DE102007052361A1

DE102007052361A1 - Elastic seat for switching valves

Info

Publication number: DE102007052361A1
Application number: DE200710052361
Authority: DE
Inventors: Hans-Christoph Magel; Nadja Eisenmenger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2009-05-07
Also published as: WO2009056400A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor für einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, bei dem ein Einspritzventil (18) mindestens eine Einspritzöffnung in den Brennraum frei gibt oder verschließt. Der Kraftstoffinjektor (10) ist durch ein Schaltventil angesteuert. Dieses stellt eine Verbindung zwischen einem Steuerraum (20) und einem Rücklauf (40) her oder unterbricht diese. Es ist ein Schließelement (32) sowie ein Zapfen (48) vorgesehen, wobei dessen Durchmesser im Wesentlichen einem Sitzdurchmesser (38) eines Sitzes (26) entspricht. Der Sitz (26) umfasst eine von dem Schließelement (32) kontaktierte elastische Lippe (28, 60).The invention relates to a fuel injector for a combustion chamber of an internal combustion engine, in which an injection valve (18) releases or closes at least one injection opening into the combustion chamber. The fuel injector (10) is controlled by a switching valve. This establishes or interrupts a connection between a control chamber (20) and a return (40). It is a closing element (32) and a pin (48) is provided, wherein the diameter of which substantially corresponds to a seat diameter (38) of a seat (26). The seat (26) comprises an elastic lip (28, 60) contacted by the closing element (32).

Description

Stand der TechnikState of the art

DE 10 2006 021 736 A1 bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor mit druckausgeglichenem Steuerventil. Der Kraftstoffinjektor dient der Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, wobei ein Einspritzventilglied zum Freigeben und Verschließen mindestens einer Einspritzöffnung durch ein als Magnetventil ausgebildetes Steuerventil angesteuert ist. Am Anker des Magnetventils ist eine Dichtfläche ausgebildet, welche zum Verschließen des Steuerventils in einen Ventilsitz gestellt werden kann. Der Anker ist ohne Ankerführung zwischen einem oberen und einem unteren Hubanschlag bewegbar, wobei in einer Bohrung im Anker eine Druckstange zur Aufnahme axialer Druckkräfte aufgenommen ist. DE 10 2006 021 736 A1 refers to a fuel injector with pressure compensated control valve. The fuel injector is used for the injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein an injection valve member for releasing and closing at least one injection port is controlled by a solenoid valve designed as a control valve. At the armature of the solenoid valve, a sealing surface is formed, which can be made to close the control valve in a valve seat. The armature is movable without armature guide between an upper and a lower stroke stop, wherein in a bore in the armature, a push rod is accommodated for receiving axial compressive forces.

DE 10 2006 021741 bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor mit druckausgeglichenem Steuerventil. Der Kraftstoffinjektor dient der Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine und umfasst ein Einspritzventilglied, welches mindestens eine Einspritzöffnung freigibt oder verschließt. Der Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff wird durch ein Steuerventil angesteuert, wobei das Steuerventil eine Verbindung aus einem Steuerraum in einen Kraftstoffrücklauf freigibt oder verschließt. Dazu wird ein Schließelement in einen Sitz gestellt oder aus diesem bewegt. Im Schließelement ist eine Bohrung ausgebildet, in der ein Stift aufgenommen ist, wobei der Durchmesser der Bohrung im Wesentlichen dem Durchmesser des Sitzes entspricht und sich der Stift mit einer Seite gegen eine Druckstange, oder einen Federteller oder gegen das Injektorgehäuse abstützt. DE 10 2006 021741 refers to a fuel injector with pressure compensated control valve. The fuel injector serves to inject fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine and comprises an injection valve member which releases or closes at least one injection opening. The injector for injecting fuel is actuated by a control valve, the control valve releasing or closing a connection from a control chamber into a fuel return. For this purpose, a closing element is placed in a seat or moved out of it. In the closing element, a bore is formed, in which a pin is received, wherein the diameter of the bore substantially corresponds to the diameter of the seat and the pin is supported with a side against a push rod, or a spring plate or against the injector.

Bei druckausgeglichen ausgebildeten Schaltventilen steht üblicherweise eine geringe mechanische Kraft zur Verfügung, um das Schaltventil dicht zu halten. Um eine ausreichende Flächenpressung an der Sitzlinie sicherzustellen, wird zwischen dem Schließelement des Schaltventiles und einer Sitzfläche des Schaltventiles üblicherweise ein Freiwinkel bzw. eine Sitzwinkeldifferenz von einigen wenigen Grad vorgesehen. Dadurch wird zumindest im Neuzustand des Schaltventils ein annähernd linienförmig verlaufender Kontakt zwischen dem Schließelement und der Sitzfläche herbeigeführt, wobei eine relativ hohe lokale Flächenpressung verwirklicht ist.at pressure balanced trained switching valves is usually a small mechanical force is available to seal the switching valve to keep. To a sufficient surface pressure at the Ensure seat line is between the closing element the switching valve and a seating surface of the switching valve usually a clearance angle or a seat angle difference of a few Degree provided. As a result, at least in the new state of the switching valve an approximately linear contact between the closing element and the seat surface brought about, with a relatively high local surface pressure is realized.

Da es beim Schließen des Schaltventiles zu hohen Impulskräften im Sitzbereich kommt, folgt eine Abplattung bzw. ein Abtragen von Material von der Sitzkante. Dadurch kommt es im Betrieb des Schaltventiles zu einem Angleich zwischen dem Schließelement und der Sitzfläche. Des weiteren kommt es bei den bisher eingesetzten Schaltventilen im Betrieb unter Druckbelastung zu einem als „Aufklaffen" bezeichneten Phänomen an der Sitzkontaktfläche. Das „Aufklaffen" führt zu einer Druckunterwanderung der Sitzfläche und einer dadurch herbeigeführten beschränkten Dichtheit im Sitzbereich herkömmlicher Schaltventile. Dieser Umstand ist unbefriedigend, so dass Abhilfe zu schaffen ist.There it when closing the switching valve to high pulse forces comes in the seating area, follows a flattening or ablation of Material from the seat edge. This occurs during operation of the switching valve to a match between the closing element and the seat. Furthermore, it comes in the previously used switching valves in operation under pressure to one as "unraveling" designated phenomenon at the seat contact surface. The "unraveling" leads to a pressure infiltration the seat and thereby induced limited tightness in the seating area of conventional switching valves. This circumstance is unsatisfactory, so that remedy is to be created.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die feststehende Sitzfläche eines Schaltventiles als eine im Wesentlichen elastisch verformbare Lippe auszugestalten. Aufgrund der der elastischen Lippe innewohnenden Elastizität, die anwendungsspezifisch definiert werden kann, lässt sich eine maximale Kontaktkraft im Anschlag des Ventils reduzieren, d. h. eine maximale Kontaktkraft bei Kontakt der Kontaktflächen der stationär ausgeführten Sitzfläche und der relativ zu dieser bewegbaren Kontaktfläche des Schließelementes einstellen. Die Reduktion der maximalen Kontaktkraft bei Kontakt zwischen den geschilderten Komponenten führt zu einer Reduzierung der mechanischen Belastung und damit zu einer Reduzierung der Verformung des im Wesentlichen nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilgliedes und damit zu einer signifikanten Reduktion des sich einstellenden Verschleißes.According to the invention proposed, the fixed seat of a switching valve as a substantially elastically deformable lip. Due to the elasticity inherent in the elastic lip, which can be defined application-specific, can be reduce a maximum contact force in the stop of the valve, d. H. a maximum contact force upon contact of the contact surfaces the stationary seat and the relative to this movable contact surface of the closing element to adjust. The reduction of the maximum contact force on contact between the described components leads to a reduction of mechanical stress and thus to a reduction in deformation the substantially needle-shaped injection valve member and thus to a significant reduction of the self-adjusting Wear.

Ein weiterer vorteilhafter Aspekt des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens liegt darin, dass eine Sitzlippe an ihrer Unterseite mit Systemdruck, d. h. dem in einem Hochdruckspeicherkörper (Common-Rail) herrschenden Druck beaufschlagt ist, was dazu führt, dass der Systemdruck die Sitzlippe in Richtung des Sitzes in vertikaler Richtung nach oben drückt bzw. – je nach Gestaltung der Sitzlippe – die Verformungen unter Beaufschlagung durch Systemdruck so gerichtet werden können, dass die auftretenden Verformungen die Dichtwirkung noch unterstützen und verbessern.One Another advantageous aspect of the invention underlying Thought lies in having a seat lip on its underside System pressure, d. H. in a high-pressure storage body (common rail) prevailing pressure is applied, which leads to the system pressure the seat lip in the direction of the seat in vertical Direction upwards pushes or - depending on the design the seat lip - the deformations under the influence of System pressure can be directed so that the occurring Deformations still support and improve the sealing effect.

Neben der Ausgestaltung des Sitzkontaktbereiches – wie oben dargestellt – als elastische Lippe, kann der Sitz des Schaltventiles auch als ein im Wesentlichen senkrecht verlaufender Steg ausgeführt werden. Diese Ausführungsform führt ebenfalls zu einem weicheren Sitz, in dem eine geringere mechanische Sitzkraft wirkt und zu einer günstigen Verkippung im Sitzbereich. Unter günstiger Verkippung ist hier zu verstehen, dass der Haupttraganteil auf dem Innendurchmesser liegt; das Ventil bleibt kraftausgeglichen.Next the embodiment of the seat contact area - as shown above - as elastic lip, the seat of the switching valve can also act as a run substantially vertically extending web. This embodiment also leads to a softer seat in which a lower mechanical seat force acts and at a favorable tilt in the seating area. Under favorable tilting is to be understood here that the main contribution share lies on the inner diameter; the valve remains balanced.

Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Lösung wird ein feststehender Sitz eines Schaltventiles zur Betätigung eines Kraftstoffinjektors als elastische Lippe ausgestaltet. Die elastische Lippe kann entweder in radiale Richtung in Bezug auf die Achse des Kraftstoffinjektors orientiert sein oder auch parallel zu dieser verlaufen. Für den Fall, dass die elastischen Lippe parallel zur Injektorachse des Kraftstoffinjektors verläuft, weist diese eine reduzierte Längssteifigkeit auf. Aufgrund der Elastizität der elastischen Lippe wird die maximale Kontaktkraft zwischen dem feststehenden Teil des Sitzes und einem z. B. hülsenförmig ausgebildeten Schließelement mit Sitzkante beim Einschlag des Schaltventils reduziert, d. h. beim ersten Kontakt zwischen der Sitzkante des Schließelementes und dem feststehenden Teil des Sitzes. Durch die Reduzierung der maximalen Kontaktkraft am Anschlag werden kleinere Belastungen des bevorzugt nadelförmig ausgebildeten Ventilelementes und des Schließelementes erreicht; ferner wird der Verschleiß reduziert. Ein weiterer mit der erfindungsgemäßen Lösung einhergehender Vorteil ist daran zu erblicken, dass die elastische Lippe an ihrer Unterseite – in der radialen Ausgestaltung derselben – mit dem Systemdruck p_sys beaufschlagt ist. Dies führt dazu, dass bei einer radial orientierten elastischen Lippe diese bei Beaufschlagung von der Unterseite her mit Systemdruck in Richtung des feststehenden Sitzes nach oben aufgewölbt bzw. verformt wird, sodass die Dichtwirkung im Sitzbereich noch verbessert wird.In the present inventive solution, a fixed seat of a switching valve for actuating a fuel injector is designed as an elastic lip. The elastic lip may be oriented either in the radial direction with respect to the axis of the fuel injector or paral lel to this. In the event that the elastic lip runs parallel to the injector axis of the fuel injector, this has a reduced longitudinal rigidity. Due to the elasticity of the elastic lip, the maximum contact force between the fixed part of the seat and a z. B. sleeve-shaped closure member with seat edge at the impact of the switching valve is reduced, ie the first contact between the seat edge of the closing element and the fixed part of the seat. By reducing the maximum contact force at the stop smaller loads of the preferably needle-shaped valve element and the closing element are achieved; Furthermore, the wear is reduced. Another advantage associated with the solution according to the invention is to be seen in that the elastic lip is acted on at its underside - in the radial configuration thereof - with the system pressure p _sys . As a result, with a radially oriented elastic lip, when the pressure is applied from the underside, it bulges upward or is deformed upwards in the direction of the stationary seat with system pressure, so that the sealing effect in the seating area is further improved.

Neben der Ausgestaltung des Sitzes mit einer in radialer Richtung verlaufender elastischen Lippe, kann der Sitz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung auch als senkrecht stehender Steg ausgeführt werden. In diesem Falle bildet die obere Ringfläche des senkrecht verlaufenden Steges am Injektorkörper einen Kontaktring, der mit der Sitzkante des z. B. hülsenförmig ausgebildeten Schließelementes den Dichtsitz bildet. Diese Lösung, bei welcher die elastische Lippe im wesentlichen parallel zur Injektorachse verläuft, bietet eine etwas weichere Ausgestaltung des Sitzes, und ist in fertigungstechnischer Hinsicht von Vorteil, da das Eindrehen einer Kammer in den Injektor entfallen kann.Next the embodiment of the seat with a running in the radial direction elastic lip, the seat of the invention proposed Solution also designed as a vertical web become. In this case, the upper annular surface of the vertically extending web on the injector body a contact ring, with the seat edge of z. B. sleeve-shaped Closing element forms the sealing seat. This solution, wherein the elastic lip is substantially parallel to the injector axis runs, offers a slightly softer design of the Seat, and is advantageous in terms of manufacturing technology, since the insertion of a chamber in the injector can be omitted.

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 den Sitzbereich ein hülsenförmiges Schließelement aufweisenden Schaltventiles, 1 the seating area a sleeve-shaped closing element having switching valve,

2 den Sitzbereich zum Zeitpunkt des Schließens des Schaltventils, bei dem die größte Kontaktkraft auftritt, 2 the seating area at the time of closing the switching valve where the largest contact force occurs,

3 den Sitzbereich bei Anlage des Systemdruckes p_sys innerhalb einer Kammer unterhalb einer in radialer Richtung orientierten elastischen Lippe und 3 the seating area when system pressure p _sys within a chamber below a radially oriented elastic lip and

4 an die Ausgestaltung der elastischen Lippe in vertikaler Orientierung, d. h. parallel zu Injektorachse des Kraftstoffinjektors. 4 to the configuration of the elastic lip in a vertical orientation, ie parallel to injector axis of the fuel injector.

Ausführungsformen der Erfindungembodiments the invention

1 zeigt den Sitzbereich eines ein hülsenförmiges Schließelement aufweisendes Schaltventil zur Betätigung eines Kraftstoffinjektors. 1 shows the seating area of a sleeve-shaped closing element having a switching valve for actuating a fuel injector.

Wie der Darstellung gemäß 1 entnehmbar ist, umfasst ein Kraftstoffinjektor 10 einen Injektorkörper 12. Der Kraftstoffinjektor 10 und der Injektorkörper 12 sind symmetrisch zu einer Injektorachse ausgebildet. Dies gilt auch für ein Ventilstück 16, in dem ein bevorzugt nadelförmig ausgebildetes Einspritzventil 18 aufgenommen ist. Das bevorzugt nadelförmig ausgebildete Einspritzventil 18 wird durch die Druckbeaufschlagung bzw. Druckentlastung eines Steuerraumes 20, der ebenfalls im Ventilstück 16 ausgebildet ist, betätigt. Der Steuerraum 20 ist über eine Zulaufdrossel 22 mit unter Systemdruck p_sys stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Der Systemdruck p_sys wird in einem in 1 nicht dargestellten Hochdruckspeicherkörper (Common-Rail) gespeichert und in diesem durch ein Hochdruckförderaggregat, wie z. B. eine Hochdruckpumpe, aufrecht erhalten.As shown in the illustration 1 can be removed includes a fuel injector 10 an injector body 12 , The fuel injector 10 and the injector body 12 are formed symmetrically to a Injektorachse. This also applies to a valve piece 16 in which a preferably needle-shaped injection valve 18 is included. The preferably needle-shaped injection valve 18 is due to the pressurization or pressure relief of a control room 20 also in the valve piece 16 is formed, operated. The control room 20 is via an inlet throttle 22 pressurized fuel at system pressure p _sys . The system pressure p _sys is _stored in an in 1 not shown high-pressure accumulator body (common rail) stored and in this by a high-pressure pumping unit, such as. As a high-pressure pump, maintained.

Eine Druckentlastung des Steuerraumes 20, der im Ventilstück 16 des Kraftstoffinjektors 10 ausgebildet ist, erfolgt durch die Betätigung eines Schaltventiles, dessen Schließelement in der Darstellung gemäß 1 durch Bezugszeichen 32 gekennzeichnet ist. Das Schließelement 32 gemäß der Darstellung in 1 ist an einem Führungszapfen 48 geführt, und durch eine in 1 nicht dargestellte in Schließrichtung wirkende Schließfeder beaufschlagt.A pressure relief of the control room 20 that in the valve piece 16 of the fuel injector 10 is formed, carried out by the operation of a switching valve, the closing element in the illustration according to 1 by reference numerals 32 is marked. The closing element 32 as shown in 1 is on a guide pin 48 led, and by a in 1 not shown acting in the closing direction closing spring acted upon.

Wie aus der Darstellung gemäß 1 hervorgeht, weist das am Führungszapfen 48 entlang der Führung 66 bewegbare, hülsenförmige Schließelement 32 an einer dem feststehenden Sitz 26 des Schaltventil zuweisenden Seite eine Sitzkante 34 auf. Die Sitzkante 34 ist am Innendurchmesser des entlang der Führung 66 bewegbaren hülsenförmigen Schließelement 32 ausgebildet. Die Sitzkante 34 definiert einen Sitzdurchmesser 38, d_s.As shown in the illustration 1 shows, that points to the guide pin 48 along the guide 66 movable, sleeve-shaped closing element 32 at a fixed seat 26 the switching valve assigning side a seat edge 34 on. The seat edge 34 is at the inside diameter of the along the guide 66 movable sleeve-shaped closing element 32 educated. The seat edge 34 defines a seat diameter 38 , d _s .

Die Sitzkante 34 kontaktiert beim Schließen eine Planfläche 30 des Injektorkörpers 12. Diese Planfläche 30 bildet eine obere Begrenzung der elastischen Lippe 28, die eine Elastizität aufweist, wodurch eine maximale Kontaktkraft bei Anschlag der Sitzkante 34 des hülsenförmig ausgebildeten Schließelementes 32 am feststehenden Sitz 26 gedämpft wird. Beim Schließen des Schließelementes 32, im Moment des ersten Kontaktes zwischen der Sitzkante 34 und der Planfläche 30 ergibt sich über die Kontaktsteifigkeit der Bauteile, d. h. des hülsenförmig ausgebildeten Schließelementes 32 und der in 1 in radialer Orientierung dargestellten elastischen Lippe 28, eine maximale Kontaktkraft, welche im wesentlichen von der Steifigkeit des feststehenden Sitzes 26 und der des hülsenförmig ausgeführten Schließelementes 32 abhängt. Bei der in 1 dargestellten Sitzgeometrie in Form einer elastischen Lippe 28 liegt die maximale Kontaktsteifigkeit unter der maximalen Kontaktkraft, die bei Einsatz eines massiv ausgebildeten feststehenden Sitzes aufträte. Durch die Auslegung der Sitzgeometrie – wie erfindungsgemäß vorgeschlagen – kann neben den Parameter Federkraft, erzeugt durch die Schließfeder und die ausgewählten Werkstoffe eine weitere Möglichkeit bereit gestellt werden, dem feststehenden Sitz 26 verschleißunempfindlicher zu gestalten.The seat edge 34 contacts a flat surface when closing 30 of the injector body 12 , This plane surface 30 forms an upper boundary of the elastic lip 28 , which has an elasticity, whereby a maximum contact force when abutting the seat edge 34 of the sleeve-shaped closure element 32 at the fixed seat 26 is dampened. When closing the closing element 32 at the moment of the first contact between the seat edge 34 and the plane surface 30 results from the contact stiffness of the components, ie the sleeve-shaped closure element 32 and the in 1 in the radial orientation illustrated elastic lip 28 , a maximum contact force, which essentially depends on the stiffness of the fixed seat 26 and the sleeve-shaped executed closing element 32 depends. At the in 1 shown seat geometry in the form of an elastic lip 28 For example, the maximum contact stiffness is below the maximum contact force that would occur when using a solidly formed, fixed seat. By the design of the seat geometry - as proposed by the invention - in addition to the parameters spring force, generated by the closing spring and the selected materials, a further possibility can be provided, the fixed seat 26 wear-resistant.

1 zeigt, dass die in radiale Richtung senkrecht zur Injektorachse 14 orientierte elastische Lippe 28 am Injektorkörper 12 eine Kammer 50 begrenzt. Die Kammer 50 bildet eine Druckstufe aufgrund des Durchmesserunterschiedes unterhalb des feststehenden Sitzes 26. Der Durchmesserunterschied definiert einen Durchmessersprung 52 zwischen dem Sitzdurchmesser 38, d_s und dem Außendurchmesser 44 d₁ der Kammer 50. Die in radiale Richtung orientierte elastische Lippe 28 gemäß der Ausführungsform des feststehenden Sitzes 26 in 1 ist in einem Überstand 42 im Bezug auf den die Kammer 50 begrenzenden Durchmesser 44, d₁ gestaltet. Diese Druckstufe wird über die Zulaufdrossel 22 den Steuerraum 20 und die Ablaufdrossel stehen in diesen Teilen anstehenden Systemdruck p_sys beaufschlagt. Die Beaufschlagung Kammer 50 über die erwähnten Komponenten bedeutet, dass die in der Darstellung gemäß in 1 in radiale Richtung orientierte elastische Lippe 28 durch den anstehenden Systemdruck p_sys vorgespannt ist. Solange der feststehende Sitz 26 geschlossen steht, bleibt die in radiale Richtung orientierte elastische Lippe 28 verformt. 1 shows that in the radial direction perpendicular to the injector axis 14 oriented elastic lip 28 on the injector body 12 a chamber 50 limited. The chamber 50 forms a pressure level due to the difference in diameter below the fixed seat 26 , The difference in diameter defines a diameter jump 52 between the seat diameter 38 , d _s and the outside diameter 44 d _{1 of} the chamber 50 , The radially oriented elastic lip 28 according to the embodiment of the fixed seat 26 in 1 is in a supernatant 42 in terms of the chamber 50 limiting diameter 44 , d ₁ designed. This pressure level is via the inlet throttle 22 the control room 20 and the outlet throttle are applied in these parts pending system pressure p _sys . The admission chamber 50 about the mentioned components means that in the illustration according to in 1 in the radial direction oriented elastic lip 28 is biased by the pending system pressure p _sys . As long as the fixed seat 26 closed, remains in the radial direction oriented elastic lip 28 deformed.

Im geschlossenen Zustand des hülsenförmigen Schließelementes 32, welches druckausgeglichen entlang der Führung 66 des Zapfens 48 geführt ist, ist der Systemdruck p_sys von einem Absteuerraum 36 getrennt. Der Absteuerraum 36 steht über eine Bohrung in Ventil körper 12 mit einem Rücklauf 40 in Verbindung. In diesem Bereich herrscht ein Rücklaufdruck p_R.In the closed state of the sleeve-shaped closing element 32 which is pressure balanced along the guide 66 of the pin 48 is guided, the system pressure p _sys from a Absteuerraum 36 separated. The diversion room 36 is about a hole in valve body 12 with a return 40 in connection. In this area there is a return pressure p _R.

Wie 1 weiter zeigt, wird das hülsenförmige Schließelement 32 gegen den feststehenden Sitz 26, insbesondere die in radiale Richtung orientierte elastische Lippe 28 gedrückt.As 1 further shows, the sleeve-shaped closing element 32 against the fixed seat 26 , in particular the radially oriented elastic lip 28 pressed.

In der Darstellung gemäß 2 ist die Verformung des feststehenden Sitzes beim Kontakt mit dem hülsenförmig ausgebildeten Schließelement in übertriebener, vergrößerter Wiedergabe dargestellt.In the illustration according to 2 the deformation of the fixed seat when in contact with the sleeve-shaped closing element is shown in exaggerated, enlarged reproduction.

2 zeigt, dass die in radiale Richtung, d. h. senkrecht zur Injektorachse 14 orientierte elastische Lippe 28 bei Beaufschlagung der Planfläche 30 durch die Sitzkante 34 des hülsenförmigen Schließelementes 32 eine erste Verformung 54 annimmt. Die erste Verformung 54 ist im Wesentlichen durch eine Biegung der senkrecht zur Injektorachse 14 verlaufenden elastischen Lippe 28 gegeben. Die elastische Lippe 28 wird bei Kontaktierung durch die Sitzkante 34 nach unten gebogen. Durch die der elastischen Lippe 28 innewohnende Elastizität wird durch die erste Verformung 54 die absolute Höhe der Kontaktkraft beim Auftreffen der Sitzkante 34 auf die Planfläche 30 erheblich herabgesetzt, sodass auch der Verschleiß signifikant reduziert wird. 2 zeigt, dass das hülsenförmige Schließelement 32 entlang der Führung 66 des Zapfens 48 geführt ist, der ebenso wie das hülsenförmige Schließelement 32 und der Injektorkörper 12 symmetrisch zur Injektorachse 14 ausgebildet ist. Der Sitzdurchmesser ist in der Darstellung gemäß 2 durch Bezugszeichen 38 gekennzeichnet, ein Sitzbereich, in dem die Sitzkante 34 und die Planfläche 30 einander kontaktieren, ist durch Bezugszeichen 24 hervorgehoben. 2 zeigt weiter, das die in radiale Richtung orientierte elastische Lippe 28 des Injektorkörpers 12 im Überstand 42 in Bezug auf den Durchmesser 44 der Kammer 50 ausgebildet ist. Durch Bezugszeichen 52 ist der Durchmessersprung zwischen dem Durchmesser 44 und dem Sitzdurchmesser 38 kenntlich gemacht. 2 shows that in the radial direction, ie perpendicular to the injector axis 14 oriented elastic lip 28 when loading the plane surface 30 through the seat edge 34 of the sleeve-shaped closing element 32 a first deformation 54 accepts. The first deformation 54 is essentially a bend perpendicular to the injector axis 14 extending elastic lip 28 given. The elastic lip 28 is when contacting through the seat edge 34 bent down. By the elastic lip 28 inherent elasticity is due to the first deformation 54 the absolute height of the contact force when hitting the seat edge 34 on the plane surface 30 significantly reduced, so that the wear is significantly reduced. 2 shows that the sleeve-shaped closing element 32 along the guide 66 of the pin 48 is guided, as well as the sleeve-shaped closing element 32 and the injector body 12 symmetrical to the injector axis 14 is trained. The seat diameter is shown in the illustration 2 by reference numerals 38 marked, a seating area in which the seat edge 34 and the plane surface 30 contact each other is by reference numerals 24 highlighted. 2 further shows that the radially oriented elastic lip 28 of the injector body 12 in the supernatant 42 in terms of the diameter 44 the chamber 50 is trained. By reference 52 is the diameter jump between the diameter 44 and the seat diameter 38 indicated.

In der Darstellung gemäß 3 wird die in radiale Richtung orientierte elastische Lippe 28 durch dem Systemdruck p_sys beaufschlagt.In the illustration according to 3 becomes the radially oriented elastic lip 28 by the system pressure p _sys acted upon.

Wie 3 entnommen werden kann, liegt der Systemdruck p_sys über die Zulaufdrossel 22 im Steuerraum 20 an. Wie bereits beschrieben, entsteht innerhalb der Kammer 50, insbesondere unterhalb der in radialer Richtung orientierten elastische Lippe 28, aufgrund des Durchmessersprungs 52 eine Druckstufe, die durch den Systemdruck p_sys – wie in 3 dargestellt – beaufschlagt ist. Die Beaufschlagung der Unterseite der in radiale Richtung orientierten elastischen Lippe 28 bewirkt deren zweite Verformung 56, welche im wesent lichen als eine Aufwölbung der elastischen Lippe 28 nach oben verläuft. Diese Aufwölbung, d. h. die zweite Verformung 56 der in radialer Richtung orientierten elastischen Lippe 28, bewirkt, dass das Schaltventil bzw. dessen hülsenförmig ausgebildetes Schließelement 32 im Bereich der angeglichenen Sitzfläche immer an der Innenseite dichtet, sodass eine Druckunterwanderung des Sitzbereiches 24 ausgeschlossen werden kann. Der Systemdruck p_sys, der sich in der Kammer 50 aufgebaut hat, unterstützt die Dichtwirkung, die sich am feststehenden Sitz 26 einstellt durch die zweite Verformung 56 der in radialer Richtung orientierten elastische Lippe 28.As 3 can be removed, the system pressure p _sys on the inlet throttle 22 in the control room 20 at. As already described, arises within the chamber 50 , in particular below the radially oriented elastic lip 28 , due to the diameter jump 52 a pressure rating determined by the system pressure p _sys - as in 3 shown - acted upon. The application of the underside of the radially oriented elastic lip 28 causes its second deformation 56 , which in wesent union as a bulge of the elastic lip 28 goes up. This bulge, ie the second deformation 56 the radially oriented elastic lip 28 , causes the switching valve or its sleeve-shaped closing element 32 In the area of the adjusted seating surface always seals on the inside, so that a pressure infiltration of the seating area 24 can be excluded. The system pressure p _sys , located in the chamber 50 has built up, supports the sealing effect, which at the fixed seat 26 adjusted by the second deformation 56 the radially oriented elastic lip 28 ,

Der in 3 dargestellte Durchmessersprung 52 ergibt sich aus der Differenz des Durchmessers 44 der Kammer 50 abzüglich des durch Bezugszeichen 38 identifizierten Sitzdurchmessers d_s.The in 3 illustrated diameter Leap 52 results from the difference of the diameter 44 the chamber 50 minus the reference number 38 identified seat diameter d _s .

Der Darstellung gemäß 3 ist weiterhin zu entnehmen, dass die Planfläche 30, mit welcher die Sitzkante 34 der hülsenförmig ausgebildeten Schließelementes 32 zusammen wirkt, aufgrund der zweiten Verformung 56 der in radialer Richtung orientierten elastischen Lippe 28 ebenfalls verformt ist.The representation according to 3 is further evident that the plane surface 30 with which the seat edge 34 the sleeve-shaped closure element 32 works together, due to the second deformation 56 the radially oriented elastic lip 28 is also deformed.

4 zeigt eine Ausführungsform eines feststehenden Sitzes in einem Kraftstoffinjektor. 4 shows an embodiment of a fixed seat in a fuel injector.

4 ist zu entnehmen, dass eine elastische Lippe 60 sich im wesentlichen parallel zur Injektorachse 14 erstreckt. Der in vertikal Richtung orientierten Lippe 60 befindet sich ein Kontaktring 32, der mit der an der Unterseite des hülsenförmigen Schließelements 33 ausgebildeten Sitzkante 34 zusammen wirkt, wie in der Darstellung gemäß 4 gezeigt. 4 it can be seen that an elastic lip 60 essentially parallel to the injector axis 14 extends. The vertically oriented lip 60 there is a contact ring 32 that with the at the bottom of the sleeve-shaped closing element 33 trained seat edge 34 works together as shown in the illustration 4 shown.

Die in 4 dargestellte Ausführungsform des feststehenden Sitzes unterscheidet sich durch die vertikal Anordnung der elastischen Lippe 60 im Vergleich zu den in den 1, 2 und 3 dargestellten radialen Orientierung der elastischen Lippe 28. Die in vertikale Richtung orientierte elastische Lippe 60 führt zu einem weicheren Sitz, in dem kleinere Sitzkräfte herrschen und zu einer durch Bezugszeichen 64 angedeuteten günstigen Verkippung in radiale Richtung im Sitzbereich 24. Im Kontaktbereich 58 der Sitzkante 34 des hülsenförmigen Schließelementes 32 mit dem plan verlaufenden Kontaktring 62 auf der oberen Seite der in vertikal Orientierung ausgeführten Lippe 60 entsteht eine Linienberührung, die den Sitz 26 abdichtet. Auch in dieser Ausführungsform ist das Schließelement 32 hülsenförmig ausgebildet und an der Umfangsfläche 68 eines Zapfens 48 entlang einer Führung 66 in vertikale Richtung geführt. In der in 4 dargestellten Ausführungsform fehlt es aufgrund der vertikalen Orientierung der elastischen Lippe 60 an einer Kammer 50, die in den Ausführungsformen gemäß der 1, 2 und 3 aufgrund der horizontalen Orientierung der elastischen Lippe 28 in Bezug auf die Planseite des Ventilstückes 16 entsteht.In the 4 illustrated embodiment of the fixed seat differs by the vertical arrangement of the elastic lip 60 compared to those in the 1 . 2 and 3 illustrated radial orientation of the elastic lip 28 , The vertically oriented elastic lip 60 leads to a softer seat, prevail in the smaller seating forces and to a by reference numerals 64 indicated favorable tilting in the radial direction in the seating area 24 , In the contact area 58 the seat edge 34 of the sleeve-shaped closing element 32 with the plan contact ring 62 on the upper side of the vertical orientation lip 60 creates a line touch that the seat 26 seals. Also in this embodiment, the closing element 32 sleeve-shaped and on the peripheral surface 68 a pin 48 along a guide 66 guided in vertical direction. In the in 4 illustrated embodiment, it lacks due to the vertical orientation of the elastic lip 60 at a chamber 50 used in the embodiments according to the 1 . 2 and 3 due to the horizontal orientation of the elastic lip 28 with respect to the plan side of the valve piece 16 arises.

Die Ausgestaltung der in vertikale Richtung orientierten elastischen Lippe 28 als dünner Steg erlaubt eine Reduzierung der Kontaktkraft bei Berührung der Sitzkante 34 mit dem Kontaktring 62. Die Reduzierung der Kontaktkraft wird über die reduzierte Längssteifigkeit der in vertikale Richtung orientierten Lippe 60 erreicht.The embodiment of the oriented in the vertical direction elastic lip 28 as a thin bridge allows a reduction of the contact force when touching the seat edge 34 with the contact ring 62 , The reduction in contact force is due to the reduced longitudinal stiffness of the vertically oriented lip 60 reached.

Die in den 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen eines feststehenden Sitzes 26 unterscheiden sich von der Ausbildung eines massiven Sitzes, wie z. B. DE 10 2006 021741 bekannt, dadurch, dass aufgrund der Elastizität der elastischen Lippe 28 bzw. 60 – sei sie in radialer oder in axialer Richtung ausgeführt – eine Reduzierung der Kontaktkraft durch eine erste Verformung 54 bzw. einer radialen Auslenkung 64 erreicht wird. Bei einem massiv ausgebildeten feststehenden Sitz wäre diese Verformung aufgrund der Materialanhäufung nicht möglich. In vorteilhafter Weise kann bei horizontaler Orientierung der elastischen Lippe 28, d. h. senkrecht zur Injektorachse 14 orientierter elastischer Lippe 28, der Systemdruck p_sys zur Erzeugung einer zweiten Verformung 56, d. h. einer Aufwölbung zur Unterstützung der Dichtkraft, herangezogen werden.The in the 1 to 4 illustrated embodiments of a fixed seat 26 differ from the training of a massive seat, such. B. DE 10 2006 021741 known, characterized in that due to the elasticity of the elastic lip 28 respectively. 60 - Be carried out in the radial or in the axial direction - a reduction of the contact force by a first deformation 54 or a radial deflection 64 is reached. In a solid trained seat this deformation would not be possible due to the accumulation of material. Advantageously, with horizontal orientation of the elastic lip 28 ie perpendicular to the injector axis 14 oriented elastic lip 28 , the system pressure p _sys to produce a second deformation 56 , ie a bulge to support the sealing force, are used.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006021736 A1 [0001]
- DE 102006021741 [0002, 0034]

Claims

Fuel injector ( 10 ) for a combustion chamber of an internal combustion engine, in which an injection valve ( 18 ) releases or closes at least one injection opening, wherein the fuel injector ( 10 ) is controlled by a switching valve, which is a connection between a control room ( 20 ) and a return ( 40 ) or interrupts with a closing element ( 32 ), characterized in that the seat ( 26 ) one of the closing element ( 32 ) contacted elastic lip ( 28 . 60 ).

Fuel injector according to claim 1, characterized in that the switching valve with a pin ( 48 ), the diameter of which is substantially equal to a seat diameter ( 38 ) of a seat ( 26 ) corresponds.

Fuel injector ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the elastic lip ( 28 . 60 ) on an injector body ( 12 ) and in the seating area ( 24 ) either perpendicular or parallel to the injection axis ( 14 ) runs.

Fuel injector ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the elastic lip ( 60 ) has a reduced rigidity of the longitudinal direction and as a thin circumferential rib in the injector body ( 12 ) is executed.

Fuel injector ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the closing element ( 32 ) a seat edge ( 34 ) having a plane surface ( 30 ) or a contact ring ( 62 ) of the elastic lip ( 28 . 60 ) works together.

Fuel injector ( 10 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the elastic lip ( 28 ) a chamber ( 50 ) in the valve body ( 12 ), which is acted upon by the system pressure p _sys .

Fuel injector ( 10 ) according to claim 6, characterized in that on the elastic lip ( 28 ) a diameter jump ( 52 ) between a seat diameter ( 38 ), d _s and a diameter ( 44 ) d _{1 of} the chamber ( 50 ) is executed.

Fuel injector ( 10 ) according to claim 3, characterized in that the elastic lip ( 28 ) when system pressure p _{sys is applied} in the chamber ( 50 ) a the sealing effect on the seat ( 26 ) supporting deformation ( 56 ) learns.

Fuel injector ( 10 ) according to claim 3, characterized in that the elastic lip ( 60 ) with the seat closed ( 26 ) in the radial direction ( 64 ) is deflected.

Fuel injector ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the closing element ( 32 ) is designed substantially pressure-balanced, along a guide ( 66 ) on the pin ( 48 ) is guided and at the a plane ( 30 ) or the contact ring ( 62 ) facing side a seat edge ( 34 ).

Fuel injector ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the elastic lip ( 28 ) when in contact with the closing element ( 32 ) a first deformation ( 54 ) and the elastic lip ( 28 ) by the one in the chamber ( 50 ) system pressure p _sys the second deformation ( 56 ) learns.