DE102007013247A1

DE102007013247A1 - Sealing edge for conical seat valve

Info

Publication number: DE102007013247A1
Application number: DE200710013247
Authority: DE
Inventors: Joerg Schoefer; Gerd Dornhoefer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-09-25
Also published as: WO2008113691A1

Abstract

Fluidinjektor (10) zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine mit einem in einem Ventilkörper (14) geführten, bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Ventilglied (16), über welches mindestens eine am brennraumseitigen Ende des Ventilkörpers (14) ausgebildete Einspritzöffnung (22) freigebbar oder verschließbar ist, und wobei oberhalb der mindestens einen Einspritzöffnung (22) ein Ventilsitz (18, 20) ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des Ventilsitzes (18, 20) eine Tasche (52) ausgebildet ist, die von einer ersten Dichtkante (48) und einer zweiten Dichtkante (50) begrenzt ist.Fluid injector (10) for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine having a in a valve body (14) guided, preferably needle-shaped valve member (16) via which at least one of the combustion chamber end of the valve body (14) formed injection port (22) releasable or in which a valve seat (18, 20) is constructed above the at least one injection opening (22), characterized in that in the region of the valve seat (18, 20) a pocket (52) is formed, which is bounded by a first sealing edge (22). 48) and a second sealing edge (50) is limited.

Description

Stand der TechnikState of the art

Aus DE 195 47 423 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen bekannt. Dieses Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen umfasst ein in einer Bohrung eines Ventilkörpers axial verschiebbares Ventilglied. Dieses enthält an seinem dem Brennraum der Verbrennungskraftmaschine zugewandten Ende eine konische Ventildichtfläche. Diese wirkt mit einer konischen Ventilsitzfläche am brennraumseitigen, geschlossenen Ende der Bohrung des Ventilkörpers zusammen, wobei zwischen den Kegelwinkeln der Ventildichtfläche und der Ventilsitzfläche eine Sitzwinkeldifferenz vorgesehen ist. Durch diese ist eine umlaufende Sitzkante zwischen dem Ventilglied und dem Ventilkörper gebildet sowie wenigstens eine Einspritzöffnung, in dem sich stromabwärts an die Sitzkante anschließenden Bereich der Ventilsitzfläche. Für eine sichere definierte Berührungslinie an der durch die Sitzkante gebildeten Dichtkante ist der sich an die Sitzkante stromabwärts anschließende Ringspalt zwischen der Ventilsitzfläche und der Ventildichtfläche des Ventilgliedes durch eine umlaufende radiale Ausnehmung zwischen der Sitzkante und der Eintrittsöffnung der Einspritzöffnung vergrößert.Out DE 195 47 423 A1 a fuel injection valve for internal combustion engines is known. This fuel injection valve for internal combustion engines comprises a valve member axially displaceable in a bore of a valve body. This contains at its the combustion chamber of the internal combustion engine end facing a conical valve sealing surface. This cooperates with a conical valve seat surface on the combustion chamber side, closed end of the bore of the valve body, wherein a seat angle difference is provided between the cone angles of the valve sealing surface and the valve seat surface. Through this, a peripheral seat edge between the valve member and the valve body is formed and at least one injection opening, in which downstream of the seat edge adjacent region of the valve seat surface. For a secure defined contact line at the sealing edge formed by the seat edge of the adjoining the seat edge downstream annular gap between the valve seat surface and the valve sealing surface of the valve member is increased by a circumferential radial recess between the seat edge and the inlet opening of the injection port.

Der Kegelsitz von Einspritz- und Schaltventilen, insbesondere bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen wie Dieselmotoren, unterliegt häufig Verschleißvorgängen an der dichtenden Berührstelle von Körper und nadelförmig ausgebildetem Einspritzventilglied beziehungsweise kugelförmigem Einspritzventilglied. Dieser Verschleiß kann zu einer Funktionsdrift oder zur Leckage des Ventiles führen. Das Auftreten einer Funktionsdrift bedeutet in diesem Zusammenhang eine Mengendrift bei Einspritzventilen, d. h. eine Änderung der in den Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingebrachten Kraftstoffmenge. Des Weiteren bedeutet Funktionsdrift im vorliegenden Zusammenhang ein Auftreten von Änderungen von Öffnungs- beziehungsweise Schließzeiten bei Schaltventilen.Of the Tapered seat of injection and switching valves, especially for self-igniting Internal combustion engines such as diesel engines, are subject to frequent Wear at the sealing contact point body and needle-shaped injection valve member or spherical injection valve member. This Wear can cause a functional drift or leakage of the valve. The occurrence of a functional drift means in this context a drift in fuel injectors, d. H. a change in the combustion chamber of the internal combustion engine introduced amount of fuel. Furthermore, functional drift means in the present context, an occurrence of changes of opening and closing times Switching valves.

Diese Funktionsdrift des Ventiles ist verursacht durch eine sich im Laufe der Betriebszeit einstellende Verschleißtiefe, d. h. eine Hubvergrößerung oder eine aufgrund des Auftretens von mechanischem Verschleiß bedingte Vergrößerung einer Kontaktfläche (Öffnungsdruckveränderung oder hydraulisches Kleben). Überschreitet dieser Verschleiß einen vorgegebenen Maximalwert, kommt es zu Funktionsbeeinträchtigungen des gesamten Einspritzsystems sowie zu einer erheblichen Verschlechterung der sich an der selbstzündenden Verbrennungskraftmaschine einstellenden Emissionswerte, sei es in der Kaltstartphase, sei es im Betrieb bei warmgelaufener Verbrennungskraftmaschine.These Functional drift of the valve is caused by one in the course operating time adjusting wear depth, d. H. a Stroke magnification or one due to the occurrence magnification due to mechanical wear a contact surface (opening pressure change or hydraulic bonding). This wear exceeds one predetermined maximum value, it comes to functional impairments the entire injection system and a significant deterioration at the self-igniting internal combustion engine adjusting emission levels, be it in the cold start phase, be it in operation with warmed up internal combustion engine.

Der Einsatz von verschleißresistenten Werkstoffen ist in der Regel einerseits aus Kostengründen nicht zielführend, andererseits sind verschleißresistente Werkstoffe äußerst schwierig fertigungstechnisch zu handhaben.Of the Use of wear-resistant materials is in the Usually not cost-effective, On the other hand, wear-resistant materials are extreme difficult to handle manufacturing technology.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird eine modifizierte Oberflächenkontur eines Ventilkörpers und/oder eines bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Ventilgliedes vorgeschlagen, die eine verbesserte Schmierung der Kontaktzone ermöglicht sowie eine Verbreiterung dieser Zone während des Betriebs des Kraftstoffinjektors verhindert. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Fluidventil, an dem die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtgeometrie ausgebildet wird, ist gegenüber Ventilen mit konventionellem Kegelsitz deutlich funktionsstabiler, da sich kaum noch eine verschleißbedingte Hubvergrößerung einstellt. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Fluidventil kann zum Beispiel als Einspritzventil an Kraftstoffinjektoren oder als Schaltventil für Kraftstoff oder andere fluidische Medien eingesetzt werden. Dies bedeutet, dass bei hydraulisch gesteuerten Fluidventilen eine Mengendrift minimiert werden kann, was die Langzeitstabilität von Einspritzvorgängen auch unter Berücksichtigung von Mehrfacheinspritzungen erheblich verbessert und somit zu einem stabilen Betrieb des Kraftstoffinjektors beiträgt.According to the invention a modified surface contour of a valve body and / or a preferably needle-shaped valve member proposed that allows improved lubrication of the contact zone and a broadening of this zone during operation prevents the fuel injector. The inventively proposed Fluid valve to which the invention proposed Sealing geometry is formed, is opposite valves with conventional conical seat significantly more functionally stable, since hardly a wear-related Hubvergrößerung established. The inventively proposed Fluid valve can, for example, as an injection valve to fuel injectors or as a switching valve for fuel or other fluidic Media are used. This means that when hydraulically controlled Fluid valves can be minimized a mass drift, what the long-term stability of injection processes also under consideration significantly improved by multiple injections and thus to a stable operation of the fuel injector contributes.

Der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung folgend, wird eine Dichtgeometrie vorgeschlagen, die eine doppelte Dichtkante auf dem Bauteil Ventilkörper oder dem Bauteil Ventilglied vorsieht sowie eine weitere, nachfolgend als Kompressionskante bezeichnete Dichtkante auf der jeweils gegenüberliegenden Oberfläche des jeweils anderen Bauteils, d. h. entweder des Ventilkörpers oder des nadelförmig ausgebildeten Ventilgliedes. Die Dichtgeometrie ist dabei bevorzugt so ausgelegt, dass das zwischen den beiden Dichtkanten befindliche Fluidvolumen beim Schließvorgang des Fluidventiles, d. h. beim Einfahren des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Ventilgliedes in seinen Sitz im Ventilkörper eingeschlossen wird und bei weiterer Kraftaufbringung durch die Kompressionskante dieses Fluidvolumen komprimiert wird. Die Kompression des eingeschlossenen Fluidvolumens erfolgt innerhalb der weiteren elastischen Deformation der beiden Dichtkanten, wodurch ein zusätzlicher Fluidsupport im Tribokontaktbereich, d. h. eine hydraulisch erzeugte Tragkraft, erzeugt wird und die Schmierungseigenschaften erheblich verbessert werden. Durch die Verbesserung der Schmierungseigenschaften wiederum wird der mechanische Verschleiß aufgrund von Festkörperkontakt erheblich reduziert.Of the proposed solution according to the invention Following, a sealing geometry is proposed which is a double Sealing edge on the component valve body or the component Valve member provides and another, hereinafter referred to as the compression edge designated sealing edge on the opposite side Surface of the other component, d. H. either the valve body or the needle-shaped Valve member. The sealing geometry is preferably designed so that the fluid volume located between the two sealing edges during Closing operation of the fluid valve, d. H. when retracting the preferably needle-shaped valve member in its seat is enclosed in the valve body and at further force application compressed by the compression edge of this fluid volume becomes. The compression of the trapped fluid volume takes place within the further elastic deformation of the two sealing edges, whereby additional fluid support in the tribocontact region, d. H. a hydraulically generated load capacity is generated and the Lubrication properties are significantly improved. By the Improvement of lubrication properties turn, the mechanical Wear due to solid contact significantly reduced.

Um zu vermeiden, dass die Kontaktbreite des Dichtsitzes durch Verschleiß zunimmt, sind die beiden Dichtkanten so ausgelegt, dass ein an ihnen stattfindender Verschleiß nicht zu einer Kontaktverbreiterung führt, da ihre jeweiligen Außenflanken sehr steil abfallend ausgeführt sind. Die Höhe der beiden entweder an der Innenseite des Ventilkörpers oder an der Außenseite des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Ventilgliedes des Fluidventiles ausgebildeten Dichtkanten richtet sich nach der auftretenden elastischen Deformation, dem zu erwartenden Verschleiß am Ende der Gebrauchsdauer und der Beeinflussung der Fluidströmung durch die Dichtgeometrie. Dabei sind insbesondere die Standzeiten der eingesetzten Materialien zu berücksichtigen. Neben metallischen Materialien kommt hier auch Keramik oder das Aufbringen von Beschichtungen in Frage.To avoid that the contact width of the sealing seat increases due to wear, the both sealing edges designed so that a wear occurring on them does not lead to a contact broadening, since their respective outer edges are designed very steeply sloping. The height of the two formed either on the inside of the valve body or on the outside of the preferably needle-shaped valve member of the fluid valve sealing edges depends on the occurring elastic deformation, the expected wear at the end of the service life and influencing the fluid flow through the sealing geometry. In particular, the service lives of the materials used must be taken into account. In addition to metallic materials, ceramics or the application of coatings are also suitable here.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

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 Schnitt durch einen Fluidinjektor, 1 a section through a fluid injector,

2 eine vergrößerte Darstellung des Sitzbereiches des Fluidventiles eines Fluidinjektors gemäß der Darstellung in 1 in vergrößertem Maßstab, 2 an enlarged view of the seating area of the fluid valve of a fluid injector as shown in FIG 1 on an enlarged scale,

3 eine nochmals vergrößerte Darstellung des Sitzbereiches mit sich einstellendem Schmierungseffekt und 3 a further enlarged view of the seating area with adjusting lubrication effect and

4 die schematische Darstellung eines Fluidventiles. 4 the schematic representation of a fluid valve.

Ausführungsformenembodiments

Der in der 1 im Schnitt dargestellte Fluidinjektor 10 mit einem Fluidventil 11, der zum Beispiel in Kraftstoffeinspritzanlagen für Brennkraftmaschinen eingesetzt werden kann, weist ein in einer Bohrung 12 eines Ventilkörpers 14 axial geführtes Ventilglied 16 auf, welches an seinem in den Brennraum der nicht dargestellten Brennkraftmaschine ragenden Ende eine konische Ventildichtfläche 18 aufweist. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Fluidventil 11 wirkt mit einer konischen Ventilsitzfläche 20 am geschlossenen Ende der Bohrung 12 des Ventilkörpers 14 zusammen. Von dieser führt mindestens eine Einspritzöffnung 22 in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ab, wobei zur genaueren Ausbildung des Ventilsitzbereiches auf die 2 und 3 hingewiesen wird, deren Beschreibung folgt.The Indian 1 in section Fluidinjektor 10 with a fluid valve 11 , which can be used, for example, in fuel injection systems for internal combustion engines, has a in a bore 12 a valve body 14 axially guided valve member 16 on, which projects at its end projecting into the combustion chamber of the internal combustion engine, not shown, a conical valve sealing surface 18 having. The inventively proposed fluid valve 11 acts with a conical valve seat surface 20 at the closed end of the hole 12 of the valve body 14 together. From this leads at least one injection port 22 in the combustion chamber of the engine to be supplied from, for more accurate training of the valve seat area on the 2 and 3 is pointed out, the description follows.

An seinem durch die Ventilsitzfläche 20 gebildeten Ventilsitz mit diesem abgewandten Ende ragt das nadelförmig ausgebildete Ventilglied 16 über ein Druckstück 24 in einen Federraum 26, in den zwei zum Beispiel hintereinanderliegend angeordnete, das Ventilglied 16 in Richtung auf die Ventilsitzfläche 20 hin beaufschlagende Ventilfedern 28, 30 eingesetzt sind. Eine erste Ventilfeder 28 liegt ständig am nadelförmig ausgebildeten Ventilglied 16 an, wogegen die zweite Ventilfeder 30 erst nach Durchlaufen eines bestimmten Vorhubes am nadelförmig ausgebildeten Ventilglied 16 angreift. Dadurch wird die Öffnungshubbewegung des nadelförmig ausgebildeten Ventilgliedes 16 in aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannter Weise in eine Vor- und eine Haupteinspritzphase unterteilt. Die Zufuhr eines unter Druck stehenden Mediums, wie zum Beispiel Kraftstoff, an den durch die Ventilsitzfläche 20 gebildeten Ventilsitz erfolgt über eine Druckleitung 32 im Fluidinjektor, die in einem zwischen dem Schaft des Ventilgliedes 16 und der Wand der Bohrung 12 gebildeten Druckraum 34 mündet, der sich bis an die Ventilsitzfläche 20 erstreckt.At his by the valve seat surface 20 formed valve seat with this end facing away from the needle-shaped valve member 16 via a pressure piece 24 in a spring chamber 26 in the two, for example, arranged one behind the other, the valve member 16 in the direction of the valve seat surface 20 towards acting valve springs 28 . 30 are used. A first valve spring 28 is constantly on the needle-shaped valve member 16 on, whereas the second valve spring 30 only after passing through a certain forward stroke on the needle-shaped valve member 16 attacks. As a result, the opening stroke of the needle-shaped valve member 16 in well-known from the prior art, divided into a pre-and a main injection phase. The supply of a pressurized medium, such as fuel, to the through the valve seat surface 20 formed valve seat via a pressure line 32 in the fluid injector, which in one between the shaft of the valve member 16 and the wall of the hole 12 formed pressure chamber 34 opens, extending to the valve seat 20 extends.

Aus der Darstellung gemäß 2 geht eine vergrößerte Darstellung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Ausgestaltung des Ventilsitzes am brennraumseitigen Ende des Fluidinjektors hervor.From the illustration according to 2 is an enlarged view of the invention proposed embodiment of the valve seat at the combustion chamber end of the Fluidinjektors out.

Aus 2 geht hervor, dass der Ventilkörper 14 im Bereich seiner Ventilsitzfläche 20, d. h. am Ventilsitz 20, eine erste Dichtkante 48 und eine zweite Dichtkante 50 aufweist. Die beiden genannten Dichtkanten 48 beziehungsweise 50 stehen erhaben in einer Höhe 60 über die ansonsten eben ausgebildete Ventildichtfläche 18 an der Innenwand des Ventilkörpers 14 hervor.Out 2 it turns out that the valve body 14 in the area of its valve seat surface 20 ie at the valve seat 20 , a first sealing edge 48 and a second sealing edge 50 having. The two mentioned sealing edges 48 respectively 50 stand raised at a height 60 over the otherwise flat valve sealing surface 18 on the inner wall of the valve body 14 out.

Relativ zum Ventilkörper 14 gemäß der Darstellung in 2 ist das nadelförmig ausgebildete Ventilglied 16 dargestellt, welches sich relativ zum Ventilkörper 14 in vertikale Richtung in Öffnungs- beziehungsweise Schließrichtung bewegt. Das Ventilglied 16 gemäß der Darstellung in 2 ist bevorzugt nadelförmig ausgebildet und umfasst eine Mantelfläche 42. In der Mantelfläche 42 ist eine die Ventildichtfläche 18 begrenzende Kompressionskante 46 vorgesehen.Relative to the valve body 14 as shown in 2 is the needle-shaped valve member 16 shown, which is relative to the valve body 14 moved in the vertical direction in the opening or closing direction. The valve member 16 as shown in 2 is preferably needle-shaped and comprises a lateral surface 42 , In the lateral surface 42 one is the valve sealing surface 18 limiting compression edge 46 intended.

Wie in 2 dargestellt, taucht die Kompressionskante 46 in der Mantelfläche 42 des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Ventilglieds 16 im geschlossenen Zustand des nadelförmig ausgebildeten Ventilgliedes 16 in eine Tasche 52 ein, die sich in Umfangsrichtung zwischen der ersten Dichtkante 48 und der zweiten Dichtkante 50 entlang der Ventilsitzfläche 20 an der Innenseite des Ventilkörpers 14 ringförmig erstreckt. Im in 2 dargestellten geschlossenen Zustand liegt die Mantelfläche 42 sowohl an der ersten Dichtkante 48 als auch an der zweiten Dichtkante 50 an. Ein Kontaktbereich zwischen der Mantelfläche 42 des nadelförmig ausgebildeten Ventilgliedes 16 und den Dichtkanten 48, 50 an der Ventilsitzfläche 20 an der Innenseite des Ventilkörpers 14 ist durch Bezugszeichen 54 bezeichnet. Zwischen der ersten Dichtkante 48 und der zweiten Dichtkante 50 ist in der Ventilsitzfläche 20 eine Tasche 52 ausgebildet. Ein Taschengrund der Tasche 52 ist durch Bezugszeichen 53 gekennzeichnet. Die Tasche in der Ventilsitzfläche 20 an der Innenseite des Ventilkörpers 14 ermöglicht das Einschließen eines Fluidvolumens beim Schließvorgang des nadelförmig ausgebildeten Ventilgliedes 16 und eine Kompression des in der Tasche 52 zwischen der ersten Dichtkante 48 und der zweiten Dichtkante 50 eingeschlossenen Fluidvolumens bei weiterer Krafterhöhung, da die an der Mantelfläche 42 unterhalb der Ventildichtfläche 18 verlaufende Kompressionskante 46 das in der Tasche 52 eingeschlossene Fluidvolumen beim Schließen weiter komprimiert. Die weiterführende Kompression des in der Tasche 52 eingeschlossenen Fluidvolumens verläuft innerhalb des elastischen Deformationsbereiches der ersten Dichtkante 48 sowie der zweiten Dichtkante 50. Dadurch entsteht innerhalb der Tasche 52 ein tragender zusätzlicher Fluidsupport im Tribokontaktbereich und verbessert die Schmierung, wie nachfolgend im Zusammenhang mit 3 noch dargestellt werden wird.As in 2 shown, the compression edge emerges 46 in the lateral surface 42 the preferably needle-shaped valve member 16 in the closed state of the needle-shaped valve member 16 in a bag 52 a, extending in the circumferential direction between the first sealing edge 48 and the second sealing edge 50 along the valve seat surface 20 on the inside of the valve body 14 extends annularly. Im in 2 shown closed state is the lateral surface 42 both at the first sealing edge 48 as well as on the second sealing edge 50 at. A contact area between the man telfläche 42 the needle-shaped valve member 16 and the sealing edges 48 . 50 on the valve seat surface 20 on the inside of the valve body 14 is by reference numerals 54 designated. Between the first sealing edge 48 and the second sealing edge 50 is in the valve seat area 20 a pocket 52 educated. A pocket bottom of the bag 52 is by reference numerals 53 characterized. The pocket in the valve seat area 20 on the inside of the valve body 14 allows the inclusion of a fluid volume during the closing operation of the needle-shaped valve member 16 and a compression of it in the bag 52 between the first sealing edge 48 and the second sealing edge 50 enclosed fluid volume at further force increase, since the on the lateral surface 42 below the valve sealing surface 18 running compression edge 46 that in the bag 52 enclosed fluid volume when closing further compressed. The continuing compression of the bag 52 enclosed fluid volume extends within the elastic deformation region of the first sealing edge 48 and the second sealing edge 50 , This creates inside the bag 52 a supporting additional fluid support in the Tribo contact area and improves the lubrication, as related to 3 will be shown.

Wie der Darstellung gemäß 2 entnommen werden kann, sind Außenflanken der ersten Dichtkante 48 und der zweiten Dichtkante 50, d. h. die der Tasche 52 jeweils abgewandten Flanken der ersten Dichtkante 48 und der zweiten Dichtkante 50, stark abfallend ausgelegt, so dass ein auf den Dichtkanten 48, 50 stattfindender Verschleiß nicht zu einer funktionsrelevanten Kontaktverbreiterung führt.As shown in the illustration 2 can be removed, are outer edges of the first sealing edge 48 and the second sealing edge 50 ie the bag 52 each remote flanks of the first sealing edge 48 and the second sealing edge 50 , designed to be very sloping, leaving one on the sealing edges 48 . 50 occurring wear does not lead to a functionally relevant contact widening.

Der Darstellung gemäß 3 ist die durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Dichtgeometrie erzielbare Verbesserung der Schmierung im Bereich der Kontaktzone zwischen nadelförmig ausgebildetem Ventilglied und der Ventildichtfläche an der Innenseite des Ventilkörpers zu entnehmen.The representation according to 3 the improvement in the lubrication achievable by the sealing geometry proposed according to the invention can be seen in the area of the contact zone between the needle-shaped valve member and the valve sealing surface on the inside of the valve body.

Wie aus der Darstellung gemäß 3 hervorgeht, wird das bevorzugt nadelförmig ausgebildete Ventilglied 16 derart ausgeführt, dass dessen an der Mantelfläche 42 ausgebildete Ventildichtfläche 18 durch die Kompressionskante 46 begrenzt wird. Die Ventildichtfläche 18 an der Mantelfläche 42 des nadelförmig ausgebildeten Ventilgliedes 16 verläuft in Bezug auf eine vertikale Bezugslinie 44 in einem ersten Kegelwinkel. Unterhalb der Kompressionskante 46 ist die Mantelfläche 42 in einem in Bezug auf die in vertikale Richtung verlaufende Bezugslinie 44 größeren Kegelwinkel ausgebildet. Durch die Ausbildung eines ersten Kegelwinkels oberhalb der Kompressionskante 46 in der Mantelfläche 42 sowie die Ausbildung eines zweiten Kegelwinkels in der Mantelfläche 42 unterhalb der besagten Kompressionskante 46, tritt diese beim Einfahren in die Tasche 52 zwischen der ersten Dichtkante 48 und der zweiten Dichtkante 50 derart ein, dass durch die an der Mantelfläche 42 hervorspringende Kompressionskante 46 eine Verdrängung des Fluidvolumens in Richtung der Pfeile 64, welche die Abströmrichtung des Fluides bezeichnen, aus der Tasche 52 erfolgt. Dadurch werden die jeweiligen Spitzen der ersten Dichtkante 48 beziehungsweise der zweiten Dichtkante 50 im Bereich der Ventilsitzfläche 20 an der Innenseite des Ventilkörpers 14 mit einem Fluidfilm überzogen, d. h. geschmiert; dies bedeutet, dass der Mischreibungsanteil erheblich verringert wird. Bei weiterer Erhöhung der Kraft in axialer Richtung, d. h. Erhöhung der in Schließrichtung wirkenden Kraft, erfolgt eine Kompression des Fluidvolumens, welches nicht mehr durch die Spalte zwischen der Mantelfläche 42 des nadelförmig ausgebildeten Ventilgliedes 16 und den Spitzen der Dichtkanten 48, 50 abzuströmen vermochte, d. h. im Inneren der Tasche 52 verblieben ist. Dieses innerhalb der Tasche 52 eingeschlossene Fluidvolumen wird bei weiterer Schließkrafterhöhung durch das Einfahren der Kompressionskante 46 komprimiert. Es bewegt sich auf die Scheitelpunkte der beiden Dichtkanten 48 zu und führt dort zu einer Verbesserung der Schmierung. Dadurch wird der mechanische Verschleiß im Bereich der Kontaktzone 54 zwischen der Kompressionskante 46 und den beiden Dichtkanten 48, 50, die im Ventilsitzbereich 20 ausgebildet sind, drastisch herabgesetzt, da auch in diesem Zustand ein Schmierstofffilm zwischen den Scheitelpunkten der Dichtkanten 48 und der Manetelfläche 42 des ventilgliedes 16 vorliegt, so dass Festkörperkontakt zwischen diesen beiden Komponenten auch in geschlossenem Zustand des Ventiligliedes 16 und nach wie vor unterbleibt.As shown in the illustration 3 shows, the preferred needle-shaped valve member 16 designed such that its on the lateral surface 42 trained valve sealing surface 18 through the compression edge 46 is limited. The valve sealing surface 18 on the lateral surface 42 the needle-shaped valve member 16 runs with respect to a vertical reference line 44 in a first cone angle. Below the compression edge 46 is the lateral surface 42 in a reference line extending in the vertical direction 44 formed larger cone angle. By forming a first cone angle above the compression edge 46 in the lateral surface 42 and the formation of a second cone angle in the lateral surface 42 below said compression edge 46 , this occurs when retracting into the bag 52 between the first sealing edge 48 and the second sealing edge 50 such that by the on the lateral surface 42 protruding compression edge 46 a displacement of the fluid volume in the direction of the arrows 64 , which designate the outflow direction of the fluid, out of the bag 52 he follows. As a result, the respective tips of the first sealing edge 48 or the second sealing edge 50 in the area of the valve seat surface 20 on the inside of the valve body 14 coated with a fluid film, ie lubricated; This means that the mixed friction fraction is considerably reduced. Upon further increase of the force in the axial direction, ie increasing the force acting in the closing direction, a compression of the fluid volume, which is no longer through the gaps between the lateral surface 42 the needle-shaped valve member 16 and the tips of the sealing edges 48 . 50 could flow out, ie inside the bag 52 remained. This inside the bag 52 trapped fluid volume is at further closing force increase by the retraction of the compression edge 46 compressed. It moves to the vertices of the two sealing edges 48 and leads there to an improvement in lubrication. As a result, the mechanical wear in the contact zone 54 between the compression edge 46 and the two sealing edges 48 . 50 in the valve seat area 20 are formed, drastically reduced, since in this state, a lubricant film between the vertices of the sealing edges 48 and the manetel surface 42 the valve member 16 is present, so that solid state contact between these two components even in the closed state of the Ventiligliedes 16 and still fails.

Alternativ zur Ausgestaltung der Ventilsitzgeometrie gemäß der 2 und 3, bei denen die Kompressionskante 46 in der Mantelfläche 42 des nadelförmig ausgebildeten Ventilgliedes 16 ausgebildet ist und die beiden Dichtkanten 48 und 50 sich an der Innenseite des Ventilkörpers 14 befinden, kann die Kompressionskante 46 auch an der Ventilsitzfläche 20 an der Innenseite des Ventilkörpers 14, und die beiden Dichtkanten 48, 50 können an einer Mantelfläche 42 des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Ventilgliedes 16 ausgebildet werden.Alternatively to the design of the valve seat geometry according to the 2 and 3 in which the compression edge 46 in the lateral surface 42 the needle-shaped valve member 16 is formed and the two sealing edges 48 and 50 on the inside of the valve body 14 can be the compression edge 46 also on the valve seat surface 20 on the inside of the valve body 14 , and the two sealing edges 48 . 50 can on a lateral surface 42 the preferably needle-shaped valve member 16 be formed.

In der Darstellung gemäß 3 sind die an den der Tasche 52 abgewandten Seiten der Dichtkanten 48, 50 ausgebildeten, steil abfallenden Außenflanken 58 dargestellt. Bezugszeichen 60 bezeichnet die Höhe der Dichtkanten 48, 50 bezogen auf den Taschengrund 53 der Tasche 52 an der Ventilsitzfläche 20, d. h. der Innenseite des Ventilkörpers 14 gemäß den Darstellungen in den 2 und 3.In the illustration according to 3 are those at the bag 52 opposite sides of the sealing edges 48 . 50 trained, steeply sloping outer edges 58 shown. reference numeral 60 refers to the height of the sealing edges 48 . 50 based on the pocket bottom 53 the pocket 52 on the valve seat surface 20 ie the inside of the valve body 14 according to the representations in the 2 and 3 ,

Die Höhe 60 der beiden Dichtkanten 48, 50 richtet sich nach der auftretenden elastischen Deformation und dem zu erwartenden Verschleiß am Ende der Lebensdauer des Fluidinjektors 10 unter Berücksichtigung der Eigenschaften der Materialien, aus denen dieser gefertigt ist.The height 60 the two sealing edges 48 . 50 depends on the occurring elastic deformation and the expected wear at the end of the life of the Fluidinjektors 10 taking into account the properties of the materials of which it is made.

Der Darstellung gemäß 4 ist das Fluidventil 11 zu entnehmen, dessen Ventilglied 16 die Bohrung 12 im Ventilkörper 14 verschließt. Oberhalb der Bohrung 12 befindet sich ein trichterförmiger Einlaufbereich 62. In dessen Wand befinden sich die erste und die zweite Dichtkante 48 beziehungsweise 50, welche die Tasche 52 begrenzen. In diese Tasche 52 taucht die Kompressionskante 46 des Ventilgliedes 16 beim Schließvorgang ein und verdrängt Fluid aus dieser in Abströmrichtung 64, wie in 4 durch die beiden Pfeile angedeutet. Liegt die Mantelfläche 42 des Ventilgliedes 16 an den Dichtkanten 48 und 50 im trichterförmigen Einlaufbereich 62 an, so wird in der Tasche 52 das Fluidvolumen 56 eingeschlossen, welches das Ventilglied 16 an der Kompressionskante 46 zusätzlich abstützt.The representation according to 4 is the fluid valve 11 to remove the valve member 16 the hole 12 in the valve body 14 closes. Above the hole 12 there is a funnel-shaped inlet area 62 , In the wall there are the first and the second sealing edge 48 respectively 50 which the bag 52 limit. In this bag 52 dips the compression edge 46 of the valve member 16 during the closing process and displaces fluid from this in the outflow direction 64 , as in 4 indicated by the two arrows. Lies the lateral surface 42 of the valve member 16 at the sealing edges 48 and 50 in the funnel-shaped inlet area 62 It will be in your pocket 52 the fluid volume 56 included, which is the valve member 16 at the compression edge 46 additionally supported.

Ist das Ventilglied 16 in den Sitz im Ventilkörper 14, dargestellt durch die Dichtkanten 48, 50, gestellt, ist das Fluidventil 11 geschlossen und die Bohrung 12 abgedichtet. Aufgrund des Umstandes, dass die Kompressionskante 46 beim Einfahren in die durch die beiden Dichtkanten 48, 50 begrenzte Tasche 52 Fluid aus dieser verdrängt, wird ein Festkörperkontakt zwischen der Mantelfläche 42 des Ventilgliedes 16 und der den trichterförmigen Einlaufbereich 62 begrenzenden Wand verhindert. Durch die Kompressionskante 46 am Umfang des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Ventilgliedes 16 erfolgt bei deren Eintauchen in die Tasche 52 ein Abströmen von Fluid in Abströmrichtung 64, wodurch der Bereich der Scheitelpunkte der Dichtkanten 48, 50 von der Mantelfläche 42 des Einspritzventilgliedes 16 getrennt bleibt. Dort bildet sich aufgrund des Abströmens des Fluides ein Film, der einen Festkörperkontakt zwischen der Wandung, die den trichterförmigen Einlaufbereich 62 begrenzt, und der Mantelfläche 42 des zum Beispiel nadelförmig ausgebildeten Ventilgliedes 16 vermeidet. Aufgrund dieses Umstandes ist der mechanische Verschleiß des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Fluidventiles 11 erheblich geringer im Vergleich zu bisher aus dem Stand der Technik bekannten Fluidventilen 11. Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann auch bei Erhöhung der Schließkraft in geschlos senem Zustand des Ventilgliedes 16 ein Festkörperkontakt zwischen der Mantelfläche 42 und den Dichtkanten 48, 50, insbesondere mit den Scheitelpunkten der Dichtkanten 48, 50, die die Tasche 52 begrenzen, vermieden werden.Is the valve member 16 in the seat in the valve body 14 represented by the sealing edges 48 . 50 , is the fluid valve 11 closed and the hole 12 sealed. Due to the fact that the compression edge 46 when entering the through the two sealing edges 48 . 50 limited bag 52 Fluid displaced from this, becomes a solid contact between the lateral surface 42 of the valve member 16 and the funnel-shaped inlet area 62 limiting wall prevented. By the compression edge 46 on the circumference of the preferably needle-shaped valve member 16 takes place when they are dipped in the bag 52 an outflow of fluid in the outflow direction 64 , causing the area of the vertices of the sealing edges 48 . 50 from the lateral surface 42 of the injection valve member 16 remains disconnected. There, due to the outflow of the fluid, a film is formed which forms a solid-state contact between the wall and the funnel-shaped inlet region 62 limited, and the lateral surface 42 of the needle-shaped valve member, for example 16 avoids. Due to this circumstance, the mechanical wear of the inventively proposed fluid valve 11 significantly lower compared to previously known from the prior art fluid valves 11 , By inventively proposed solution can also increase the closing force in CLOSED senem state of the valve member 16 a solid state contact between the lateral surface 42 and the sealing edges 48 . 50 , in particular with the vertices of the sealing edges 48 . 50 that the bag 52 limit, be avoided.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- DE 19547423 A1 [0001]

Claims

Fluid injector ( 10 ), in particular fuel injector, for injecting a medium, in particular fuel, into the combustion chamber of an internal combustion engine with one in a valve body ( 14 ) guided, preferably needle-shaped valve member ( 16 ), via which at least one at the combustion chamber end of the valve body ( 14 ) formed injection port ( 22 ) is releasable or closable, and wherein above the at least one injection opening ( 22 ) a valve seat ( 18 . 20 ) is executed, characterized in that in the region of the valve seat ( 18 . 20 ) a pocket ( 52 ) formed by a first sealing edge ( 48 ) and a second sealing edge ( 50 ) is limited.

Fluid injector ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the bag ( 52 ) with a compression edge ( 46 ) cooperates.

Fluid injector ( 10 ) according to claims 1 and 2, characterized in that the sealing edges ( 48 . 50 ) on a valve sealing surface ( 20 ) of the valve body ( 14 ) are formed and the compression edge ( 46 ) the pocket ( 50 ) opposite to a lateral surface ( 52 ) of the preferably needle-shaped valve member ( 16 ) runs.

Fluid injector ( 10 ) according to claims 1 and 2, characterized in that the sealing edges ( 48 . 50 ) in the lateral surface ( 42 ) of the needle-shaped valve member ( 16 ) and the compression edge ( 46 ) in the valve seat surface ( 20 ) on the inside of the valve body ( 14 ) is executed.

Fluid injector ( 10 ) according to claim 1, characterized in that between the first sealing edge ( 48 ) and the second sealing edge ( 50 ) lying pocket ( 52 ) receives a volume of fluid which passes through the into the bag ( 52 ) incoming compression edge ( 46 ) is compressed.

Fluid injector ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the first sealing edge ( 48 ) and the second sealing edge ( 50 ) at her the bag ( 52 ) facing away from outer edges ( 58 ) are formed steeply sloping.

Fluid injector ( 10 ) according to claim 1, characterized in that when retracting the compression edge ( 46 ) in the pocket ( 52 ) that from this displaced fluid volume ( 56 ) a lubricating film within a contact zone ( 54 ) between the lateral surface ( 42 ) of the needle-shaped valve member ( 16 ) and the valve seat surface ( 20 ).

Fluid injector ( 10 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the profile of the contact width ( 62 ) between the first sealing edge ( 48 ) and the lateral surface ( 42 ) and the course of the contact width ( 62 ) between the second sealing edge ( 50 ) and the lateral surface ( 42 ) below the compression edge ( 46 ) on the needle-shaped valve member ( 16 ) are almost constant.

Fluid injector ( 10 ) according to one or more of the preceding claims, characterized in that the sealing edges ( 58 . 40 ) in the wall of a funnel-shaped inlet area ( 62 ) above the hole ( 12 ) of the valve body ( 14 ) are formed.

Fluid injector ( 10 ) according to claim 9, characterized in that the fluid valve ( 11 ) is a switching valve.