DE102005062549A1 - Fuel injector for internal combustion engine has control valve fully integrated into fuel injector, high pressure fuel storage device connected to control chamber and integrated into fuel injector - Google Patents
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Abstract
Description
Stand der TechnikState of technology
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zum Herstellen eines Steuerventils für einen Kraftstoffinjektor nach dem Oberbegriff des nebengeordneten Anspruchs.The The invention relates to a fuel injector for an internal combustion engine The preamble of claim 1. The invention is further a method of manufacturing a control valve for a Fuel injector according to the preamble of the independent claim.
Vom Markt her sind Common-Rail-Kraftstoffinjektoren bekannt. Diese kommen beispielsweise bei Brennkraftmaschinen für Kraftfahrzeuge zum Einsatz. Bei solchen Einspritzsystemen wird der Kraftstoff von einer Hochdruckpumpe in einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher („Rail") gefördert, an den mehrere Kraftstoffinjektoren angeschlossen sind. Diese spritzen den Kraftstoff direkt in einen ihnen jeweils zugeordneten Brennraum ein.from Market ago, common rail fuel injectors are known. These are coming For example, in internal combustion engines for motor vehicles used. In such injection systems, the fuel is from a high pressure pump in a high-pressure fuel storage ("Rail") promoted to the multiple fuel injectors are connected. These inject the fuel directly into one each associated combustion chamber.
Zur Steuerung eines Kraftstoffinjektors verfügt ein solcher über ein magnetisch betätigtes Steuerventil, welches seitlich oder oberhalb am Kraftstoffinjektor an dessen vom Brennraum abgewandtem Ende angebracht ist. Bei geöffnetem Magnetventil wird ein Steuerraum, der von einer Düsennadel des Kraftstoffinjektors begrenzt wird, mit einem Niederdruckbereich verbunden, wodurch der Druck in dem Steuerraum absinkt, was wiederum zu einem Öffnen der Düsennadel führt. Als Ventilelement des Steuerventils kommt üblicherweise eine Ventilkugel zum Einsatz.to Control of a fuel injector has such an over magnetically actuated Control valve, which is laterally or above the fuel injector is attached to its end facing away from the combustion chamber. When open Solenoid valve becomes a control chamber, which is from a nozzle needle of the fuel injector is limited, with a low pressure area connected, whereby the pressure in the control room decreases, which in turn to open the nozzle needle leads. As a valve element of the control valve usually comes a valve ball for use.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Kraftstoffinjektor zu schaffen, welcher kompakt und preiswert ist und eine lange Lebensdauer aufweist. Außerdem soll die Einspritzung sehr exakt gesteuert werden können.task the present invention is to provide a fuel injector, which is compact and inexpensive and has a long life. Furthermore the injection should be controlled very precisely.
Offenbarung der Erfindungepiphany the invention
Diese Aufgabe wird durch einen Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Eine weitere Lösungsmöglichkeit ist in dem im nebengeordneten Anspruch genannten Herstellungsverfahren angegeben. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind in Unteransprüchen genannt. Wichtige Merkmale der Erfindung sind ferner in der Beschreibung und der Zeichnung aufgeführt. Dabei sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die genannten Merkmale auch in ganz unterschiedlichen Kombinationen für die Erfindung wesentlich sein können, ohne dass hierauf jeweils explizit hingewiesen wird.These Task is performed by a fuel injector with the characteristics of Claim 1 solved. A further solution is in the manufacturing method mentioned in the independent claim specified. Advantageous developments of the inventions are in dependent claims called. Important features of the invention are further in the description and the drawing. It should be noted at this point that said Features also in very different combinations for the invention can be essential without being explicitly pointed out.
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Durch die Integration des Steuerventils in den Kraftstoffinjektor ist es möglich, den Abstand zwischen dem Steuerraum und einer Einspritzdüse des Kraftstoffinjektors zu minimieren. Dies gestattet wiederum den Einsatz einer sehr kurzen, wenig nachgiebigen Düsennadel beziehungsweise eines kurzen, auf die Düsennadel wirkenden Schließkolben, was eine direkte Steuerung des Einspritzvorgangs ermöglicht. Durch die Integration des Steuerventils in den Kraftstoffinjektor baut dieser insgesamt kompakt. Außerdem wird die bisher am vom Brennraum abgewandten Ende des Kraftstoffinjektors vorhandene Massenanhäufung reduziert bzw. ganz vermieden, was die Belastung des Kraftstoffinjektors aufgrund von Motorvibrationen reduziert. Darüber hinaus sind dadurch, dass am abragenden Ende des Kraftstoffinjektors kein Steuerventil mehr vorhanden ist, die Freiheitsgrade für die Anordnung eines Hochdruckanschlusses und eines Niederdruckanschlusses größer.By the integration of the control valve in the fuel injector is it is possible the distance between the control chamber and an injection nozzle of the fuel injector to minimize. This in turn allows the use of a very short, little yielding nozzle needle or a short, acting on the nozzle needle closing piston, which allows a direct control of the injection process. By integrating the control valve in the fuel injector builds this compact overall. In addition, the so far on the Combustion chamber remote end of the fuel injector reduces existing mass accumulation or completely avoided what the load of the fuel injector due to Motor vibrations reduced. About that In addition, the fact that at the projecting end of the fuel injector no control valve is available, the degrees of freedom for the arrangement a high pressure port and a low pressure port larger.
Unter dem Begriff der vollständigen Integration des Steuerventils in den Kraftstoffinjektor wird dabei verstanden, dass das Steuerventil einschließlich Ventilelement und Betätigungsaktor vollständig innerhalb des Gehäuses des Kraftstoffinjektors liegt.Under the concept of complete Integration of the control valve in the fuel injector is thereby understood that the control valve including valve element and Betätigungsaktor Completely inside the case the fuel injector is located.
Aufgrund der Integration des Steuerventils in den Kraftstoffinjektor ist es möglich, einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher, der mit dem Steuerraum verbunden ist, ebenfalls in den Kraftstoffinjektor zu integrieren. Ein entsprechender Kraftstoff-Hochdruckspeicher im Sinne eines „Common-Rails", an den sämtliche Kraftstoffinjektoren der Brennkraftmaschine angeschlossen sind, ist daher nicht mehr erforderlich. Hierdurch wird eine Kosteneinsparung erzielt und der Einbau des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors vereinfacht. Durch den geringeren Abstand zwischen Steuerraum und dem Volumen des Kraftstoff-Hochdruckspeichers werden ferner zum einen starke Druckabsenkungen zum Anfang einer Einspritzung vermieden, und zum anderen dient der Kraftstoff-Hochdruckspeicher am Ende einer Einspritzung als Dämpfungsvolumen. Insgesamt werden hierdurch Druckschwingungen im Hochdruck-Fluidsystem reduziert und damit die mechanischen Beanspruchungen an hochdruckbelasteten Bauteilen des Kraftstoffinjektors verringert.by virtue of the integration of the control valve in the fuel injector is it is possible a high pressure fuel storage connected to the control room is to also integrate into the fuel injector. An appropriate one High-pressure fuel storage in the sense of a "common rail" to which all Fuel injectors are connected to the internal combustion engine, is therefore no longer required. This will be a cost savings achieved and simplifies the installation of the fuel injector according to the invention. Due to the smaller distance between the control room and the volume of the high-pressure fuel storage are also on the one hand strong pressure drops to the beginning of an injection avoided, and on the other serves the high-pressure fuel storage at the end of an injection as a damping volume. Overall, this pressure oscillations in the high-pressure fluid system reduces and thus the mechanical stresses on high pressure loaded Reduced components of the fuel injector.
Um das Steuerventil in den Kraftstoffinjektor vollständig integrieren zu können, ist eine Miniaturisierung des Steuerventils erforderlich. Diese kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass das Steuerventil einen mehrteiligen Grundkörper aufweist, welcher einen eine Ventilnadel bereichsweise aufnehmenden Ventilkörper und ein vorzugsweise plattenförmiges Dichtelement mit einem Dichtsitz für die Ventilnadel umfasst. Hierdurch wird ein innenliegender Dichtsitz und eine entsprechende innenliegende Bearbeitung des Dichtsitzes vermieden. Statt dessen ist der Dichtsitz von außen zugänglich und kann einfach und trotz geringer Abmessungen mit hoher Präzision hergestellt werden.In order to fully integrate the control valve in the fuel injector, a miniaturization of the control valve is required. This can for example be achieved in that the control valve has a multi-part body, which comprises a valve needle receiving a valve body and a partially plate-shaped sealing element with a sealing seat for the valve needle. As a result, an internal sealing seat and a corresponding internal processing of the sealing seat is avoided. Instead, the sealing seat is accessible from the outside and can easily and despite small dimensions with high precision.
Dabei wird besonders bevorzugt, wenn der Ventilkörper und das Dichtelement aus einem einstückigen Rohteil durch Trennen hergestellt sind. Beispielsweise kann zunächst das Rohteil vorbehandelt, beispielsweise einer Wärmebehandlung unterzogen werden, dann kann die Trennung des Rohteils in einen Ventilkörper und ein Dichtelement erfolgen, danach werden an dem Dichtelement der Dichtsitz und in den Ventilkörper eine Ventilnadelführung eingearbeitet, und schließlich werden Ventilkörper und Dichtelement an der Trennstelle wieder zusammengefügt. Damit kann eine sehr hohe Positioniergenauigkeit zwischen Ventilkörper und Dichtelement in Einbaulage erzielt werden. Auf den Einsatz von Positionierstiften oder Zentrierhülsen kann verzichtet werden. Eine auch bei hohen Drücken gute Fluidabdichtung wird so auch bei dem erfindungsgemäß miniaturisierten Steuerventil ermöglicht.there is particularly preferred when the valve body and the sealing element a one-piece Blank are made by cutting. For example, first the Pre-treated blank, for example, be subjected to a heat treatment, then the separation of the blank into a valve body and a sealing element take place, then be on the sealing element of the Sealing seat and into the valve body a valve needle guide incorporated, and finally become valve bodies and sealing element reassembled at the separation point. In order to can be a very high positioning accuracy between the valve body and Sealing element can be achieved in the installed position. On the use of positioning pins or centering sleeves can be dispensed with. A good fluid seal even at high pressures will do so also in the case of the miniaturized control valve according to the invention allows.
Erfolgt die Trennung des Rohteils in Ventilkörper und Dichtelement durch Drahterosion, können spezielle Positionierabschnitte am Dichtelement realisiert werden, welche die Positionierung des Dichtelements zum Ventilkörper präzise ermöglichen. Erfolgt das Trennen beispielsweise durch Brechen, indem in das Rohteil zunächst eine seitliche Kerbe eingebracht und an dieser das Rohteil dann gebrochen wird, reichen die Bruchflächen zur Positionierung des Dichtelements relativ zum Ventilkörper aus.He follows the separation of the blank in the valve body and sealing element Wire erosion, special can Positioning be realized on the sealing element, which allow precise positioning of the sealing element to the valve body. Is the separation for example, by breaking, by first in the blank a inserted lateral notch and at this the blank is then broken, reach the fractured surfaces for positioning the sealing element relative to the valve body.
Wenn das Steuerventil einen mehrteiligen Grundkörper aufweist und damit der Dichtsitz zur Bearbeitung gut zugänglich ist, können unterschiedliche besonders vorteilhafte Sitzgeometrien realisiert werden: Beispielsweise kann ein Flachsitz reakisiert werden, bei dem an der Ventilnadel ein Hinterschnitt vorhanden ist mit einer nahezu gratfreien Dichtkante. Der entsprechende Dichtsitz am Dichtelement ist flach gearbeitet. Möglich ist aber auch die Realisierung eines Kugelschalensitzes. Bei diesem ist an der Ventilnadel kein Hinterschnitt vorhanden, sondern ein senkrechter Einstich. Möglich ist auch eine konkave Ausgestaltung dieses Bereichs der Ventilnadel. Im Dichtelement ist eine kugelschalenförmige Sitzfläche eingebracht. Diese hat den Vorteil, dass Planlauftoleranzen ausgeglichen werden können, was zu einer besonders hohen Dichtheit des Steuerventils im geschlossenen Zustand führt.If the control valve has a multi-part body and thus the Sealing seat is easily accessible for editing, can be different especially advantageous seat geometries can be realized: For example a flat seat to be reakisiert, in which at the valve needle Undercut is available with a virtually burr-free sealing edge. Of the appropriate sealing seat on the sealing element is made flat. Is possible but also the realization of a spherical shell seat. In this is on the valve needle no undercut available, but a vertical puncture. Possible is also a concave configuration of this area of the valve needle. in the Sealing element is introduced a spherical shell-shaped seat. This has the advantage that runout tolerances are compensated can, resulting in a particularly high tightness of the control valve in the closed Condition leads.
Zeichnungendrawings
Nachfolgend werden besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:following become particularly preferred embodiments the present invention with reference to the accompanying Drawing closer explained. In the drawing show:
Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription the embodiments
Ein
Kraftstoffinjektor für
eine Brennkraftmaschine trägt
in
Die
Düsennadel
In
den Kraftstoffinjektor
Ein
zum Dichtelement
Das
in den
Wie
aus
Man
erkennt aus
Vor
der Wärmebehandlung
werden in das Rohteil die Ausnehmung
Der
in
Die
Verbindung vom Steuerraum
Für eine Einspritzung
wird die Spule
Man
erkennt aus
Claims (8)
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