DE102009029355A1

DE102009029355A1 - injector

Info

Publication number: DE102009029355A1
Application number: DE200910029355
Authority: DE
Inventors: Nadja Eisenmenger; Hans-Christoph Magel
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2011-03-24
Also published as: WO2011029829A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Injektor (1), insbesondere Common-Rail-Injektor, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung verstellbaren Einspritzventilelement (11), das mittels eines Steuerventils (26) ansteuerbar ist, welches ein mittels eines Aktuators (27) zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung verstellbares, in der Schließstellung zumindest näherungsweise druckausgeglichenes Steuerventilelement (25) mit einer Dichtlinie (34) aufweist, die in der Schließstellung des Steuerventilelementes (25) mit einem Steuerventilsitz (28) dichtend zusammenwirkt, und die in der Öffnungsstellung von dem Steuerventilsitz (28) abgehoben ist und so den Kraftstofffluss aus einem Hochdruckbereich (37) in einen Niederdruckbereich (9) des Injektors (1) freigibt, wobei das Steuerventilelement (25) einen die Dichtlinie (34) in radialer Richtung zum Hochdruckbereich (37) hin überragenden Stützbereich (40) aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Durchmesser (DiS) des Stützbereichs (40) den Durchmesser (DiF; DaF) des Steuerventilelements (25) an der Dichtlinie (34) radial um maximal 12%, insbesondere zwischen 1% und 8% des Durchmessers (DiF; DaF) des Steuerventilelements (25) an der Dichtlinie (34) nach innen bzw. nach außen überragt.The invention relates to an injector (1), in particular a common rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, with an injection valve element (11) which can be adjusted between a closed position and an open position and which can be controlled by means of a control valve (26). which has a control valve element (25) with an sealing line (34) which is adjustable between an closed position and an open position and at least approximately pressure-balanced in the closed position and which seals with a control valve seat (28) in the closed position of the control valve element (25) cooperates, and which is lifted from the control valve seat (28) in the open position and thus releases the fuel flow from a high pressure area (37) into a low pressure area (9) of the injector (1), the control valve element (25) forming a sealing line (34) protrude in the radial direction to the high pressure area (37) n has the support region (40). According to the invention, the diameter (DiS) of the support region (40) and the diameter (DiF; DaF) of the control valve element (25) on the sealing line (34) radially by a maximum of 12%, in particular between 1% and 8% of the diameter (DiF ; DaF) of the control valve element (25) on the sealing line (34) projects inwards or outwards.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft einen Injektor, insbesondere einen Common-Rail-Injektor, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an injector, in particular a common rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.

Ein derartiger Injektor ist aus der DE 10 2008 005 532 A1 bekannt. Der bekannte Injektor weist einen Stützbereich auf, der sich über den Führungsdurchmesser hinweg in den Hochdruckbereich erstreckt. Durch den Stützbereich wird der Einschlagimpuls besser in das Ventil verteilt und führt zu geringeren Bauteilspannungen. Zudem werden durch den Stützbereich Partikel von dem Sitz abgehalten. Durch den bekannten Stützbereich werden jedoch hydraulische Kräfte erzeugt, die eine schließende Kraft auf die Ventilnadel ausüben und dadurch die Öffnungsbewegung verlangsamen.Such an injector is from the DE 10 2008 005 532 A1 known. The known injector has a support region which extends over the guide diameter into the high-pressure region. The support area distributes the impact moment better into the valve and leads to lower component stresses. In addition, particles are removed from the seat by the support area. By the known support area, however, hydraulic forces are generated, which exert a closing force on the valve needle and thereby slow the opening movement.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Ausgehend von dem dargestellten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Stützbereich derart weiterzubilden, dass die Hydraulikkräfte relativ gering sind, um die Öffnungsgeschwindigkeit der Ventilnadel bei ansonsten gleichen Verhältnissen zu erhöhen. Gleichzeitig soll die Stützwirkung des Stützbereiches erhalten bleiben. Diese Aufgabe wird bei einem Injektor mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die in dem Kennzeichenteil des Anspruchs 1 beanspruchten geometrischen Verhältnisse haben sich dabei als besonders vorteilhaft zur Lösung der gestellten Aufgabe herausgestellt.Based on the illustrated prior art, the invention has the object, a support area in such a way that the hydraulic forces are relatively low, to increase the opening speed of the valve needle with otherwise the same conditions. At the same time the supporting effect of the support area should be maintained. This object is achieved in an injector with the features of claim 1. The claimed in the characterizing part of claim 1 geometric relationships have been found to be particularly advantageous for solving the problem.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen auch sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen.Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims. All combinations of at least two features disclosed in the description, the claims and / or the figures also fall within the scope of the invention.

Als besonders vorteilhaft bei einer Verwendung des Injektors bei einem Betriebsdruck bis etwa 3000 bar hat es sich herausgestellt, wenn der Stützbereich einen Durchmesser aufweist, der maximal 400 μm, insbesondere zwischen 40 μm und 240 μm kleiner bzw. größer ist als der Durchmesser des Steuerventilelements an seiner Dichtkante.It has proven to be particularly advantageous when using the injector at an operating pressure of up to about 3000 bar when the support region has a diameter which is at most 400 μm, in particular between 40 μm and 240 μm smaller or larger than the diameter of the control valve element its sealing edge.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Stützbereich derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass dieser die Druckausgeglichenheit des Steuerventilelementes in seiner Schließstellung nicht oder zumindest nicht wesentlich negativ beeinflusst. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der Stützbereich derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass sich die auf ihn in einander entgegengesetzte Richtungen wirkenden Druckkräfte, zumindest näherungsweise vollständig, vorzugsweise vollständig aufheben. Dies wird mit einem Stützbereich erreicht, bei dem die Wirk- bzw. Projektionsflächen zum Erzeugen von in einander entgegengesetzte Richtungen weisenden Druckkräften gleich groß sind. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass der innere oder der äußere Durchmesser (abhängig von der Bauform) des Steuerventilelementes im Bereich der Dichtlinie dem Durchmesser des Steuerventilelementes oberhalb des Stützbereichs entspricht.In one embodiment of the invention, it is provided that the support area is designed and / or arranged such that it does not affect the pressure balance of the control valve element in its closed position or at least not significantly negative. This can be realized, for example, in that the support region is designed and / or arranged such that the pressure forces acting on it in opposite directions cancel each other, at least approximately completely, preferably completely. This is achieved with a support region in which the effective or projection surfaces for generating pressure forces pointing in opposite directions are equal. This can be realized, for example, in that the inner or the outer diameter (depending on the design) of the control valve element in the region of the sealing line corresponds to the diameter of the control valve element above the support region.

Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform des Injektors, bei der der Durchmesser der Dichtlinie, die sich durch nicht zu vermeidende Verschleißerscheinungen über die Lebensdauer des Injektors etwas verbreitert, und dem Führungsdurchmesser (Innendurchmesser oder Außendurchmesser des Steuerventilelementes – abhängig von der Bauform des Steuerventilelementes) entspricht. Ein vollkommen druckausgeglichenes Steuerventil wird erhalten, wenn der innere Durchmesser der Dichtlinie exakt dem inneren Führungsdurchmesser bzw. der äußere Durchmesser der Dichtlinie exakt dem äußeren Führungsdurchmesser des Steuerventilelementes entspricht.Of particular advantage is an embodiment of the injector, in which the diameter of the sealing line, which widened by unavoidable wear over the life of the injector something, and the guide diameter (inner diameter or outer diameter of the control valve element - depending on the design of the control valve element) corresponds. A fully pressure compensated control valve is obtained when the inner diameter of the sealing line exactly corresponds to the inner guide diameter or the outer diameter of the sealing line exactly the outer guide diameter of the control valve element.

Im Hinblick auf eine einfache Fertigbarkeit des Stützbereichs ist eine zumindest näherungsweise trapezförmige Ausbildung des Stützbereichs bevorzugt, wobei die schrägen Flanken des Trapezes mit einer parallel zur Längsmittelachse des Steuerventilelementes verlaufenden Linie miteinander verbunden sind.With regard to simple manufacturability of the support region, an at least approximately trapezoidal design of the support region is preferred, wherein the oblique flanks of the trapezoid are connected to one another with a line running parallel to the longitudinal central axis of the control valve element.

Ein druckausgeglichenes Steuerventil kann sowohl mit einem hülsenförmigen Steuerventilelement (Ventilhülse) als auch mit einem kolbenförmigen (nicht durchgehend hohlen) Steuerventilelement realisiert werden. Für den Fall des Vorsehens eines als Ventilhülse ausgebildeten Steuerventilelementes ist eine Ausführungsform bevorzugt, bei der innerhalb des Steuerventilelementes ein Druckstift aufgenommen ist. Dabei ist der Druckstift bevorzugt als von dem den Steuerventilsitz aufweisenden Ventilstück separates Bauteil ausgebildet, welches eine radial innerhalb des Steuerventilelementes ausgebildete Ventilkammer in axialer Richtung abdichtet. Bevorzugt ist das hülsenförmige Steuerventilelement dabei mit seinem Innenumfang am Außenumfang des Druckstiftes geführt, welcher sich bevorzugt an einem Injektorbauteil in axialer Richtung, vorzugsweise an einem Injektordeckel oder einer Elektromagnetanordnung, abstützt. Zusätzlich oder alternativ zu der Ausbildung des Druckstiftes als innere Führung kann eine Außenführung für das hülsenförmige Steuerventilelement vorgesehen werden. Unabhängig davon, ob eine innere und/oder äußere Führung für die Ventilhülse vorgesehen wird, entspricht der Durchmesser der Dichtlinie bevorzugt zumindest näherungsweise dem Außendurchmesser des Druckstiftes, ggf. zuzüglich eines minimalen Spiels. Bei einer Ausführungsform des Steuerventilelementes als Ventilhülse ragt der Stützbereich bevorzugt in die innerhalb des hülsenförmigen Steuerventilelementes ausgebildete, vorzugsweise unmittelbar mit der Steuerkammer verbundene Ventilkammer hinein und befindet sich in axialer Richtung betrachtet zwischen der Dichtlinie und dem Druckstift.A pressure compensated control valve can be realized both with a sleeve-shaped control valve element (valve sleeve) and with a piston-shaped (not continuous hollow) control valve element. In the case of providing a valve sleeve designed as a control valve element, an embodiment is preferred in which a pressure pin is received within the control valve element. In this case, the pressure pin is preferably designed as a separate component from the valve member having the control valve seat, which component seals a valve chamber formed radially inside the control valve member in the axial direction. Preferably, the sleeve-shaped control valve element is guided with its inner circumference on the outer circumference of the pressure pin, which is preferably supported on an injector component in the axial direction, preferably on an injector cover or an electromagnet arrangement. Additionally or alternatively to the formation of the pressure pin as an inner guide, an outer guide for the sleeve-shaped control valve element can be provided. Regardless of whether an inner and / or outer leadership for the Valve sleeve is provided, the diameter of the sealing line preferably corresponds at least approximately to the outer diameter of the pressure pin, possibly plus a minimum clearance. In one embodiment of the control valve element as a valve sleeve, the support region preferably projects into the valve chamber formed inside the sleeve-shaped control valve element, preferably directly connected to the control chamber, and is located between the sealing line and the pressure pin in the axial direction.

Bei einem Injektor mit einem als Kolben ausgebildeten Steuerventilelement befindet sich der Stützbereich im Gegensatz zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform bevorzugt am Außenumfang und zwar in axialer Richtung betrachtet zwischen der Dichtlinie des Steuerventilelementes und einem Führungsbauteil, wobei der (äußere) Durchmesser der Dichtlinie bevorzugt dem Führungsdurchmesser des kolbenförmige Steuerventilelementes entspricht.In an injector with a piston valve designed as a control valve element, the support region is in contrast to the embodiment described above preferably on the outer periphery and viewed in the axial direction between the sealing line of the control valve member and a guide member, wherein the (outer) diameter of the sealing line preferably the guide diameter of piston-shaped control valve element corresponds.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings.

Diese zeigen in:These show in:

1 eine schematische Darstellung eines als Common-Rail-Injektor ausgebildeten Injektors mit einem hülsenförmigen Steuerventilelement, welches einen nach radial innen weisenden Stützbereich für die Dichtlinie aufweist und 1 a schematic representation of a trained as a common rail injector injector with a sleeve-shaped control valve element, which has a radially inwardly facing support region for the sealing line and

2 eine unvollständige Darstellung einer Ausführungsform eines Injektors, bei dem das Steuerventilelement als massiver Kolben ausgebildet ist, der am Außenumfang, axial benachbart zur Dichtlinie einen umlaufenden Stützbereich trägt. 2 an incomplete illustration of an embodiment of an injector, wherein the control valve member is formed as a solid piston, which carries on the outer circumference, axially adjacent to the sealing line a circumferential support region.

In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, the same components and components with the same function with the same reference numerals.

In 1 ist ein als Common-Rail-Injektor ausgebildeter Injektor 1 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen nicht gezeigten Brennraum einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Eine Hochdruckpumpe 2 fördert Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 3 in einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 (Rail). In diesem ist Kraftstoff, insbesondere Diesel oder Benzin, unter hohem Druck, von in diesem Ausführungsbeispiel etwa 3000 bar, gespeichert. An den Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 ist der Injektor 1 neben anderen, nicht gezeigten Injektoren über eine Versorgungsleitung 5 angeschlossen. Die Versorgungsleitung 5 mündet in einen Druckraum 6. Mittels einer Rücklaufleitung 8 ist ein Niederdruckbereich 9 des Injektors 1 an den Vorratsbehälter 3 angeschlossen. Über die Rücklaufleitung 8 kann eine später noch zu erläuternde Steuermenge an Kraftstoff von dem Injektor 1 zu dem Vorratsbehälter 3 abfließen.In 1 is an injector designed as a common rail injector 1 for injecting fuel into a combustion chamber (not shown) of an internal combustion engine of a motor vehicle. A high pressure pump 2 Promotes fuel from a reservoir 3 in a high-pressure fuel storage 4 (Rail). In this fuel, especially diesel or gasoline, under high pressure, of about 3000 bar in this embodiment, stored. To the high-pressure fuel storage 4 is the injector 1 in addition to other, not shown injectors via a supply line 5 connected. The supply line 5 flows into a pressure room 6 , By means of a return line 8th is a low pressure area 9 of the injector 1 to the reservoir 3 connected. About the return line 8th may be a later to be explained control amount of fuel from the injector 1 to the reservoir 3 flow away.

Innerhalb eines Düsenkörpers 13 ist ein Einspritzventilelement 11 angeordnet. Das Einspritzventilelement 11 ist zum einen längsverschieblich in einem unteren, hülsenförmigen Abschnitt eines Ventilstückes 12 sowie mit Axialabstand dazu in einer Bohrung eines Düsenkörpers 13 geführt. Dabei sind am Außenumfang des Einspritzventilelementes 11 im Bereich seiner Führung innerhalb des Düsenkörpers 13 Axialkanäle 14 in Form von Ausschliffen ausgebildet, über die der Druckraum 6 mit dem Düsenraum 7 verbunden ist. Der Düsenkörper 13 ist über eine nicht dargestellte Überwurfmutter mit dem Injektorkörper 10 verschraubt.Inside a nozzle body 13 is an injection valve element 11 arranged. The injection valve element 11 is on the one hand longitudinally displaceable in a lower, sleeve-shaped portion of a valve piece 12 and with axial distance to it in a bore of a nozzle body 13 guided. In this case, on the outer circumference of the injection valve element 11 in the area of its guidance within the nozzle body 13 axial channels 14 formed in the form of Ausschliffen over which the pressure chamber 6 with the nozzle space 7 connected is. The nozzle body 13 is via a union nut, not shown, with the injector body 10 screwed.

Das Einspritzventilelement 11 weißt an seiner Spitze 15 eine Schließfläche 16 auf, mit der das Einspritzventilelement 11 in dichter Anlage an einen innerhalb des Düsenkörpers 13 ausgebildeten Einspritzventilelementsitz 17 bringbar ist. Wenn das Einspritzventilelement 11 an seinem Einspritzventilelementsitz 17 anliegt, d. h. sich in einer Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus einer Düsenlochanordnung 18 gesperrt. Ist es dagegen von seinem Einspritzventilelementsitz 17 abgehoben, kann Kraftstoff aus dem Druckraum 6 über die Axialkanäle 14 in den Düsenraum 7 an dem Einspritzventilelement 11 vorbei zur Düsenlochanordnung 18 innerhalb des Düsenkörpers 13 strömen und dort im Wesentlichen unter Hochdruck (Raildruck) stehend in den Brennraum (nicht gezeigt) gespritzt werden.The injection valve element 11 know at its peak 15 a closing area 16 on, with the injection valve element 11 in close contact with one within the nozzle body 13 trained injection valve element seat 17 can be brought. When the injection valve element 11 at its injection valve element seat 17 is applied, that is, is in a closed position, the fuel outlet from a nozzle hole arrangement 18 blocked. On the other hand, is it from its injection valve element seat 17 lifted off, can fuel from the pressure chamber 6 over the axial channels 14 in the nozzle chamber 7 on the injection valve element 11 over to the nozzle hole arrangement 18 inside the nozzle body 13 flow and there substantially under high pressure (rail pressure) standing in the combustion chamber (not shown) are injected.

Von einer oberen Stirnseite 19 des Einspritzventilelementes 11, welches anstelle der gezeigten einteiligen Ausbildung auch mehrteilig ausgebildet werden kann, und dem in der Zeichnungsebene unteren, hülsenförmigen Abschnitt des Ventilstückes 12 wird eine Steuerkammer 20 begrenzt, die über eine radial in dem hülsenförmigen Abschnitt des Ventilstücks 12 verlaufende Zulaufdrossel 21 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus dem Druckraum 6 versorgt wird. Die Steuerkammer 20 ist über einen, in dem oberen, plattenförmigen Abschnitt des Ventilstückes 12 angeordneten Ablaufkanal 22 mit Ablaufdrossel 23 mit einer Ventilkammer 24 verbunden, die radial außen von einem hülsenförmigen Steuerventilelement 25 eines Steuerventils 26 (Servoventil) begrenzt ist. Aus der Ventilkammer 24 (Hochdruckbereich) kann Kraftstoff in den Niederdruckbereich 9 des Injektors 1 strömen, wenn das von einem elektromagnetischen Aktuator 27 betätigbare Steuerventilelement 25 von seinem als Flachsitz ausgebildeten und an dem plattenförmigen Abschnitt des Ventilstücks 12 angeordneten Steuerventilsitz 28 abgehoben, d. h. das Steuerventil 26 geöffnet ist. Der Steuerventilsitzwinkel beträgt bei dem gezeigten Flachsitz 180°. Die Durchflussquerschnitte der Zulaufdrossel 21 und der Ablaufdrossel 23 sind derart aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Steuerventil 26 ein Nettoabfluss von Kraftstoff (Steuermenge) aus der Steuerkammer 20 über die Ventilkammer 24 in den Niederdruckbereich 9 des Injektors 1 und von dort aus über die Rücklaufleitung 8 in den Vorratsbehälter 3 resultiert.From an upper front side 19 the injection valve element 11 , which can also be formed in several parts instead of the one-piece design shown, and the lower in the drawing plane, sleeve-shaped portion of the valve piece 12 becomes a control chamber 20 bounded over a radially in the sleeve-shaped portion of the valve piece 12 running inlet throttle 21 with high-pressure fuel from the pressure chamber 6 is supplied. The control chamber 20 is over, in the upper, plate-shaped portion of the valve piece 12 arranged drainage channel 22 with outlet throttle 23 with a valve chamber 24 connected, the radially outward of a sleeve-shaped control valve element 25 a control valve 26 (Servo valve) is limited. From the valve chamber 24 (High pressure area) can fuel in the low pressure area 9 of the injector 1 when it flows from an electromagnetic actuator 27 actuatable control valve element 25 from its formed as a flat seat and on the plate-shaped portion of the valve piece 12 arranged control valve seat 28 lifted, ie the control valve 26 is open. The control valve seat angle is shown at Flat seat 180 °. The flow cross sections of the inlet throttle 21 and the outlet throttle 23 are matched to one another such that when the control valve is open 26 a net outflow of fuel (tax amount) from the control chamber 20 over the valve chamber 24 in the low pressure area 9 of the injector 1 and from there via the return line 8th in the reservoir 3 results.

Das Steuerventil 26 ist als im geschlossenen Zustand in axialer Richtung druckausgeglichenes Ventil ausgebildet. Dabei ist das Steuerventilelement 25 mit seinem in der Zeichnungsebene oberen Abschnitt einstückig mit einer Ankerplatte 29 ausgebildet, die mit einer Elektromagnetanordnung 30 des elektromagnetischen Aktuators zusammenwirkt. Radial innerhalb des hülsenförmigen Steuerventilelementes 25 ist ein Druckstift 31 angeordnet, der als von dem Ventilstück 12 separates Bauteil ausgebildet ist, und der die Ventilkammer 24 in axialer Richtung nach oben abdichtet. Die auf ihn wirkenden Druckkräfte stützt der Druckstift 31 an einem mit dem Injektorkörper 10 verschraubten Injektordeckel 32 ab. Hierzu durchsetzt der Druckstift 31 eine zentrale Durchgangsöffnung 33 innerhalb der Elektromagnetanordnung 30. Eine kreisringförmige, linienförmige Dichtlinie 34 des Steuerventilelementes 25, die im geschlossenen Zustand des Steuerventils 26 mit dem Steuerventilsitz 28 dichtend zusammenwirkt, befindet sich auf einem inneren Führungsdurchmesser DiF, mit dem das Steuerventilelement 25 am Druckstift 31 geführt ist. Zusätzlich ist das Steuerventilelement 25 an seinem Außenumfang mittels einer Führungsplatte 35 geführt, die von dem Steuerventilelement 25 durchsetzt ist und die sich axial zwischen der Ankerplatte 29 und dem Ventilstück 12 mit seinem Steuerventilsitz 28 befindet. Innerhalb der Durchgangsöffnung 33 befindet sich neben dem in diesem Ausführungsbeispiel einteilig ausgebildeten, jedoch mehrteilig ausbildbaren, Druckstift 31 eine Steuerschließfeder 36, die sich in axialer Richtung zum einen am Injektordeckel 32 und zum anderen aus der Einheit, bestehend aus Steuerventilelement 25 und Ankerplatte 29, abstützt.The control valve 26 is formed as in the closed state in the axial direction pressure compensated valve. In this case, the control valve element 25 with its in the drawing level upper portion integral with an anchor plate 29 formed with an electromagnet arrangement 30 the electromagnetic actuator cooperates. Radially within the sleeve-shaped control valve element 25 is a push pin 31 arranged as of the valve piece 12 is formed separate component, and the valve chamber 24 seals in the axial direction upwards. The pressure forces acting on it support the pressure pin 31 at one with the injector body 10 screwed injector lid 32 from. For this purpose, the pressure pin penetrates 31 a central passage opening 33 within the solenoid assembly 30 , An annular, line-shaped sealing line 34 the control valve element 25 in the closed state of the control valve 26 with the control valve seat 28 cooperates sealingly, located on an inner guide diameter DiF, with which the control valve element 25 at the pressure pin 31 is guided. In addition, the control valve element 25 on its outer periphery by means of a guide plate 35 guided by the control valve element 25 is interspersed and extending axially between the anchor plate 29 and the valve piece 12 with its control valve seat 28 located. Within the passage opening 33 located next to the embodiment of this embodiment integrally formed, but can be formed in several parts, pressure pin 31 a control closing spring 36 , in the axial direction on the one hand on the injector cover 32 and on the other hand from the unit, consisting of control valve element 25 and anchor plate 29 , supports.

Wird die Elektromagnetanordnung 30 des elektromagnetischen Aktuators 27 bestromt, hebt das hülsenförmige Steuerventilelement 25 von seinem als Flachsitz ausgebildeten Steuerventilsitz 28 ab, wodurch die Ventilkammer 24, also der Hochdruckbereich 37 des Injektors 1, mit dem Niederdruckbereich 9 verbunden wird, wodurch der Druck innerhalb der hydraulisch über die Ablaufdrossel 23 mit der Ventilkammer 24 verbundenen Steuerkammer 20 rapide abfällt und sich das Einspritzventilelement 11 in axialer Richtung der Zeichnungsebene nach oben in die Steuerkammer hineinbewegt, wodurch in der Folge Kraftstoff aus dem Düsenraum 7 in den Brennraum strömen kann.Will the solenoid assembly 30 of the electromagnetic actuator 27 energized, raises the sleeve-shaped control valve element 25 from his formed as a flat seat control valve seat 28 off, causing the valve chamber 24 So the high pressure area 37 of the injector 1 , with the low pressure area 9 is connected, reducing the pressure within the hydraulically via the outlet throttle 23 with the valve chamber 24 connected control chamber 20 rapidly drops and the injection valve element 11 moved in the axial direction of the plane of the drawing up into the control chamber, whereby in the sequence of fuel from the nozzle chamber 7 can flow into the combustion chamber.

Zur Beendigung des Einspritzvorgangs wird die Bestromung der Elektromagnetanordnung 30 des elektromagnetischen Aktuators 27 unterbrochen. Die Steuerschließfeder 36 bewegt in der Folge das hülsenförmige Steuerventilelement 25 zurück auf seinen Steuerventilsitz 28 an der in der Zeichnungsebene oberen Seite des Ventilstücks 12. Durch den durch die Zulaufsdrossel 21 nachströmenden Kraftstoff steigt der Druck in der Steuerkammer 20 rapide an, wodurch das Einspritzventilelement 11, unterstützt durch die Federkraft einer Schließfeder 38, die sich an einem Umfangsbund 39 des Einspritzventilelementes 11 sowie am hülsenförmigen, unteren Abschnitt des Ventilstücks 12 abstützt, in Richtung des Einspritzventilelementsitzes 17 bewegt wird, wodurch wiederum der Kraftstofffluss aus der Düsenlochanordnung 18 in den Brennraum unterbrochen wird.To end the injection process, the energization of the solenoid assembly 30 of the electromagnetic actuator 27 interrupted. The control closing spring 36 moves in the sequence, the sleeve-shaped control valve element 25 back to his control valve seat 28 on the upper side of the valve piece in the drawing plane 12 , Through the through the inlet throttle 21 As fuel flows, the pressure in the control chamber increases 20 rapidly, causing the injection valve element 11 , supported by the spring force of a closing spring 38 who are working on a perimeter 39 the injection valve element 11 and on the sleeve-shaped, lower portion of the valve piece 12 supported, in the direction of the injection valve element seat 17 is moved, which in turn the fuel flow from the nozzle hole arrangement 18 is interrupted in the combustion chamber.

Wie erwähnt, befindet sich die zumindest näherungsweise linienförmige Dichtkante (Dichtlinie 34) auf dem inneren Führungsdurchmesser DiF. Anders ausgedrückt entspricht der (innere) Durchmesser DD der Dichtlinie 34 dem inneren Führungsdurchmesser DiF des Steuerventilelementes 25. In radialer Richtung wird die Dichtlinie 34 überragt von einem ringförmigen, von der Dichtlinie 34 ausgehenden, trapezförmigen Stützbereich 40, der vollständig innerhalb des Hochdruckbereichs 37, genauer innerhalb der Ventilkammer 24 angeordnet ist. Da die wirksame Druckangriffsfläche des Stützbereichs 40 für Druckkräfte in eine erste Axialrichtung und die Druckangriffsfläche des Stützbereichs 40 für Druckkräfte in eine zweite, der ersten Axialrichtung entgegengesetzte, Axialrichtung gleich groß sind, wird die axiale Druckausgeglichenheit des Steuerventilelementes 25 durch den ringförmigen, in Querschnitt trapezförmigen Stützbereich 40 nicht negativ beeinflusst. Wie aus 1 unschwer zu erkennen ist, befindet sich der Stützbereich 40 in axialer Richtung betrachtet zwischen der in der Zeichnungsebene unteren, freien Stirnseite des Druckstiftes 31 und dem als Flachsitz ausgebildeten Steuerventilsitz 28. Aufgrund des Vorsehens des Stützbereichs 40, bildet die Dichtlinie nicht die radial innerste Grenze des Steuerventilelementes 25.As mentioned, the at least approximately line-shaped sealing edge (sealing line 34 ) on the inner guide diameter DiF. In other words, the (inner) diameter DD corresponds to the sealing line 34 the inner guide diameter DiF of the control valve element 25 , In the radial direction, the sealing line 34 surmounted by an annular, by the sealing line 34 outgoing, trapezoidal support area 40 that is completely within the high pressure range 37 more precisely within the valve chamber 24 is arranged. Because the effective pressure application area of the support area 40 for compressive forces in a first axial direction and the pressure-engaging surface of the support region 40 for compressive forces in a second, the first axial direction opposite, axial direction are equal, is the axial pressure balance of the control valve element 25 through the annular, in cross-section trapezoidal support region 40 not negatively affected. How out 1 It is not difficult to see, there is the support area 40 viewed in the axial direction between the lower in the plane of the drawing, free end face of the pressure pin 31 and formed as a flat seat control valve seat 28 , Due to the provision of the support area 40 , the sealing line does not form the radially innermost boundary of the control valve element 25 ,

Wie man anhand der 1 weiterhin erkennt, weist der Stützbereich 40 auf der unter Hochdruck stehenden Ventilkammerseite einen Innendurchmesser DiS auf. Erfindungswesentlich dabei ist, dass die radiale Ausdehnung des Stützbereiches 40, das heißt das Maß (DiF – DiS)/2 kleiner als 12%, insbesondere zwischen 1% und 8% des Durchmessers DiF des Steuerventilelements 25 an der Dichtlinie 34 beträgt. Beim Einsatz des Injektors 1 in Dieseleinspritzventilen bei Betriebsdrücken bis über 2000 bar reicht es dabei aus, wenn das Maß (DiF – DiS)/2 maximal 200 μm, insbesondere zwischen 20 μm und 120 μm des Durchmesser DiF des Steuerventilelements 25 an der Dichtlinie 34 beträgt. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass der Stützbereich 40 einen Durchmesser DiS aufweist, der maximal 400 μm, insbesondere zwischen 40 μm und 240 μm kleiner ist als der Durchmesser DiF des Steuerventilelements 25 an der Dichtlinie 34.How to use the 1 continues to recognize, points the support area 40 on the high-pressure valve chamber side an inner diameter DiS on. Essential to the invention is that the radial extent of the support area 40 that is the dimension (DiF - DiS) / 2 less than 12%, in particular between 1% and 8% of the diameter DiF of the control valve element 25 at the sealing line 34 is. When using the injector 1 In diesel injection valves at operating pressures of up to more than 2000 bar, it is sufficient if the measure (DiF - DiS) / 2 is at most 200 μm, in particular between 20 μm and 120 μm, of the diameter DiF of the control valve element 25 at the sealing line 34 is. In other words In other words, this means that the support area 40 a diameter DiS which is at most 400 microns, in particular between 40 microns and 240 microns smaller than the diameter DiF of the control valve element 25 at the sealing line 34 ,

Bei dem in 2 ausschnittsweise dargestellten Injektor 1 ist das Steuerventilelement 25 als Vollmaterialkolben ausgebildet, also als Steuerventilelement 25 ohne axialen Durchgangskanal. An dem Steuerventil 26 ist eine Ankerplatte 29 festgelegt, die analog zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen mit der Elektromagnetanordnung 30 zusammenwirkt, welche sich wiederum am Injektordeckel 32 abstützt.At the in 2 fragmentary injector 1 is the control valve element 25 designed as a solid material piston, so as a control valve element 25 without axial passage. At the control valve 26 is an anchor plate 29 set, analogous to the embodiments described above with the solenoid assembly 30 cooperates, which in turn on the injector cover 32 supported.

Das Steuerventilelement 25 ist mit seinem Außenumfang in einem Führungsbauteil 44 geführt, welches von dem Steuerventilelement 25 durchsetzt wird. Dabei weist das Steuerventilelement 25 in seinem Führungsbereich einen Außendurchmesser DaF auf, der den Durchmesser der stirnseitigen, kreisringförmigen Dichtlinie 34 entspricht. Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen befindet sich die zum Hochdruckbereich 37 des Injektors 1 gehörende Ventilkammer 24 nicht radial innerhalb des Steuerventilelementes 25, sondern begrenzt dieses im geschlossenen Zustand des Steuerventils 26 radial außen. Folglich führt der Ablaufkanal 22 mit seiner Ablaufdrossel 23 in die radial außerhalb des Steuerventilelementes 25 angeordnete Ventilkammer 24, wobei der Ablaufkanal 22 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel als Schrägkanal innerhalb des plattenförmigen Abschnitts des Ventilstücks 12 ausgebildet ist.The control valve element 25 is with its outer circumference in a guide member 44 guided, which of the control valve element 25 is enforced. In this case, the control valve element 25 in its guide area an outer diameter DaF on, the diameter of the frontal, annular sealing line 34 equivalent. In contrast to the embodiments described above, which is the high pressure area 37 of the injector 1 belonging valve chamber 24 not radially within the control valve element 25 but limits this in the closed state of the control valve 26 radially outside. Consequently, the drain channel leads 22 with its outlet throttle 23 in the radially outside of the control valve element 25 arranged valve chamber 24 , wherein the drainage channel 22 in the embodiment shown as an inclined channel within the plate-shaped portion of the valve piece 12 is trained.

Bei geöffnetem Steuerventil 26, also bei von dem als Flachsitz ausgebildeten Steuerventilsitz 28 abgehobenen Steuerventilelement 25, strömt Kraftstoff aus der Ventilkammer 24 radial nach innen in einen Niederdruckkanal 45 innerhalb des Ventilstückes 12, wobei der Niederdruckkanal 45 zum Niederdruckbereich 9 des Injektors 1 gehört. Der Niederdruckkanal 45 mündet in einen radial außen angeordneten ringförmigen Niederdruckraum 46, der über einen Radialkanal 47 mit einer Ankerkammer 48 hydraulisch verbunden ist. Über die Ankerkammer 48 kann Kraftstoff zur Rücklaufleitung 8 (Injektorrücklauf) und über diesen zum Vorratsbehälter 3 strömen.With open control valve 26 , ie at the trained as a flat seat control valve seat 28 lifted control valve element 25 , fuel flows out of the valve chamber 24 radially inward into a low pressure channel 45 within the valve piece 12 , where the low-pressure channel 45 to the low pressure area 9 of the injector 1 belongs. The low pressure channel 45 opens into a radially outwardly arranged annular low-pressure space 46 that has a radial channel 47 with an anchor chamber 48 hydraulically connected. About the anchor chamber 48 can return fuel to the fuel line 8th (Injector return) and over this to the reservoir 3 stream.

Wesentlich bei dem in 2 gezeigten Injektor 1 ist, dass der Stützbereich 40, der die Dichtlinie 34 in radialer Richtung überragt und in der Ventilkammer 24 und damit im Hochdruckbereich 37 des Injektors 1 angeordnet ist, am Außenumfang des Steuerventilelementes 25 angeordnet ist. Der Außendurchmesser des Stützbereiches 40 ist hierbei mit DiS bezeichnet. Dabei überragt der Stützbereich 40 den Außendurchmesser DaF im Führungsbereich des Steuerventilelementes 25 und damit auch, wie erwähnt, die Dichtlinie 34 in radialer Richtung um das Maß (DiS – DaF)/2. Auch bei dem in der 2 dargestellten Injektor 1 ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass die radiale Ausdehnung des Stützbereiches 40, das heißt das Maß (DiS – DaF)/2 kleiner als 12%, insbesondere zwischen 1% und 8% des Durchmessers DaF des Steuerventilelements 25 an der Dichtlinie 34 beträgt. Beim Einsatz des Injektors 1 in Dieseleinspritzventilen bei Betriebsdrücken bis über 2000 bar reicht es dabei wie beim ersten Ausführungsbeispiel aus, wenn das Maß (DiS – DaF)/2 maximal 200 μm, insbesondere zwischen 20 μm und 120 μm größer ist als der Durchmesser DaF des Steuerventilelements 25 an der Dichtlinie 34. Mit anderen Worten ausgedrückt bedeutet dies, dass der Stützbereich 40 einen Durchmesser DiS aufweist, der maximal 400 μm, insbesondere zwischen 40 μm und 240 μm größer ist als der Durchmesser DaF des Steuerventilelements 25 an der Dichtlinie 34.Essential in the 2 shown injector 1 is that the support area 40 who is the sealing line 34 surmounted in the radial direction and in the valve chamber 24 and thus in the high pressure area 37 of the injector 1 is arranged, on the outer circumference of the control valve element 25 is arranged. The outer diameter of the support area 40 is here denoted by DiS. The support area towers above it 40 the outer diameter DaF in the guide region of the control valve element 25 and thus, as mentioned, the sealing line 34 in the radial direction by the dimension (DiS - DaF) / 2. Also in the in the 2 illustrated injector 1 It is inventively provided that the radial extent of the support area 40 that is the dimension (DiS - DaF) / 2 less than 12%, in particular between 1% and 8% of the diameter DaF of the control valve element 25 at the sealing line 34 is. When using the injector 1 in diesel injection valves at operating pressures up to more than 2000 bar, it is sufficient, as in the first embodiment, if the dimension (DiS - DaF) / 2 is at most 200 μm, in particular between 20 μm and 120 μm larger than the diameter DaF of the control valve element 25 at the sealing line 34 , In other words, this means that the support area 40 a diameter DiS which is at most 400 microns, in particular between 40 microns and 240 microns greater than the diameter DaF of the control valve element 25 at the sealing line 34 ,

In Ergänzung zu den beiden dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispielen mit einem Flachsitz kann der Stützbereich 40 auch bei einem flachen Kegelsitz ausgebildet sein. Hierbei kann der Kegelsitzwinkel insbesondere zwischen 130° und 180° betragen. Bezüglich der geometrischen Ausgestaltung des Sitzbereiches wird auf die DE 10 2008 005 532 A1 der Anmelderin verwiesen, auf deren Offenbarung insoweit Bezug genommen wird.In addition to the two illustrated and described embodiments with a flat seat, the support area 40 be formed even with a flat conical seat. In this case, the conical seat angle can be in particular between 130 ° and 180 °. Regarding the geometric design of the seating area is on the DE 10 2008 005 532 A1 the applicant, the disclosure of which reference is made in this regard.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008005532 A1 [0002, 0029]

Claims

Injector, in particular common-rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, having an injection valve element which can be adjusted between a closed position and an open position (US Pat. 11 ), which by means of a control valve ( 26 ) which can be controlled by means of an actuator ( 27 ) between a closed position and an open position adjustable, in the closed position at least approximately pressure-balanced, control valve element ( 25 ) with a sealing line ( 34 ), which in the closed position of the control valve element ( 25 ) with a control valve seat ( 28 ) cooperates sealingly, and in the open position of the control valve seat ( 28 ) and so the fuel flow from a high pressure area ( 37 ) into a low pressure area ( 9 ) of the injector ( 1 ), wherein the control valve element ( 25 ) one the sealing line ( 34 ) in the radial direction to the high-pressure region ( 37 ) superior support area ( 40 ), characterized in that the diameter (DiS) of the support area (DiS) 40 ) the diameter (DiF, DaF) of the control valve element ( 25 ) at the sealing line ( 34 ) radially by a maximum of 12%, in particular between 1% and 8% of the diameter (DiF, DaF) of the control valve element ( 25 ) at the sealing line ( 34 ) surmounted inwardly or outwardly.

Injector according to claim 1, characterized in that at an operating pressure of the injector ( 1 ) to about 3000 bar the support area ( 40 ) has a diameter (DiS) which is at most 400 μm, in particular between 40 μm and 240 μm, smaller or larger than the diameter (DiF, DaF) of the control valve element (DiS). 25 ) at the sealing edge ( 34 ).

Injector according to claim 1 or 2, characterized in that the support area ( 40 ) is designed and / or arranged such that on this with a closed control valve ( 26 ) no resulting axial compressive forces act.

Injector according to one of claims 1 to 3, characterized in that the diameter (DD) of the sealing line ( 34 ), at least approximately, preferably exactly, a guide diameter (DiF, DaF) of the control valve element (FIG. 25 ) corresponds.

Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the support area ( 40 ) is at least approximately trapezoidal in cross-section.

Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the control valve element ( 25 ) is formed as a sleeve.

Injector according to claim 6, characterized in that in the sleeve one of which the control valve seat ( 28 ) having valve piece ( 12 ) separate, single or multi-part pressure pin ( 31 ) and that the support area ( 40 ) on the inner circumference of the sleeve axially between the pressure pin ( 31 ) and the control valve seat ( 28 ) is arranged.

Injector according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control valve element ( 25 ) is designed as a piston.

Injector according to claim 8, characterized in that the support area ( 40 ) on the outer circumference of the piston axially between a guide member ( 44 ) for the piston and the control valve seat ( 28 ) is arranged.

Injector according to one of the preceding claims, characterized in that the control valve seat ( 28 ) is designed as a flat seat or as a conical seat.