DE102010039052A1 - Ice-pressurized injection device for internal combustion engine i.e. diesel engine, has rigid valve sleeve, and compensation space that is limited by sleeve on one side and by compensation element on another side - Google Patents

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Ulrich Meingast
Godehard Nentwig
Tobias Heiter
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Abstract

The device (2) has a valve needle (18), and a rigid valve sleeve (21) surrounding the needle such that a valve needle space is formed between the needle and the valve sleeve. A compensation element (24) provided with a flexible region is arranged in the needle space. The needle space is arranged in an injection space (22) that is filled with a liquid i.e. aqueous urea solution, during operation. A compensation space (23) is filled with gas. The compensation space is limited by the sleeve on one side and by the compensation element on another side. A gas tight connection is provided between the compensation element and the sleeve by welding.

Description

Stand der Technik:State of the art:

Die Erfindung betrifft eine eisdruckfeste Einspritzvorrichtung für ein Fluid, die auch durch gefrierendes und sich im Volumen ausdehnendes Fluid nicht beschädigt wird.The invention relates to an ice-pressure-resistant injection device for a fluid, which is not damaged by freezing and expanding in the volume of fluid.

Es ist bekannt, den Abgasen eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, ein Fluid, wie z. B. eine wässrige Harnstofflösung, beizufügen, um in den Abgasen vorhandene Schadstoffe, insbesondere Stickoxide, zu reduzieren. Wässrige Harnstofflösung gefriert bei niedrigen Umgebungstemperaturen und der Gefrierpunkt kann durch die Zugabe von Additiven nur in einem begrenzten Bereich abgesenkt werden, ohne die Wirksamkeit der Harnstofflösung bei der Abgasnachbehandlung negativ zu beeinflussen.It is known that the exhaust gases of an internal combustion engine, in particular a diesel engine, a fluid such. As an aqueous urea solution, to be added to reduce existing pollutants in the exhaust gases, especially nitrogen oxides. Aqueous urea solution freezes at low ambient temperatures and the freezing point can only be lowered within a limited range by the addition of additives without adversely affecting the effectiveness of the urea solution in the exhaust aftertreatment.

Einfrierendes Fluid dehnt sich aus und diese Volumenausdehnung kann zur Zerstörung von Komponenten des Einspritzsystems, insbesondere der Einspritzvorrichtung führen. Daher wird das Fluid üblicherweise nach dem Abschalten des Verbrennungsmotors aus dem Einspritzsystem zurück in den Tank gesaugt. Dieses Verfahren funktioniert jedoch nicht, wenn der Verbrennungsmotor bzw. das Einspritzsystem in einem Notfall durch einen Notaus-Schalter abgeschaltet wird, da mit der Betätigung des Notaus-Schalters alle Komponenten des System sofort stillgelegt werden. Friert das System nach einer Betätigung des Notaus-Schalters ein, so kann es durch die Volumenausdehnung gefrierenden Fluids zu einer Beschädigung des Einspritzsystems und insbesondere der Einspritzvorrichtung kommen.Freezing fluid expands and this volumetric expansion can lead to the destruction of components of the injection system, in particular the injection device. Therefore, the fluid is usually sucked from the injection system back into the tank after switching off the internal combustion engine. However, this method does not work if the internal combustion engine or the injection system is switched off in an emergency by an emergency stop switch, since the operation of the emergency stop switch all components of the system immediately shut down. If the system freezes after an actuation of the emergency stop switch, the volume expansion of freezing fluid can damage the injection system and in particular the injection device.

DE 10 2008 042 987 A1 beschreibt eine Eindosiervorrichtung zum Einbringen von Flüssigkeiten in einen Austrittsraum. Die Eindosiervorrichtung umfasst eine in den Austrittsraum mündende Düse, ferner eine Zumesseinheit mit einem Zumessventil. Das Zumessventil umfasst einen Ventilschaft, der unter Ausbildung eines Zwischenraums im Ventilkörper der Zumesseinheit geführt ist. Der Ventilschaft enthält mindestens eine Öffnung, die den Austritt von Flüssigkeit in den Zwischenraum ermöglicht. Der Zwischenraum ist von einer flexiblen Wand begrenzt. DE 10 2008 042 987 A1 describes a metering device for introducing liquids into an outlet space. The metering device comprises a nozzle which opens out into the outlet space, furthermore a metering unit with a metering valve. The metering valve comprises a valve stem which is guided to form a gap in the valve body of the metering unit. The valve stem includes at least one opening that allows fluid to escape into the gap. The space is bounded by a flexible wall.

Offenbarung der Erfindung:Disclosure of the invention:

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine eisdruckfeste Einspritzvorrichtung bereit zu stellen.It is an object of the invention to provide an ice pressure resistant injection device.

Eine erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung hat eine bewegliche Ventilnadel, eine steife, d. h. durch den Druck gefrierenden Fluids im Wesentlichen nicht verformbare, Ventilhülse, welche die Ventilnadel in radialer Richtung derart umgibt, das zwischen der Ventilnadel und der Ventilhülse ein Ventilnadelraum ausgebildet ist. Ein Kompensationselement ist derart im Ventilnadelraum angeordnet, dass es den Ventilnadelraum in einen Einspritzraum und in einen Kompensationsraum, der von der Ventilhülse und dem Kompensationselement begrenzt wird, unterteilt. Der Einspritzraum ist im Betrieb mit einzuspritzendem Fluid gefüllt. Der Kompensationsraum enthält ein Gasvolumen und ist durch das Kompensationselement derart von dem Einspritzraum getrennt, das kein Gas- oder Fluidfluss zwischen dem Einspritzraum und dem Kompensationsraum möglich ist. Wenigstens ein Bereich des Kompensationselements ist flexibel ausgebildet und geeignet, durch elastisches Verformen eine Volumenzunahme gefrierenden Fluids im Einspritzraum auszugleichen und so eine Beschädigung der Einspritzvorrichtung durch die Volumenzunahme gefrierenden Fluids zu verhindern.An injection device according to the invention has a movable valve needle, a rigid, d. H. by the pressure-freezing fluid substantially non-deformable, valve sleeve, which surrounds the valve needle in the radial direction such that between the valve needle and the valve sleeve, a valve needle space is formed. A compensation element is arranged in the valve needle space such that it subdivides the valve needle space into an injection space and into a compensation space bounded by the valve sleeve and the compensation element. The injection space is filled with fluid to be injected during operation. The compensation space contains a gas volume and is separated from the injection space by the compensation element in such a way that no gas or fluid flow between the injection space and the compensation space is possible. At least one area of the compensation element is designed to be flexible and suitable for compensating an increase in volume of freezing fluid in the injection space by elastic deformation and thus preventing damage to the injection device as a result of the volume increase of freezing fluid.

In einer Ausführungsform ist der Einspritzraum innerhalb des Kompensationsraumes angeordnet und das Kompensationselement umgibt den Einspritzraum. Insbesondere sind der Einspritzraum und der Kompensationsraum zylinderförmig ausgebildet und der Kompensationsraum ist in radialer Richtung um den Einspritzraum angeordnet, der seinerseits die Ventilnadel umgibt.In one embodiment, the injection space is disposed within the compensation space and the compensation element surrounds the injection space. In particular, the injection space and the compensation space are cylindrical and the compensation space is arranged in the radial direction about the injection space, which in turn surrounds the valve needle.

In einer Ausführungsform ist das Kompensationselement als Hülse ausgebildet, welche um die Ventilnadel angeordnet ist. Die Hülse kann insbesondere koaxial um die Ventilnadel angeordnet sein. Eine solche Hülse ist besonders einfach herstellbar und montierbar und gut geeignet, die Volumenzunahme gefrierenden Fluids auszugleichen.In one embodiment, the compensation element is designed as a sleeve, which is arranged around the valve needle. The sleeve may in particular be arranged coaxially around the valve needle. Such a sleeve is particularly easy to manufacture and assemble and well suited to compensate for the increase in volume of freezing fluid.

In einer Ausführungsform ist wenigstens ein Bereich des Kompensationselements als Faltenbalg ausgebildet. Ein als Faltenbalg ausgebildeter Bereich stellt einen flexiblen Bereich zur Verfügung, der besonders gut geeignet ist, um eine Volumenzunahme gefrierenden Fluids auszugleichen.In one embodiment, at least a portion of the compensation element is designed as a bellows. A bellows-shaped region provides a flexible region which is particularly well suited to compensate for an increase in the volume of freezing fluid.

In einer Ausführungsform ist das Kompensationselement derart gasdicht mit der Ventilhülse verbunden, dass durch eine solche gasdichte Verbindung zwischen dem Kompensationselement und der Ventilhülse ein gasdicht abgeschlossener Kompensationsraum ausgebildet ist, der beim Einfrieren des Fluids das zusätzliche Volumen des sich ausdehnenden Fluids aufnimmt.In one embodiment, the compensation element is connected in such a gastight manner to the valve sleeve that a gas-tight compensation space is formed by such a gas-tight connection between the compensation element and the valve sleeve, which receives the additional volume of the expanding fluid during freezing of the fluid.

In einer Ausführungsform ist das Kompensationselement mit der Ventilhülse verschweißt. Durch Verschweißen lässt sich eine gasdichte Verbindung zwischen dem Kompensationselement und der Ventilhülse gut und zuverlässig herstellen.In one embodiment, the compensation element is welded to the valve sleeve. By welding, a gas-tight connection between the compensation element and the valve sleeve can be produced well and reliably.

In einer Ausführungsform hat das Kompensationselement wenigstens einen Bereich mit einer Wandstärke von 0,1 mm bis 0,5 mm, insbesondere von 0,3 mm. Eine Wandstärke in diesem Bereich ist besonders geeignet, um eine gut haltbare Schweißverbindung zwischen dem Kompensationselement und der Ventilhülse herzustellen. In one embodiment, the compensation element has at least one region with a wall thickness of 0.1 mm to 0.5 mm, in particular of 0.3 mm. A wall thickness in this area is particularly suitable for producing a well-lasting welded connection between the compensation element and the valve sleeve.

In einer Ausführungsform hat das Kompensationselement wenigstens einen Bereich mit einer Wandstärke von 0,05 mm bis 0,10 mm, insbesondere 0,08 mm. Eine Wandstärke in diesem Bereich ermöglicht eine gute Flexibilität des Kompensationselements und stellt gleichzeitig ein Kompensationselement bereit, das die notwendige Stabilität aufweist, um die bei der Volumenausdehnung gefrierenden Fluids entstehenden Kräfte aufzunehmen.In one embodiment, the compensation element has at least one region with a wall thickness of 0.05 mm to 0.10 mm, in particular 0.08 mm. A wall thickness in this area allows a good flexibility of the compensation element and at the same time provides a compensation element which has the necessary stability to absorb the forces resulting from the expansion of the volume of freezing fluid.

In einer Ausführungsform hat die Einspritzvorrichtung eine Einstellhülse, die durch Schweißen, insbesondere Punktschweißen, an einem Gehäuse der Einspritzvorrichtung befestigt ist. Eine am Gehäuse der Einspritzvorrichtung befestigte Einstellhülse kann die durch eine Volumenausdehnung des Fluids erzeugten Kräfte gut aufnehmen.In one embodiment, the injection device has an adjustment sleeve, which is attached by welding, in particular spot welding, to a housing of the injection device. A mounted on the housing of the injector adjusting sleeve can absorb the forces generated by a volume expansion of the fluid well.

In einer Ausführungsform ist in einem Zulauf der Einspritzvorrichtung wenigstens ein Filterelement angeordnet, welches nahezu das gesamte Volumen des Zulaufs ausfüllt. Durch das Volumen des Filterelements wird die Fluidmenge, die sich im Betrieb im Zulauf befindet, verkleinert und die absolute Volumenausdehnung im Falle des Einfrierens des Fluids wird soweit reduziert, dass der Eisdruck einfrierenden Fluids nicht zu einer Beschädigung der Einspritzvorrichtung führt.In one embodiment, at least one filter element is arranged in an inlet of the injection device, which fills almost the entire volume of the inlet. By the volume of the filter element, the amount of fluid that is in operation in the feed, reduced and the absolute volume expansion in the case of freezing of the fluid is reduced to such an extent that the ice pressure of freezing fluid does not lead to damage to the injector.

In einer Ausführungsform ist das Filterelement mit Hilfe einer Tülle, die an dem Zulauf der Einspritzvorrichtung befestigt ist, in der Einspritzvorrichtung fixiert. Durch eine an der Einspritzvorrichtung fixierte, insbesondere angeschweißte Tülle ist der gewünschte Hub der Ventilnadel gut und einfach einstellbar.In one embodiment, the filter element is fixed in the injector by means of a grommet attached to the inlet of the injector. By a fixed to the injection device, in particular welded spout of the desired stroke of the valve needle is well and easily adjustable.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert. Dabei zeigt:The invention will be explained in more detail below with reference to the attached figures. Showing:

1 einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung; 1 a section through a first embodiment of an injection device according to the invention;

2 eine schematische Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Kompensationselements; und 2 a schematic sectional view of a compensation element according to the invention; and

3 einen Schnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung. 3 a section through a second embodiment of an injection device according to the invention.

1 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung. 1 shows a sectional view through a first embodiment of an injection device according to the invention.

An ihrem in der 1 unten dargestellten Ende weist die Einspritzvorrichtung 2 einen Ventilsitz 20 mit einer Einspritzöffnung 19 auf, durch die einzuspritzendes Fluid aus der Einspritzvorrichtung 2 z. B. in einen nicht gezeigten Abgasstrang eines Verbrennungsmotors einspritzbar ist.At her in the 1 bottom end has the injector 2 a valve seat 20 with an injection opening 19 on, by the injected fluid from the injector 2 z. B. in an exhaust line, not shown, of an internal combustion engine can be injected.

Die Einspritzöffnung 19 ist durch einen kugelförmigen Ventilkörper 18a, der an einer Stirnseite einer im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildeten Ventilnadel 18 angebracht ist, verschließbar. Die Ventilnadel 18 ist über eine Druckfeder 6, die an dem von dem Ventilkörper 18 abgewandten Ende der Ventilnadel 18 angeordnet ist, elastisch derart an einer Einstellhülse 14 abgestützt, dass die Ventilnadel 18 parallel zu ihrer Längsachse zwischen einer Verschlussposition, in welcher der Ventilkörper 18a die Einspritzöffnung 19 verschließt, und einer geöffneten Position, in welcher der Ventilkörper 18a die Einspritzöffnung 19 freigibt, bewegbar ist. Im Bereich oberhalb des Ventilsitzes 20 ist die Ventilnadel 18 derart von einer zylindrischen Ventilhülse 21 umgeben, dass zwischen der Ventilhülse 21 und der Ventilnadel 18 ein Ventilnadelraum 22, 23 ausgebildet ist.The injection opening 19 is through a spherical valve body 18a at one end face of a substantially cylindrical valve needle 18 is attached, lockable. The valve needle 18 is via a compression spring 6 attached to that of the valve body 18 opposite end of the valve needle 18 is arranged so elastically on an adjusting sleeve 14 supported that the valve needle 18 parallel to its longitudinal axis between a closure position in which the valve body 18a the injection port 19 closes, and an open position in which the valve body 18a the injection port 19 releases, is movable. In the area above the valve seat 20 is the valve needle 18 such from a cylindrical valve sleeve 21 Surround that between the valve sleeve 21 and the valve needle 18 a valve needle room 22 . 23 is trained.

Die Ventilhülse 21 erstreckt sich an ihrem von der Einspritzöffnung 19 abgewandten Ende in ein Gehäuse 4, in dem sie durch eine auf einen Bereich des Gehäuses 4 aufgeschraubte Tülle 2, welche einen Bereich des Gehäuses 4 in radialer Richtung gegen die Ventilhülse 21 presst, fixiert ist.The valve sleeve 21 extends at its from the injection port 19 turned away end in a housing 4 in which they pass through one onto an area of the housing 4 screwed grommet 2 which covers an area of the housing 4 in the radial direction against the valve sleeve 21 presses, is fixed.

Innerhalb des Gehäuses 4 ist um das von dem Ventilsitz 20 abgewandte Ende der Ventilnadel 18, die Druckfeder 6 und die Einstellhülse 14 eine Spule 12 mit einem Eisenkern 13 angeordnet. Die Spule 12 und der Eisenkern 13 sind derart ausgebildet, dass durch Bestromen der Spule 12 ein magnetisches Feld erzeugbar ist, welches die Ventilnadel 18 gegen die Kraft der Druckfeder 6 von der Verschlussposition in eine geöffnete Position bewegt, in welcher der Ventilkörper 18a die Einspritzöffnung 19 freigibt.Inside the case 4 is about that of the valve seat 20 opposite end of the valve needle 18 , the compression spring 6 and the adjusting sleeve 14 a coil 12 with an iron core 13 arranged. The sink 12 and the iron core 13 are designed such that by energizing the coil 12 a magnetic field is generated, which the valve needle 18 against the force of the compression spring 6 moved from the closure position to an open position in which the valve body 18a the injection port 19 releases.

Im in der 1 oben links dargestellten Bereich ist ein Steckanschluss 36 mit wenigstens einem elektrischen Kontakt 34 gezeigt, der über in der 1 nicht gezeigte elektrische Verbindungsleitungen so mit der Spule 12 verbunden ist, dass die Spule 12 durch Anlegen einer elektrischen Spannung an den elektrischen Kontakt 34 von außen bestrombar ist, um die Ventilnadel 18 zu bewegen und einen Einspritzvorgang auszulösen.I'm in the 1 The area shown on the top left is a plug-in connection 36 with at least one electrical contact 34 shown over in the 1 not shown electrical connecting lines so with the coil 12 connected is that the coil 12 by applying an electrical voltage to the electrical contact 34 from the outside can be energized to the valve needle 18 to move and initiate an injection process.

Die Einstellhülse 14 ist an ihrem von der Ventilnadel 18 abgewandten Ende an einem Dichtelement 26 abgestützt, welches z. B. durch Verschweißen, insbesondere durch eine Punktschweißung, an dem umgebenden Gehäuse 4 fixiert ist. Dadurch, dass die Einstellhülse 14 an dem umgebenden Gehäuse 4 fixiert ist, ist es nicht möglich, dass gefrierendes und sich ausdehnendes Fluid das Dichtelement 26 verschiebt und so einen durch die Volumenausdehnung gefrierenden Fluids zunehmenden Fluiddruck aus dem Ventilnadelraum 22, 23 in einen Zulaufbereich 32 der Einspritzvorrichtung 2 oberhalb der Einstellhülse 14 überträgt. Insbesondere wird verhindert, dass die Einspritzvorrichtung 2 und insbesondere der Hub der Ventilnadel 18 durch Verschieben des Dichtelements 26 und/oder der Einstellhülse 14 dejustiert werden.The adjusting sleeve 14 is at her from the valve needle 18 opposite end to a sealing element 26 supported, which z. B. by Welding, in particular by spot welding, to the surrounding housing 4 is fixed. Because of the adjustment sleeve 14 on the surrounding case 4 is fixed, it is not possible that freezing and expanding fluid, the sealing element 26 shifts and so increasing by the volume expansion freezing fluid fluid pressure from the valve needle chamber 22 . 23 in an inlet area 32 the injector 2 above the adjusting sleeve 14 transfers. In particular, it prevents the injection device 2 and in particular the stroke of the valve needle 18 by moving the sealing element 26 and / or the adjusting sleeve 14 be misaligned.

Auf der von der Ventilnadel 18 abgewandten Seite des Dichtelements 26 ist in einem Zulaufbereich 32 der Einspritzvorrichtung 2 ein z. B. aus Keramik oder Metall ausgebildetes Filterelement 28 angeordnet. Das Filterelement 28 filtert Fluid, welches der Einspritzvorrichtung 2 im Betrieb durch eine in der 1 nicht gezeigte Zuleitung in den Zulaufbereich 32 zugeführt wird. Das Filtern des Fluids verhindert, dass Schmutz- und/oder Fremdkörper, welche die Einspritzvorrichtung 2 verstopfen und so ihre Funktion beeinträchtigen und/oder die Einspritzvorrichtung 2 beschädigen können, in den Einspritzraum 22 gelangen. Zusätzlich begrenzt das Filterelement 28 die Menge an Fluid, die im Betrieb im Zulaufbereich 32 der Einspritzvorrichtung 2 vorhanden ist und reduziert so den absoluten Wert der Volumenausdehnung beim Einfrieren des Fluids. Die Gefahr einer Beschädigung der Einspritzvorrichtung 2 durch gefrierendes Fluid im Zulaufbereich 32 wird so reduziert.On the from the valve needle 18 opposite side of the sealing element 26 is in an inlet area 32 the injector 2 a z. B. ceramic or metal formed filter element 28 arranged. The filter element 28 filters fluid, which is the injector 2 in operation by a in the 1 not shown supply line in the inlet area 32 is supplied. The filtering of the fluid prevents dirt and / or debris from entering the injector 2 clog and so affect their function and / or the injection device 2 into the injection space 22 reach. In addition, the filter element limits 28 the amount of fluid in operation in the inlet area 32 the injector 2 is present and thus reduces the absolute value of the volume expansion during freezing of the fluid. The risk of damage to the injector 2 by freezing fluid in the inlet area 32 is reduced.

Um das von der Einspritzöffnung 19 am Ventilsitz 20 abgewandte obere Ende des Zulaufbereichs 32 der Einspritzvorrichtung 2 ist ein Dichtungselement 30, das z. B. als O-Ring ausgebildet ist, angeordnet, welches die Verbindung der Einspritzvorrichtung 2 mit der nicht gezeigten Zuleitung fluiddicht abdichtet.To that from the injection opening 19 at the valve seat 20 opposite upper end of the inlet area 32 the injector 2 is a sealing element 30 , the Z. B. is designed as an O-ring, arranged, which is the connection of the injection device 2 seals fluid-tight with the supply line, not shown.

Im Ventilnadelraum 22, 23 ist in radialer Richtung zwischen der Ventilnadel 18 und der die Ventilnadel 18 umgebenden Ventilhülse 21 ein elastisches Kompensationselement 24 angeordnet, welches den Ventilnadelraum 22, 23 in radialer Richtung in einen inneren Einspritzraum 22 und einen äußeren Kompensationsraum 23 unterteilt. Das Kompensationselement 24 ist in dem in der 1 gezeigten Ausführungsbeispiel in Form einer um einen Bereich der Ventilnadel 18 angeordneten Kompensationshülse 24 ausgebildet, die an ihren beiden Enden 24a, 24c mit der umgebenden Ventilhülse 21 gasdicht verschweißt ist.In the valve needle room 22 . 23 is in the radial direction between the valve needle 18 and the valve needle 18 surrounding valve sleeve 21 an elastic compensation element 24 arranged, which the valve needle space 22 . 23 in the radial direction into an inner injection space 22 and an external compensation space 23 divided. The compensation element 24 is in the in the 1 shown embodiment in the form of a portion of the valve needle 18 arranged Kompensationshülse 24 formed at both ends 24a . 24c with the surrounding valve sleeve 21 is welded gas-tight.

Zwischen dem Kompensationselement 24 und der das Kompensationselement 24 und die Ventilnadel 18 umgebenden Ventilhülse 21 ist in Form des Kompensationsraumes 23 ein gasdichtes Ausgleichsvolumen ausgebildet, welches geeignet ist, eine Volumenausdehnung von gefrierendem Fluid, das sich im Einspritzraum 22 zwischen der Ventilnadel 18 und dem Kompensationselement 24 befindet, auszugleichen.Between the compensation element 24 and the compensation element 24 and the valve needle 18 surrounding valve sleeve 21 is in the form of the compensation room 23 a gas-tight compensating volume is formed, which is suitable, a volume expansion of freezing fluid, which is in the injection space 22 between the valve needle 18 and the compensation element 24 is to balance.

Dehnt sich im Einspritzraum 22 vorhandenes Fluid beim Gefrieren aus, verformt sich insbesondere ein mittlerer, elastisch ausgebildeter Bereich 24b des Kompensationselements 24 in radialer Richtung nach außen und vergrößert so das im Bereich um die Ventilnadel 18 für das gefrierende Fluid zur Verfügung stehenden Volumen des Einspritzraumes 22, wobei sich das Volumen des Kompensationsraumes 23 entsprechend verringert. Das vergrößerte Fluidvolumen wird so durch Verformen des Kompensationselements 24 und eine entsprechende Reduzierung des Volumens des Kompensationsraumes 23 aufgenommen, ohne dass sich der Fluiddruck innerhalb des Einspritzraumes 22 wesentlich erhöht. Eine Beschädigung der Einspritzvorrichtung 2 durch die Volumenzunahme gefrierenden Fluids wird so verhindert.Expands in the injection room 22 existing fluid during freezing deforms in particular a middle, elastically formed area 24b of the compensation element 24 in the radial direction to the outside and thus increases in the area around the valve needle 18 for the freezing fluid available volume of the injection space 22 , where the volume of the compensation space 23 reduced accordingly. The increased volume of fluid thus becomes by deforming the compensation element 24 and a corresponding reduction in the volume of the compensation space 23 recorded without the fluid pressure within the injection chamber 22 significantly increased. Damage to the injector 2 by the volume increase freezing fluid is prevented.

2 zeigt schematisch eine vergrößerte Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kompensationselements 24. Das Kompensationselement 24 ist als um eine Längsachse A rotationssymmetrische Hülse 24 mit zwei zylinderförmigen Endbereichen 24a, 24c ausgebildet. Im Bereich der zylinderförmigen Endbereiche 24a, 24c hat die Hülse 24 eine Wandstärke d1 von 0,1 mm bis 0,5 mm, insbesondere eine Wandstärke von 0,3 mm. Eine Wandstärke in diesem Intervall ist besonders gut geeignet, um das Kompensationselement 24 durch Schweißen sicher an der umgebenden Ventilhülse 21 der Einspritzvorrichtung 2 zu befestigen. 2 schematically shows an enlarged sectional view of an embodiment of a compensation element according to the invention 24 , The compensation element 24 is as about a longitudinal axis A rotationally symmetrical sleeve 24 with two cylindrical end portions 24a . 24c educated. In the area of the cylindrical end areas 24a . 24c has the sleeve 24 a wall thickness d1 of 0.1 mm to 0.5 mm, in particular a wall thickness of 0.3 mm. A wall thickness in this interval is particularly well suited to the compensation element 24 by welding securely to the surrounding valve sleeve 21 the injector 2 to fix.

In einem in Richtung der Längsachse A mittleren Bereich 24b ist das Kompensationselement 24 in Form eines Faltenbalgs ausgebildet, wobei das Kompensationselement 24 in diesem mittleren Bereich 24b eine Wandstärke d2 von 0,05 mm bis 0,10 mm, insbesondere von 0,08 mm hat. Durch eine Wandstärke in diesem Intervall und die Ausformung als Faltenbalg ist der mittlere Bereich 24b insbesondere in radialer Richtung, d. h. in einem rechten Winkel zur Längsachse A des Kompensationselements 24, elastisch gut verformbar und kann eine Volumenzunahme gefrierenden Fluids im Einspritzraum 22 gut ausgleichen.In a central region in the direction of the longitudinal axis A. 24b is the compensation element 24 formed in the form of a bellows, wherein the compensation element 24 in this middle area 24b has a wall thickness d2 of 0.05 mm to 0.10 mm, in particular of 0.08 mm. By a wall thickness in this interval and the formation as a bellows is the middle range 24b in particular in the radial direction, ie at a right angle to the longitudinal axis A of the compensation element 24 , elastically well deformable and can increase the volume of freezing fluid in the injection space 22 balance well.

Die gezeigte Ausbildung des mittleren Bereichs 24b des Kompensationselements 24 als Faltenbalg ist nur beispielhaft und nicht zwingend erforderlich, um die erfindungsgemäße Funktion des Kompensationselements 24 zu verwirklichen. Die gewünschte Funktion kann beispielsweise auch durch eine glatte Hülse erreicht werden, deren Wand in einem mittleren Bereich 24b zwischen den Endbereichen 24a und 24c hinreichend elastisch ausgebildet ist.The illustrated embodiment of the middle section 24b of the compensation element 24 as a bellows is only an example and not mandatory to the inventive function of the compensation element 24 to realize. The desired function, for example, by a smooth sleeve can be achieved whose wall is in a central area 24b between the end areas 24a and 24c is formed sufficiently elastic.

Das Material des Kompensationselements 24 ist so zu wählen, dass es sowohl die gewünschte Elastizität als auch eine gute Ermüdungsfestigkeit aufweist. Ist die Einspritzvorrichtung 2, 3 zur Montage an einem im Betrieb heißen Abgasstrang vorgesehen, so muss das Material für das Kompensationselement 24 auch die notwendige Temperaturbeständigkeit aufweisen. Blech hat sich als besonders gut geeignetes Material zur Herstellung des Kompensationselements 24 erwiesen, da es eine hohe Temperaturbeständigkeit hat und die Elastizität des Kompensationselements 24 durch die Wahl der Dicke des Bleches gut auf einen gewünschten Wert einstellbar ist.The material of the compensation element 24 is to be chosen so that it has both the desired elasticity and a good fatigue strength. Is the injector 2 . 3 provided for mounting on a hot exhaust line in operation, so must the material for the compensation element 24 also have the necessary temperature resistance. Sheet metal has proven to be a particularly suitable material for the production of the compensation element 24 proved, as it has a high temperature resistance and the elasticity of the compensation element 24 by the choice of the thickness of the sheet is well adjusted to a desired value.

3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung 3. 3 shows a second embodiment of an injection device according to the invention 3 ,

Der einspritzseitige, in den 1 und 3 unten dargestellte Bereich der Einspritzvorrichtungen 2, 3 ist in beiden Ausführungsbeispielen identisch und wird daher nicht erneut beschrieben.The injection side, in the 1 and 3 The range of injectors shown below 2 . 3 is identical in both embodiments and will therefore not be described again.

Anders als in dem in der 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel 2 ist die Einstellhülse 14 im zweiten Ausführungsbeispiel 3 nicht an einem Dichtelement 26 abgestützt, welches an dem Gehäuse 4 fixiert ist. Vielmehr stützt sich die Einstellhülse 14 unmittelbar an einem Filterelement 28 ab, welches stromaufwärts (in der in der 3 gezeigten Darstellung oberhalb) der Einstellhülse 14 in den Zulaufbereich 32 der Einspritzvorrichtung 3 eingeführt ist. Das Filterelement 28 weist in diesem Fall gegenüber einer Verformung in seiner Längsrichtung eine hinreichende Stabilität auf, um Kräfte, die durch die Druckfeder 6 und ggf. zusätzlich durch eine Volumenausdehnung gefrierenden Fluids auf die Einstellhülse 14 ausgeübt werden, aufzunehmen, ohne sich dabei selbst wesentlich zu verformen.Unlike the one in the 1 shown first embodiment 2 is the adjustment 14 in the second embodiment 3 not on a sealing element 26 supported, which on the housing 4 is fixed. Rather, the adjusting sleeve is supported 14 directly on a filter element 28 which upstream (in the in the 3 shown above) of the adjusting sleeve 14 in the inlet area 32 the injector 3 is introduced. The filter element 28 has in this case against deformation in its longitudinal direction sufficient stability to forces caused by the compression spring 6 and possibly additionally by a volume expansion of freezing fluid on the adjusting sleeve 14 be exercised without being materially deformed.

Das Dichtelement 28 ist an seinem stromaufwärtigen Ende, das in der 3 oben dargestellt ist, an einer Einstelltülle 38 abgestützt, die in den Zulaufbereich 32 der Einspritzvorrichtung 3 eingeführt und, z. B. durch eine Schweißverbindung, sicher in der gewünschten Position fixiert ist. Durch die Position der Einstelltülle 38 und die Länge des Filterelements 28 wird die Position der Einstellhülse 14 festgelegt. Der Hub der Ventilnadel 18 kann so durch Wahl der Länge des Filterelements 28 und der Position der Einstelltülle 38 auf einen gewünschten Wert eingestellt werden.The sealing element 28 is at its upstream end, which is in the 3 is shown above, on a Einstellülle 38 supported in the inlet area 32 the injector 3 introduced and, for. B. by a welded joint, is securely fixed in the desired position. Due to the position of the adjustment sleeve 38 and the length of the filter element 28 becomes the position of the adjustment sleeve 14 established. The stroke of the valve needle 18 so can by selecting the length of the filter element 28 and the position of the adjustment sleeve 38 be set to a desired value.

Dadurch, dass die Verbindung, mit der die Einstelltülle 38 am Zulaufbereich 32 fixiert ist, nicht wie im ersten Ausführungsbeispiel in einem mittleren Bereich der Einspritzvorrichtung 2, sondern an einem Endbereich der Einspritzvorrichtung 3 ausgebildet ist, wird das Zusammenbauen einer erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung erleichtert, da die Verbindung zwischen der Einstelltülle 38 und dem Zulaufbereich 32, z. B. durch Schweißen, am besser zugänglichen Ende des Zulaufbereichs 32 der Einspritzvorrichtung 2, 3 einfacher hergestellt werden kann als an einem schwer zugänglichen mittleren Bereich der Einspritzvorrichtung 2, 3.Because of the connection with which the adjustment spout 38 at the inlet area 32 is fixed, not as in the first embodiment in a central region of the injection device 2 but at an end portion of the injector 3 is formed, the assembly of an injection device according to the invention is facilitated, since the connection between the Einstellülle 38 and the inlet area 32 , z. B. by welding, at the more accessible end of the inlet area 32 the injector 2 . 3 can be made easier than at a hard to reach middle portion of the injector 2 . 3 ,

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008042987 A1 [0004] DE 102008042987 A1 [0004]

Claims (10)

Einspritzvorrichtung (2, 3) mit einer Ventilnadel (18), einer steifen Ventilhülse (21), welche die Ventilnadel (18) derart umgibt, das zwischen der Ventilnadel (18) und der Ventilhülse (21) ein Ventilnadelraum (22, 23) ausgebildet ist, und einem Kompensationselement (24), das wenigstens einen flexiblen Bereich aufweist und das derart im Ventilnadelraum (22, 23) angeordnet ist, dass es den Ventilnadelraum (22, 23) in einen Einspritzraum (22), der im Betrieb mit Fluid gefüllt ist, und einen mit Gas gefüllten Kompensationsraum (23) unterteilt, wobei der Kompensationsraum (23) einerseits von der Ventilhülse (21) und andererseits von dem Kompensationselement (24) begrenzt ist.Injection device ( 2 . 3 ) with a valve needle ( 18 ), a stiff valve sleeve ( 21 ), which the valve needle ( 18 ) surrounds that between the valve needle ( 18 ) and the valve sleeve ( 21 ) a valve needle space ( 22 . 23 ) is formed, and a compensation element ( 24 ), which has at least one flexible area and which in the valve needle space ( 22 . 23 ) is arranged that it the valve needle space ( 22 . 23 ) into an injection space ( 22 ), which is filled with fluid during operation, and a gas-filled compensation space ( 23 ), the compensation space ( 23 ) on the one hand by the valve sleeve ( 21 ) and on the other hand of the compensation element ( 24 ) is limited. Einspritzvorrichtung (2, 3) nach Anspruch 1, wobei der Einspritzraum (22) innerhalb des Kompensationsraumes (23) ausgebildet ist.Injection device ( 2 . 3 ) according to claim 1, wherein the injection space ( 22 ) within the compensation space ( 23 ) is trained. Einspritzvorrichtung (2, 3) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Kompensationselement (24) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es die Ventilnadel (18) umgibt.Injection device ( 2 . 3 ) according to claim 1 or 2, wherein the compensation element ( 24 ) is designed and arranged such that it the valve needle ( 18 ) surrounds. Einspritzvorrichtung (2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Bereich (24b) des Kompensationselements (24) in der Form eines Faltenbalgs ausgebildet ist.Injection device ( 2 . 3 ) according to one of the preceding claims, wherein at least one area ( 24b ) of the compensation element ( 24 ) is formed in the form of a bellows. Einspritzvorrichtung (2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Bereich (24a, 24c) des Kompensationselements (24) gasdicht mit der Ventilhülse (21) verbunden ist.Injection device ( 2 . 3 ) according to one of the preceding claims, wherein at least one area ( 24a . 24c ) of the compensation element ( 24 ) gas-tight with the valve sleeve ( 21 ) connected is. Einspritzvorrichtung (2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kompensationselement (24) in wenigstens einem Bereich (24a, 24c) eine Wandstärke (d1) von 0,1 mm bis 0,5 mm, insbesondere von 0,3 mm hat.Injection device ( 2 . 3 ) according to one of the preceding claims, wherein the compensation element ( 24 ) in at least one area ( 24a . 24c ) has a wall thickness (d1) of 0.1 mm to 0.5 mm, in particular of 0.3 mm. Einspritzvorrichtung (2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kompensationselement (24) in wenigstens einem Bereich (24b) eine Wandstärke (d2) von 0,05 mm bis 0,10 mm, insbesondere von 0,08 mm hat.Injection device ( 2 . 3 ) according to one of the preceding claims, wherein the compensation element ( 24 ) in at least one area ( 24b ) has a wall thickness (d2) of 0.05 mm to 0.10 mm, in particular of 0.08 mm. Einspritzvorrichtung (2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einer Einstellhülse (14), die an einem Gehäuse (4) der Einspritzvorrichtung (2) fixiert ist.Injection device ( 2 . 3 ) according to one of the preceding claims with an adjusting sleeve ( 14 ), which are attached to a housing ( 4 ) of the injection device ( 2 ) is fixed. Einspritzvorrichtung (2, 3) nach einem der vorangehenden Ansprüche mit einem Zulaufbereich (32), wobei in dem Zulaufbereich (32) ein Filterelement (28) angeordnet ist.Injection device ( 2 . 3 ) according to one of the preceding claims with an inlet area ( 32 ), wherein in the inlet area ( 32 ) a filter element ( 28 ) is arranged. Einspritzvorrichtung (3) nach Anspruch 9, wobei das Filterelement (28) durch eine Einstelltülle (38) in dem Zulauf (32) fixiert ist.Injection device ( 3 ) according to claim 9, wherein the filter element ( 28 ) by an adjustment sleeve ( 38 ) in the feed ( 32 ) is fixed.
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