressure space ( 54 ) is formed by a closed dead volume of fuel.

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the first wear protection layer ( 58 ) and the second wear protection layer ( 60 ) Are parts of one and the same wear protection layer, which in the region of a double seat ( 40 ) on the sealing surfaces ( 45 . 47 ) is applied.