EP2084390A1 - Injector with an axial pressure-compensating control valve - Google Patents

Injector with an axial pressure-compensating control valve

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Publication number
EP2084390A1
EP2084390A1 EP07803088A EP07803088A EP2084390A1 EP 2084390 A1 EP2084390 A1 EP 2084390A1 EP 07803088 A EP07803088 A EP 07803088A EP 07803088 A EP07803088 A EP 07803088A EP 2084390 A1 EP2084390 A1 EP 2084390A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve element
chamber
valve
fuel
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07803088A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Francois Rossignol
Friedrich Howey
Olivier Charvet
Tony Dumont
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2084390A1 publication Critical patent/EP2084390A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M63/0015Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
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    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2547/00Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/001Control chambers formed by movable sleeves

Definitions

  • the invention relates to an injector according to the preamble of claim 1.
  • EP 1 612 403 A1 describes a common-rail injector with a pressure-balanced control valve in the axial direction for blocking and opening a fuel discharge path from a control chamber.
  • the control valve By means of the control valve, the fuel pressure can be influenced within the control chamber.
  • the control chamber is supplied via a pressure channel with fuel from a high-pressure fuel storage.
  • a nozzle needle By varying the fuel pressure within the control chamber, a nozzle needle is moved between an open position and a closed position, wherein the nozzle needle in its open position releases the fuel flow into the combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the control valve has an adjustable in the axial direction by means of an electromagnetic actuator valve sleeve, which cooperates sealingly with a stationary conical valve seat surface. During its closing movement, the valve sleeve is moved in the axial direction away from the control valve towards the stationary seat element.
  • a bolt is arranged, at the free, the control chamber facing away from the end of the seat member is formed. Through the bolt passes a connecting channel, which is part of the fuel drain path and which connects the control chamber to an annulus within the valve sleeve.
  • valve sleeve valve element
  • a fuel pressure is exerted on the valve sleeve (valve element) only in the radial direction, so that the valve sleeve is pressure-balanced in the axial direction.
  • the construction of the known injector is comparatively expensive due to the intended axially displaceable sleeve.
  • the invention is therefore based on the object to propose an injector with a control valve, which is on the one hand pressure balanced in the axial direction and on the other hand manages without a displaceable in the axial direction of the valve sleeve.
  • the invention is based on the idea to introduce directly into the axially displaceable valve element a Kraftstoffka- channel, which is part of the fuel drainage path from the control chamber to a low pressure chamber.
  • a compensation chamber preferably centrally disposed within the valve element fuel passage of the fuel from the control chamber to a compensation chamber at the Steuerkam- mer remote side of the valve element flow.
  • This compensation chamber is bounded on the one hand by the valve element and on the other hand, with the control valve closed, by the seat element.
  • a compensation surface is provided according to the invention on the valve element, which is acted upon by fuel pressure in the axial direction, ie in the opening direction or in the direction of the needle tip of the nozzle needle.
  • the compensation surface is dimensioned such that an acting on the valve element in the opening direction hydraulic pressure force arises, which compensates for an opposing direction, ie in the closing direction and thus in the direction of the seat member acting on the valve element pressure force or repeals.
  • the pressure force acting in the closing direction is caused by the axial fuel pressure on the valve element in the closing direction.
  • the valve element is moved by an electromagnetic actuator in the opening direction against the force of a biasing spring acting on the valve element.
  • an electromagnetic actuator in the opening direction against the force of a biasing spring acting on the valve element.
  • the arrangement of the electromagnetic actuator axially between the control chamber and the seat member has the advantage that the control amount (fuel) can be dissipated from the low pressure chamber surrounding the seat element in a simple manner, since a corresponding return bore can be drilled directly from above into the low pressure chamber. The placement of this Return bore is not hindered by the advantageous development of the invention by the arrangement of the actuator.
  • a piezoelectric actuator can also be used. Additionally or alternatively, it is conceivable to arrange the actuator such that it applies force to the valve element in the closing direction when energized.
  • the seat element is a ball or a cone.
  • it is a separate component which is arranged supportingly on a component of the injector, preferably on the injector body.
  • the formation of the seat element as a ball has the advantage that it is available as a mass product and thus only the - in particular conical - counter surface must be ground on the valve element.
  • the fuel channel is formed within the valve element as a throttle-free through hole. It is thereby achieved that the fuel pressure in the compensation chamber and immediately adjacent to an opposite end face of the compensating surface of the valve element is at least approximately the same, whereby it is possible, by an equal design of the axial projection surface of the compensation surface and an axial projection surface of the compensation surface opposite end side of the Valve element to create a pressure force compensation in the axial direction.
  • the axial projection surfaces of the compensation surface and the opposite end face form the same size, in a further development of the invention is to match the diameter of the contact surface of the valve element on the valve seat surface of the diameter of the valve element in the region of the end face within the valve element guide.
  • the surfaces which can be acted upon with pressure in the axial direction are the same size on both sides of the valve element, which leads to a pressure force compensation in the axial direction at at least approximately the same pressure on both sides of the valve element.
  • the seat element in particular the ball, can engage in the counter-surface on the valve element by often repeated closing operations in long-term operation, resulting in a change in the valve seat diameter and thus can lead to a change in the compensation area.
  • the valve element has a cylindrical depression in its end region facing the seat element, wherein the seat element adjoins the inner edge, i. abuts the inner diameter of this cylindrical opening. Even if the seat element is incorporated into the valve element during long-term operation, the compensation surface which is effective in the axial direction remains the same size.
  • the bottom of the cylindrical opening within the valve member is tapered toward the mouth of the fuel passage within the valve member.
  • a fuel chamber is provided on the end face of the valve element which is opposite to the compensation chamber, said fuel chamber communicating with the outlet via the connection channel. is connected.
  • This chamber is connected via a fuel channel with outlet throttle with the control chamber.
  • the outlet throttle is matched to the inlet throttle arranged within the pressure chamber which supplies the control chamber with high-pressure fuel, so that when the control valve is open, a net fuel discharge into the low-pressure chamber results.
  • valve element (valve piston) is guided in a bore within a component accommodated in the injector body.
  • the guide bore for the valve element is formed as a through hole, which means that the outlet throttle is not part of this hole.
  • the outlet throttle and possibly also the chamber on the end face of the valve element are for this purpose introduced into a throttle plate arranged adjacent to the component with a through bore.
  • FIG. 1 shows a partially sectioned view of an injector with a pressure-compensated valve element in the axial direction
  • Fig. 2 is an illustration of a possible embodiment of the valve element and the associated seat element and
  • Fig. 3 a partial view of another embodiment of an injector.
  • Figs. 1 and 3 the essential components of a common rail injector 1 are shown.
  • the injector 1 has an injector body 2, a nozzle body 3 and a nozzle clamping nut 4, which is screwed to the injector body 2 and thus clamps the nozzle body 3 against the injector body 2.
  • the nozzle body 3 passes through a through hole 5 of the nozzle lock nut 4 in the axial direction.
  • a guide bore 6 is formed, in which an elongated nozzle needle 7 is guided.
  • the nozzle needle 7 has a closing surface 9 with which it can be brought into tight contact with a needle seat 10 formed inside the nozzle body 3.
  • the nozzle needle 7 is biased by an only partially indicated in Fig. 3 biasing spring 13 in the direction of its closed position.
  • the biasing spring 13 is arranged within a pressure chamber 14 and is supported at one end on a lower end face of a sleeve-shaped component 15 and at its other end on the nozzle needle 7 (not shown).
  • the sleeve-shaped component is braced with the biasing spring, not shown in FIG. 1, against a throttle plate 16 in the axial direction.
  • the sleeve-shaped component 15 is clamped by the pretensioning spring 13 against a (valve) component 17.
  • the sleeve-shaped member 15 defines together with the nozzle needle 7 and the throttle plate 16 and the component 17 a control chamber 18.
  • the control chamber 18 is supplied via a pressure channel 19 with inlet throttle 20 with fuel under high pressure.
  • the pressure channel 19 connects the control chamber 18 via a pocket 54 with a supply line 21, which connects the pressure chamber 14 surrounding the control chamber 18 with a high-pressure fuel storage, not shown.
  • the pressure channel 19 is connected to the supply line 21 via a pocket 22.
  • the pressure chamber 14 (annulus) is supplied with high-pressure fuel from a high-pressure fuel storage also in the embodiment of FIG. 1.
  • the fuel can flow from the pressure chamber in the axial direction as far as the nozzle hole arrangement 11.
  • Fuel can flow from the control chamber 18 to a low-pressure chamber 26 via a drain channel 24 equipped with an outlet throttle 23, which is part of a fuel drainage path 25, and from there flow away via a return line (not shown).
  • a pressure-balanced control valve 28 in the axial direction can block the fuel flow to the low-pressure chamber 26.
  • an axially directed toward the combustion chamber closing force is exerted on the nozzle needle 7.
  • This closing force counteracts an opening force which, as a result of the action of the fuel pressure, is exerted on a step surface (not shown) on the nozzle needle 7. If the control valve 28 is in a closed position and the fuel flow through the fuel drainage path 25 is blocked, the closing force in the stationary state is greater than the opening force, which is why the nozzle needle 7 then assumes its closed position. When the control valve 28 is then opened, the fuel flows from the control chamber 18.
  • the flow cross sections of the inlet throttle 20 and the outlet throttle 23 are matched to one another such that the inflow through the pressure channel 19 is smaller than the outflow through the outlet channel 24 and thus results in a net outflow of fuel when the control valve 28 is open.
  • the resulting pressure drop in the control chamber 18 causes the amount of closing force falls below the amount of the opening force and the nozzle needle 7 lifts from the needle seat 10.
  • the control valve 28 has an axially displaceable valve element 30 which is guided within a component 32 in a guide bore 31 formed as a through-bore.
  • the play between the bolt-shaped valve element 30 and the through-bore 31 is to be selected such that leakage losses from a plane below the component 32 (valve Body) arranged chamber 33 in the low pressure chamber 26 are low.
  • the chamber 33 is hydraulically connected via the outlet channel 24 with the control chamber 18.
  • the control chamber 18 facing end 34 with its end face 35 of the valve member 30 limits the chamber 33 in the plane of the drawing upwards. A pressure force in the closing direction acts on the end face 35 on the valve element 30.
  • a spring force acts on a helical spring 36 which is arranged radially inside a passage opening 37 of the actuator 27 and adjoins one shoulder surface 38 of the valve element 30 and the other end is supported on an adjusting ring 39, which in turn rests on the component 32.
  • the bias of the coil spring 36 and thus the closing force of the control valve 28 can be adjusted.
  • the electromagnetic actuator 27 is arranged in the plane of the drawing below the upper end of the valve element 30 and is pressed against an annular abutment surface 41 of the injector body 2 via a spring 40, which is supported on the component 32. With the electromagnetic actuator 27, an armature plate 42 cooperates, which is positively connected to the valve element 30. It is also conceivable to form the anchor plate 42 in one piece with the valve element 32.
  • the electrical connection of the coil of the actuator 27 is guided via a housing part 43 from the lower side in the drawing plane to the upper end of the injector 1 for electrical contacting (not shown).
  • valve element 30 In the illustrated closed position of the control valve 28, the valve element 30 is supported by a spring-assisted on a sitting as a ball seat member 44, which in axia- Ler direction of the control chamber 18 away directly on the injector body 2 is supported.
  • an inner cone 45 is provided on the plane of the drawing in the upper end of the valve element 30.
  • the diameter D1 of the effective valve seat surface 46 of the seat element 44 corresponds to the outer diameter D1 of the valve element 30 in the guide bore 31.
  • a compensation surface 47 is created within a compensation chamber 48, to which a fuel pressure in the axial direction acts on the valve element 30 in the opening direction.
  • the resulting compressive force counteracts a pressure force in the closing direction, which results from the pressurization of the end face 35 of the valve element 30 from the chamber 33.
  • the embodiment shown in FIG. 1 has the advantage that the outlet channel 24 with outlet throttle 23 are introduced in a separate throttle plate, which rests against the separate component 32, which essentially serves to guide the valve element 30. In this way, the guide bore 31 can be performed as a continuous, easy to be ground through-bore.
  • the throttle plate 16 and the component 32 are united in the component 17, wherein the pressure channel 19 is connected to inlet throttle 20 for connecting the control chamber in a plane other than the cutting plane via a pocket 22 with the supply line 21. Otherwise, the embodiment according to FIG. 3 essentially corresponds to the embodiment according to FIG. 1.
  • the valve element 30 has a cylinder bore 49 at its end facing the seat element 44 (see FIG. 4).
  • the valve element 44 abuts against the upper peripheral edge 50 of this cylinder bore 49.
  • the compensation surface 47 bottom surface of the cylinder bore 49
  • the valve element is conically chamfered. It can be seen that the diameter D1 of the circumferential edge 50, that is to say the diameter of the effective valve seat surface 46, corresponds to the outer diameter D1 of the valve element 30 in the guide section or the approximately identical inner diameter of the guide bore 31.

Abstract

The invention relates to an injector (1) for injecting fuel into combustion chambers of combustion engines. According to the invention, a fuel channel (51) is provided in a valve element (3) of a control valve (28), wherein fuel can flow from a control chamber (18) to a compensating chamber (48) delimited by a seat element (44) and the valve element (30) when the control valve (28) is closed. Inside the compensating chamber, a compensating surface (47) is provided on the valve element (30), wherein which fuel pressure can be applied to the surface in the opening direction of the valve element (30), making it possible for a fuel pressure force acting on the valve element (30) in the closing direction to be compensated for.

Description

Beschreibungdescription
Titeltitle
Injektor mit axial-druckausgeglichenem SteuerventilInjector with axial-pressure compensated control valve
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft einen Injektor nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to an injector according to the preamble of claim 1.
Die EP 1 612 403 Al beschreibt einen Common-Rail-Injektor mit einem in axialer Richtung druckausgeglichenen Steuerventil zum Sperren und Öffnen eines Kraftstoffablaufweges aus einer Steuerkammer. Mittels des Steuerventils kann der Kraftstoffdruck innerhalb der Steuerkammer beeinflusst werden. Die Steuerkammer wird dabei über einen Druckkanal mit Kraftstoff aus einem Kraftstoffhochdruckspeicher versorgt. Durch Variation des Kraftstoffdruckes innerhalb der Steuerkammer wird eine Düsennadel zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung verstellt, wobei die Düsennadel in ihrer Öffnungsstellung den Kraftstofffluss in den Brennraum einer Brennkraftmaschine freigibt.EP 1 612 403 A1 describes a common-rail injector with a pressure-balanced control valve in the axial direction for blocking and opening a fuel discharge path from a control chamber. By means of the control valve, the fuel pressure can be influenced within the control chamber. The control chamber is supplied via a pressure channel with fuel from a high-pressure fuel storage. By varying the fuel pressure within the control chamber, a nozzle needle is moved between an open position and a closed position, wherein the nozzle needle in its open position releases the fuel flow into the combustion chamber of an internal combustion engine.
In Fig. 2 der EP 1 612 403 Al ist ein Injektor gezeigt, dessen Steuerventil eine in axialer Richtung mittels eines Elektromagnetantriebs verstellbare Ventilhülse aufweist, die mit einer ortsfesten konischen Ventilsitzfläche dichtend zusammenwirkt. Bei ihrer Schließbewegung wird die Ventilhülse in axialer Richtung von dem Steuerventil weg auf das ortsfeste Sitzelement zu bewegt. Innerhalb der Ventilhülse ist ein Bolzen angeordnet, an dessen freiem, der Steuerkammer abgewandten Ende das Sitzelement ausgebildet ist. Durch den Bolzen hindurch führt ein Verbindungskanal, der Teil des Kraftstoffabflussweges ist und der die Steuerkammer mit einem Ringraum innerhalb der Ventilhülse verbindet. Von dem Kraftstoff innerhalb des Ringraumes wird auf die Ventilhülse (Ventilelement) lediglich in radialer Richtung ein Kraftstoffdruck ausgeübt, so dass die Ventilhülse in axialer Richtung druckausgeglichen ist. Die Konstruktion des bekannten Injektors ist aufgrund der vorgesehenen axial verschieblichen Hülse vergleichsweise aufwendig.In Fig. 2 of EP 1 612 403 Al an injector is shown, the control valve has an adjustable in the axial direction by means of an electromagnetic actuator valve sleeve, which cooperates sealingly with a stationary conical valve seat surface. During its closing movement, the valve sleeve is moved in the axial direction away from the control valve towards the stationary seat element. Within the valve sleeve, a bolt is arranged, at the free, the control chamber facing away from the end of the seat member is formed. Through the bolt passes a connecting channel, which is part of the fuel drain path and which connects the control chamber to an annulus within the valve sleeve. Of the fuel within the annular space, a fuel pressure is exerted on the valve sleeve (valve element) only in the radial direction, so that the valve sleeve is pressure-balanced in the axial direction. The construction of the known injector is comparatively expensive due to the intended axially displaceable sleeve.
Technische AufgabeTechnical task
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Injektor mit einem Steuerventil vorzuschlagen, welches einerseits in axialer Richtung druckausgeglichen ist und welches andererseits ohne eine in axialer Richtung verschiebliche Ventilhülse auskommt.The invention is therefore based on the object to propose an injector with a control valve, which is on the one hand pressure balanced in the axial direction and on the other hand manages without a displaceable in the axial direction of the valve sleeve.
Offenbarung der Erfindung Technisch AufgabeDisclosure of Invention Technical Problem
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale.This object is achieved with the features of claim 1; the dependent claims indicate favorable developments. In addition, all combinations of at least two of the features disclosed in the description, the drawings and / or the claims fall within the scope of the invention.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, unmittelbar in den axial verschieblichen Ventilelement einen Kraftstoffka- nal einzubringen, der Teil des Kraftstoffablaufweges aus der Steuerkammer hin zu einem Niederdruckraum ist. Durch diesen, vorzugsweise zentrisch innerhalb des Ventilelements angeordneten Kraftstoffkanal kann der Kraftstoff aus der Steuerkammer zu einem Ausgleichsraum an der der Steuerkam- mer abgewandten Seite des Ventilelements fließen. Dieser Ausgleichsraum wird zum einen von dem Ventilelement und zum anderen, bei geschlossenem Steuerventil, von dem Sitzelement begrenzt. Innerhalb des Ausgleichsraumes ist gemäß der Erfindung an dem Ventilelement eine Ausgleichsfläche vorgesehen, die mit Kraftstoffdruck in axialer Richtung, d.h. in Öffnungsrichtung bzw. in Richtung der Nadelspitze der Düsennadel beaufschlagbar ist. Dabei ist die Ausgleichsfläche so bemessen, dass eine auf das Ventilelement in Öffnungsrichtung wirkende hydraulische Druckkraft entsteht, die eine in entgegengesetzter Richtung, also in Schließrichtung und damit in Richtung des Sitzelementes auf das Ventilelement wirkende Druckkraft ausgleicht bzw. aufhebt. Dabei wird die in Schließrichtung wirkende Druckkraft durch den axialen Kraftstoffdruck auf das Ventilelement in Schließrichtung verursacht. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung erhält man einen Injektor mit einem Steuerventil, welches die Vorteile eines in axialer Richtung druckausgeglichenen Ventils mit dem einfachen Aufbau eines herkömmlichen Kugel-/Kegelventils kombiniert.The invention is based on the idea to introduce directly into the axially displaceable valve element a Kraftstoffka- channel, which is part of the fuel drainage path from the control chamber to a low pressure chamber. By this, preferably centrally disposed within the valve element fuel passage of the fuel from the control chamber to a compensation chamber at the Steuerkam- mer remote side of the valve element flow. This compensation chamber is bounded on the one hand by the valve element and on the other hand, with the control valve closed, by the seat element. Within the compensation chamber, a compensation surface is provided according to the invention on the valve element, which is acted upon by fuel pressure in the axial direction, ie in the opening direction or in the direction of the needle tip of the nozzle needle. In this case, the compensation surface is dimensioned such that an acting on the valve element in the opening direction hydraulic pressure force arises, which compensates for an opposing direction, ie in the closing direction and thus in the direction of the seat member acting on the valve element pressure force or repeals. In this case, the pressure force acting in the closing direction is caused by the axial fuel pressure on the valve element in the closing direction. The inventive design provides an injector with a control valve, which combines the advantages of a pressure-balanced in the axial direction valve with the simple structure of a conventional ball / cone valve.
Bevorzugt wird das Ventilelement von einem elektromagnetischen Aktuator in Öffnungsrichtung entgegen der Kraft einer auf das Ventilelement wirkenden Vorspannfeder bewegt. Dabei kann gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen werden, den Aktuator axial zwischen der Steuerkammer und dem Sitzelement anzuordnen. Die Anordnung des elektromagnetischen Aktuators axial zwischen der Steuerkammer und dem Sitzelement hat den Vorteil, dass die Steuermenge (Kraftstoff) aus dem das Sitzelement umgebenden Niederdruckraum auf einfache Weise abgeführt werden kann, da eine entsprechende Rücklaufbohrung direkt von oben in den Niederdruckraum gebohrt werden kann. Die Plazierung dieser Rücklaufbohrung ist durch die vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung nicht durch die Anordnung des Aktuators behindert. Anstelle eines elektromagnetischen Aktuators kann auch ein piezoelektrischer Aktuator Anwendung finden. Zusätzlich oder alternativ ist es denkbar, den Aktuator derart anzuordnen, dass er das Ventilelement in Schließrichtung bei Bestromung kraftbeaufschlagt.Preferably, the valve element is moved by an electromagnetic actuator in the opening direction against the force of a biasing spring acting on the valve element. It can be provided according to an advantageous embodiment of the invention to arrange the actuator axially between the control chamber and the seat member. The arrangement of the electromagnetic actuator axially between the control chamber and the seat member has the advantage that the control amount (fuel) can be dissipated from the low pressure chamber surrounding the seat element in a simple manner, since a corresponding return bore can be drilled directly from above into the low pressure chamber. The placement of this Return bore is not hindered by the advantageous development of the invention by the arrangement of the actuator. Instead of an electromagnetic actuator, a piezoelectric actuator can also be used. Additionally or alternatively, it is conceivable to arrange the actuator such that it applies force to the valve element in the closing direction when energized.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Sitzelement eine Kugel oder ein Kegel ist. Vorzugsweise handelt es sich um ein separates Bauteil, das sich an einem Bauteil des Injektors, vorzugsweise am Injektorkörper, abstützend angeordnet ist. Die Ausbildung des Sitzelements als Kugel hat den Vorteil, dass diese als Massenprodukt erhältlich ist und somit lediglich die - insbesondere konische - Gegenfläche am Ventilelement geschliffen werden muss .In a further development of the invention is advantageously provided that the seat element is a ball or a cone. Preferably, it is a separate component which is arranged supportingly on a component of the injector, preferably on the injector body. The formation of the seat element as a ball has the advantage that it is available as a mass product and thus only the - in particular conical - counter surface must be ground on the valve element.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Kraftstoffkanal innerhalb des Ventilelements als drosselfreie Durchgangsbohrung ausgebildet ist. Hierdurch wird erreicht, dass der Kraftstoffdruck im Ausgleichsraum und unmittelbar benachbart zu einer der Ausgleichsfläche gegenüberliegenden Stirnseite des Ventilelements zumindest näherungsweise gleich ist, wodurch es möglich ist, durch eine gleich große Ausbildung der axialen Projektionsfläche der Ausgleichsfläche sowie einer axialen Projektionsfläche der der Ausgleichsfläche gegenüberliegenden Stirnseite des Ventilelements einem Druckkraftausgleich in axialer Richtung zu schaffen.According to an advantageous embodiment of the invention it is provided that the fuel channel is formed within the valve element as a throttle-free through hole. It is thereby achieved that the fuel pressure in the compensation chamber and immediately adjacent to an opposite end face of the compensating surface of the valve element is at least approximately the same, whereby it is possible, by an equal design of the axial projection surface of the compensation surface and an axial projection surface of the compensation surface opposite end side of the Valve element to create a pressure force compensation in the axial direction.
Eine einfache Möglichkeit, die axialen Projektionsflächen der Ausgleichsfläche und der gegenüberliegenden Stirnfläche gleich groß auszubilden, besteht in Weiterbildung der Erfindung darin, den Durchmesser der Anlagefläche des Ventilelementes auf der Ventilsitzfläche dem Durchmesser des Ventilelementes im Bereich der Stirnfläche innerhalb der Ventilelementführung anzugleichen. Auf diese Weise sind die mit Druck in axialer Richtung beaufschlagbaren Flächen zu beiden Seiten des Ventilelementes gleich groß, was bei zumindest näherungsweise gleichem Druck auf beiden Seiten des Ventilelementes zu einem Druckkraftausgleich in axialer Richtung führt.A simple way, the axial projection surfaces of the compensation surface and the opposite end face form the same size, in a further development of the invention is to match the diameter of the contact surface of the valve element on the valve seat surface of the diameter of the valve element in the region of the end face within the valve element guide. In this way, the surfaces which can be acted upon with pressure in the axial direction are the same size on both sides of the valve element, which leads to a pressure force compensation in the axial direction at at least approximately the same pressure on both sides of the valve element.
Bei einer rein konischen Ausgestaltung der dem Sitzelement gegenüberliegenden Gegenfläche (Anlagefläche) des Ventilelementes kann es durch oft wiederholte Schließvorgänge im Langzeitbetrieb dazu kommen, dass sich das Sitzelement, insbesondere die Kugel, in die Gegenfläche am Ventilelement einarbeitet, was zu einer Veränderung des Ventilsitzdurchmessers und damit zu einer Veränderung der Ausgleichsfläche führen kann. Um dies zu vermeiden, ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Ventilelement in seinem dem Sitzelement zugewandten Endbereich eine zylinderförmige Vertiefung aufweist, wobei das Sitzelement an der Innenkante, d.h. am Innendurchmesser dieser zylindrischen Öffnung anliegt. Selbst wenn sich das Sitzelement beim Langzeitbetrieb in das Ventilelement einarbeitet, bleibt die in axialer Richtung wirksame Ausgleichsfläche gleich groß. Bevorzugt ist der Boden der zylindrischen Öffnung innerhalb des Ventilelements konisch in Richtung der Mündungsöffnung des Kraftstoffkanals innerhalb des Ventilelements geneigt.In a purely conical configuration of the counter-surface (contact surface) of the valve element opposite the seat element, the seat element, in particular the ball, can engage in the counter-surface on the valve element by often repeated closing operations in long-term operation, resulting in a change in the valve seat diameter and thus can lead to a change in the compensation area. In order to avoid this, it is provided in an embodiment of the invention that the valve element has a cylindrical depression in its end region facing the seat element, wherein the seat element adjoins the inner edge, i. abuts the inner diameter of this cylindrical opening. Even if the seat element is incorporated into the valve element during long-term operation, the compensation surface which is effective in the axial direction remains the same size. Preferably, the bottom of the cylindrical opening within the valve member is tapered toward the mouth of the fuel passage within the valve member.
Zweckmäßigerweise ist auf der dem Ausgleichsraum gegenüberliegenden Stirnseite des Ventilelements eine Kraftstoffkam- mer vorgesehen, die über den Verbindungskanal mit dem Aus- gleichsraum verbunden ist. Diese Kammer ist über einen Kraftstoffkanal mit Ablaufdrossel mit der Steuerkammer verbunden. Dabei ist die Ablaufdrossel so auf die innerhalb des die Steuerkammer mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgenden Druckkanals angeordnete Zulaufdrossel abgestimmt, dass bei geöffnetem Steuerventil ein Netto- Kraftstoffabfluss in den Niederdruckraum resultiert.Expediently, a fuel chamber is provided on the end face of the valve element which is opposite to the compensation chamber, said fuel chamber communicating with the outlet via the connection channel. is connected. This chamber is connected via a fuel channel with outlet throttle with the control chamber. In this case, the outlet throttle is matched to the inlet throttle arranged within the pressure chamber which supplies the control chamber with high-pressure fuel, so that when the control valve is open, a net fuel discharge into the low-pressure chamber results.
Mit Vorteil ist vorgesehen, dass das Ventilelement (Ventilkolben) in einer Bohrung innerhalb eines im Injektorkörper aufgenommenen Bauteils geführt ist. Je länger die Bohrung ausgeführt wird, desto besser sind der Anker und der Elektromagnet eines Elektromagnetantriebes konzentrisch zueinander ausgerichtet, woraus eine symmetrische Magnetkraft und damit kleinere Querkräfte auf die Ventilnadel resultieren, wodurch wiederum die Reibung zwischen Ventilelement und Führungsbohrung reduziert wird.It is advantageously provided that the valve element (valve piston) is guided in a bore within a component accommodated in the injector body. The longer the bore is carried out, the better the armature and the electromagnet of an electromagnetic drive are aligned concentrically with each other, resulting in a symmetrical magnetic force and thus smaller lateral forces on the valve needle, which in turn reduces the friction between the valve element and guide bore.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass die Führungsbohrung für das Ventilelement als Durchgangsbohrung ausgebildet ist, was bedeutet, dass die Ablaufdrossel nicht Teil dieser Bohrung ist. Die Ablaufdrossel und gegebenenfalls auch die Kammer an der Stirnseite des Ventilelements sind hierzu in einem benachbart zu dem Bauteil mit Durchgangsbohrung angeordneten Drosselplatte eingebracht. Diese Weiterbildung der Erfindung vereinfacht die Herstellung der Ablaufdrossel, da diese nun senkrecht zu einer Oberfläche hergestellt werden kann. Zusätzlich wird die Herstellung der Führungsbohrung für das Ventilelement vereinfacht, da eine Durchgangsbohrung einfacher zu schleifen ist, als eine Bohrung mit veränderlichem Bohrungsquerschnitt . Kurze Beschreibung der ZeichnungenIn a further development of the invention is advantageously provided that the guide bore for the valve element is formed as a through hole, which means that the outlet throttle is not part of this hole. The outlet throttle and possibly also the chamber on the end face of the valve element are for this purpose introduced into a throttle plate arranged adjacent to the component with a through bore. This development of the invention simplifies the production of the outlet throttle, since it can now be produced perpendicular to a surface. In addition, the production of the guide hole for the valve element is simplified because a through hole is easier to grind than a bore with variable bore cross section. Brief description of the drawings
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing; this shows in:
Fig. 1: eine teilgeschnittene Ansicht eines Injektors mit in axialer Richtung druckausgeglichenem Ventilelement;1 shows a partially sectioned view of an injector with a pressure-compensated valve element in the axial direction;
Fig. 2: eine Darstellung einer möglichen Ausführungsform des Ventilelementes und des zugehörigen Sitzelementes undFig. 2 is an illustration of a possible embodiment of the valve element and the associated seat element and
Fig. 3: eine Teilansicht eines weiteren Ausführungsbeispieles eines Injektors.Fig. 3: a partial view of another embodiment of an injector.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit gleicher Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .In the figures, the same components and components with the same function with the same reference numerals.
In den Fig. 1 und 3 sind die wesentlichen Komponenten eines Common-Rail-Injektors 1 dargestellt. Der Injektor 1 weist einen Injektorkörper 2, einen Düsenkörper 3 sowie eine Dü- senspannmutter 4 auf, die mit dem Injektorkörper 2 verschraubt ist und so den Düsenkörper 3 gegen den Injektorkörper 2 verspannt. Wie schematisch in Fig. 3 angedeutet, durchsetzt der Düsenkörper 3 eine Durchgangsöffnung 5 der Düsenspannmutter 4 in axialer Richtung.In Figs. 1 and 3, the essential components of a common rail injector 1 are shown. The injector 1 has an injector body 2, a nozzle body 3 and a nozzle clamping nut 4, which is screwed to the injector body 2 and thus clamps the nozzle body 3 against the injector body 2. As indicated schematically in Fig. 3, the nozzle body 3 passes through a through hole 5 of the nozzle lock nut 4 in the axial direction.
Innerhalb des Düsenkörpers 3 ist eine Führungsbohrung 6 ausgebildet, in der eine längliche Düsennadel 7 geführt ist. An einer Nadelspitze 8 weist die Düsennadel 7 eine Schließfläche 9 auf, mit welcher sie in dichte Anlage an einen innerhalb des Düsenkörpers 3 ausgebildeten Nadelsitz 10 bringbar ist.Within the nozzle body 3, a guide bore 6 is formed, in which an elongated nozzle needle 7 is guided. At a needle point 8, the nozzle needle 7 has a closing surface 9 with which it can be brought into tight contact with a needle seat 10 formed inside the nozzle body 3.
Wenn die Düsennadel am Nadelsitz 10 anliegt, d.h. sich in einer Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus einer Düsenlochanordnung 11 gesperrt. Ist sie dagegen vom Nadelsitz 10 angehoben, kann Kraftstoff aus einem zwischen der Düsennadel 7 und dem Umfangsmantel der Führungsbohrung 6 ausgebildeten Ringraum 12 an der Nadelspitze 8 vorbei zur Düsenlochanordnung 11 strömen und dort im Wesentlichen unter dem Hochdruck (Rail-Druck) stehend in einen Brennraum gespritzt werden.When the nozzle needle is in contact with the needle seat 10, i. is in a closed position, the fuel outlet from a nozzle hole assembly 11 is locked. If, on the other hand, it is raised by the needle seat 10, fuel can flow from an annular space 12 formed between the nozzle needle 7 and the circumferential jacket of the guide bore 6 past the needle tip 8 to the nozzle hole arrangement 11 and there substantially under the high pressure (rail pressure) into a combustion chamber be sprayed.
Die Düsennadel 7 ist durch eine nur teilweise in Fig. 3 angedeutete Vorspannfeder 13 in Richtung auf ihre Schließstellung vorgespannt. Die Vorspannfeder 13 ist innerhalb eines Druckraumes 14 angeordnet und stützt sich mit ihrem einen Ende an einer unteren Stirnfläche eines hülsenförmi- gen Bauteils 15 und mit ihrem anderen Ende an der Düsennadel 7 ab (nicht dargestellt) .The nozzle needle 7 is biased by an only partially indicated in Fig. 3 biasing spring 13 in the direction of its closed position. The biasing spring 13 is arranged within a pressure chamber 14 and is supported at one end on a lower end face of a sleeve-shaped component 15 and at its other end on the nozzle needle 7 (not shown).
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird das hülsen- förmige Bauteil mit der in Fig. 1 nicht dargestellten Vorspannfeder gegen eine Drosselplatte 16 in axialer Richtung verspannt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist keine separate Drosselplatte vorgesehen. Hier wird das hül- senförmige Bauteil 15 von der Vorspannfeder 13 gegen ein (Ventil-) Bauteil 17 verspannt.In the embodiment according to FIG. 1, the sleeve-shaped component is braced with the biasing spring, not shown in FIG. 1, against a throttle plate 16 in the axial direction. In the embodiment of FIG. 3 is no separate throttle plate provided. Here, the sleeve-shaped component 15 is clamped by the pretensioning spring 13 against a (valve) component 17.
Das hülsenförmige Bauteil 15 begrenzt zusammen mit der Düsennadel 7 und der Drosselplatte 16 bzw. dem Bauteil 17 eine Steuerkammer 18. Die Steuerkammer 18 wird über einen Druckkanal 19 mit Zulaufdrossel 20 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff versorgt. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 verbindet der Druckkanal 19 die Steuerkammer 18 über eine Tasche 54 mit einer Versorgungsleitung 21, die den die Steuerkammer 18 umgebenden Druckraum 14 mit einem nicht gezeigten Kraftstoffhochdruckspeicher verbindet. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist der Druckkanal 19 über eine Tasche 22 mit der Versorgungsleitung 21 verbunden. Über die Versorgungsleitung 21 wird auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 der Druckraum 14 (Ringraum) mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus einem Kraftstoffhochdruckspeicher versorgt. Der Kraftstoff kann aus dem Druckraum in axialer Richtung bis zur Düsenlochanord- nung 11 strömen.The sleeve-shaped member 15 defines together with the nozzle needle 7 and the throttle plate 16 and the component 17 a control chamber 18. The control chamber 18 is supplied via a pressure channel 19 with inlet throttle 20 with fuel under high pressure. In the embodiment of FIG. 3, the pressure channel 19 connects the control chamber 18 via a pocket 54 with a supply line 21, which connects the pressure chamber 14 surrounding the control chamber 18 with a high-pressure fuel storage, not shown. In the embodiment according to FIG. 1, the pressure channel 19 is connected to the supply line 21 via a pocket 22. Via the supply line 21, the pressure chamber 14 (annulus) is supplied with high-pressure fuel from a high-pressure fuel storage also in the embodiment of FIG. 1. The fuel can flow from the pressure chamber in the axial direction as far as the nozzle hole arrangement 11.
Über einen mit einer Ablaufdrossel 23 ausgestatteten Ablaufkanal 24, der Teil eines Kraftstoffablaufweges 25 ist, kann Kraftstoff aus der Steuerkammer 18 zu einem Niederdruckraum 26 fließen und von dort aus über eine nicht gezeigte Rücklaufleitung abfließen.Fuel can flow from the control chamber 18 to a low-pressure chamber 26 via a drain channel 24 equipped with an outlet throttle 23, which is part of a fuel drainage path 25, and from there flow away via a return line (not shown).
Mittels eines elektromagnetischen Aktuators 27 kann ein in axialer Richtung druckausgeglichenes Steuerventil 28 den Kraftstofffluss zu dem Niederdruckraum 26 sperren. Durch die Vorspannfeder 13 und die Einwirkung des in der Steuerkammer 18 herrschenden Druckes auf eine die Steuerkammer 18 begrenzende Stirnfläche 29 der Düsennadel 7 wird eine axial zum Brennraum hin gerichtete Schließkraft auf die Düsennadel 7 ausgeübt. Diese Schließkraft wirkt einer Öffnungskraft entgegen, die infolge der Einwirkung des Kraftstoffdruckes auf eine an der Düsennadel 7, nicht dargestellte Stufenfläche ausgeübt wird. Befindet sich das Steuerventil 28 in einer geschlossenen Stellung und ist der Kraftstofffluss durch den Kraftstoffablaufweg 25 gesperrt, ist im stationären Zustand die Schließkraft größer als die Öffnungskraft, weshalb die Düsennadel 7 dann ihre Schließstellung einnimmt. Wird das Steuerventil 28 daraufhin geöffnet, fließt der Kraftstoff aus der Steuerkammer 18 ab.By means of an electromagnetic actuator 27, a pressure-balanced control valve 28 in the axial direction can block the fuel flow to the low-pressure chamber 26. By the biasing spring 13 and the action of the prevailing pressure in the control chamber 18 on a control chamber 18 delimiting end face 29 of the nozzle needle 7, an axially directed toward the combustion chamber closing force is exerted on the nozzle needle 7. This closing force counteracts an opening force which, as a result of the action of the fuel pressure, is exerted on a step surface (not shown) on the nozzle needle 7. If the control valve 28 is in a closed position and the fuel flow through the fuel drainage path 25 is blocked, the closing force in the stationary state is greater than the opening force, which is why the nozzle needle 7 then assumes its closed position. When the control valve 28 is then opened, the fuel flows from the control chamber 18.
Die Durchflussquerschnitte der Zulaufdrossel 20 und der Ablaufdrossel 23 sind dabei so aufeinander abgestimmt, dass der Zufluss durch den Druckkanal 19 kleiner als der Abfluss durch den Ablaufkanal 24 ist und demnach bei geöffnetem Steuerventil 28 ein Nettoabfluss von Kraftstoff resultiert. Der daraus folgende Druckabfall in der Steuerkammer 18 bewirkt, dass der Betrag der Schließkraft unter den Betrag der Öffnungskraft sinkt und die Düsennadel 7 vom Nadelsitz 10 abhebt.The flow cross sections of the inlet throttle 20 and the outlet throttle 23 are matched to one another such that the inflow through the pressure channel 19 is smaller than the outflow through the outlet channel 24 and thus results in a net outflow of fuel when the control valve 28 is open. The resulting pressure drop in the control chamber 18 causes the amount of closing force falls below the amount of the opening force and the nozzle needle 7 lifts from the needle seat 10.
Im Folgenden wird das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 näher erläutert. Das Steuerventil 28 weist ein axial verschiebliches Ventilelement 30 auf, welches in einer als Durchgangsbohrung ausgebildeten Führungsbohrung 31 innerhalb eines Bauteils 32 geführt ist. Das Spiel zwischen dem bolzenförmigen Ventilelement 30 und der Durchgangsbohrung 31 ist dabei so zu wählen, dass Leckageverluste aus einer in der Zeichnungsebene unterhalb des Bauteils 32 (Ventil- körper) angeordneten Kammer 33 in den Niederdruckraum 26 gering sind. Die Kammer 33 ist über den Ablaufkanal 24 mit der Steuerkammer 18 hydraulisch verbunden. Die der Steuerkammer 18 zugewandte Stirnseite 34 mit ihrer Stirnfläche 35 des Ventilelementes 30 begrenzt die Kammer 33 in der Zeichnungsebene nach oben. Auf die Stirnfläche 35 wirkt eine Druckkraft in Schließrichtung auf das Ventilelement 30. Zusätzlich wirkt in Schließrichtung eine Federkraft von einer Schraubenfeder 36, die radial innerhalb einer Durchgangsöffnung 37 des Aktuators 27 angeordnet ist und sich eine- nends an einer Schulterfläche 38 des Ventilelements 30 und andernends an einem Einstellring 39 abstützt, welcher wiederum auf dem Bauteil 32 aufliegt. Über den Einstellring 39 kann die Vorspannung der Schraubenfeder 36 und damit die Schließkraft des Steuerventils 28 eingestellt werden.In the following, the embodiment of FIG. 1 will be explained in more detail. The control valve 28 has an axially displaceable valve element 30 which is guided within a component 32 in a guide bore 31 formed as a through-bore. The play between the bolt-shaped valve element 30 and the through-bore 31 is to be selected such that leakage losses from a plane below the component 32 (valve Body) arranged chamber 33 in the low pressure chamber 26 are low. The chamber 33 is hydraulically connected via the outlet channel 24 with the control chamber 18. The control chamber 18 facing end 34 with its end face 35 of the valve member 30 limits the chamber 33 in the plane of the drawing upwards. A pressure force in the closing direction acts on the end face 35 on the valve element 30. In addition, in the closing direction, a spring force acts on a helical spring 36 which is arranged radially inside a passage opening 37 of the actuator 27 and adjoins one shoulder surface 38 of the valve element 30 and the other end is supported on an adjusting ring 39, which in turn rests on the component 32. About the adjustment ring 39, the bias of the coil spring 36 and thus the closing force of the control valve 28 can be adjusted.
Der elektromagnetische Aktuator 27 ist in der Zeichnungsebene unterhalb des oberen Endes des Ventilelementes 30 angeordnet und wird über eine Feder 40, die sich an dem Bauteil 32 abstützt, gegen eine ringförmige Anlagefläche 41 des Injektorkörpers 2 gedrückt. Mit dem elektromagnetischen Aktuator 27 wirkt eine Ankerplatte 42 zusammen, die formschlüssig mit dem Ventilelement 30 verbunden ist. Es ist auch denkbar, die Ankerplatte 42 einstückig mit dem Ventilelement 32 auszubilden. Die elektrische Verbindung der Spule des Aktuators 27 wird über ein Gehäuseteil 43 von der in der Zeichnungsebene unteren Seite her an das obere Ende des Injektors 1 zur elektrischen Kontaktierung geführt (nicht dargestellt) .The electromagnetic actuator 27 is arranged in the plane of the drawing below the upper end of the valve element 30 and is pressed against an annular abutment surface 41 of the injector body 2 via a spring 40, which is supported on the component 32. With the electromagnetic actuator 27, an armature plate 42 cooperates, which is positively connected to the valve element 30. It is also conceivable to form the anchor plate 42 in one piece with the valve element 32. The electrical connection of the coil of the actuator 27 is guided via a housing part 43 from the lower side in the drawing plane to the upper end of the injector 1 for electrical contacting (not shown).
In der gezeigten Schließstellung des Steuerventils 28 liegt das Ventilelement 30 federkraftunterstützt an einem als Kugel ausgebildeten Sitzelement 44 an, welches sich in axia- ler Richtung von der Steuerkammer 18 weg direkt an dem Injektorkörper 2 abstützt. Zur dichtenden Anlage an dem Sitzelement 44 ist am in der Zeichnungsebene oberen Ende des Ventilelementes 30 ein Innenkonus 45 vorgesehen. Der Durchmesser Dl der wirksamen Ventilsitzfläche 46 des Sitzelementes 44 entspricht dabei dem Außendurchmesser Dl des Ventilelementes 30 in der Führungsbohrung 31. Somit wird eine Ausgleichsfläche 47 innerhalb eines Ausgleichsraumes 48 geschaffen, auf die ein Kraftstoffdruck in axialer Richtung auf das Ventilelement 30 in Öffnungsrichtung wirkt. Die hierdurch entstehende Druckkraft wirkt einer Druckkraft in Schließrichtung entgegen, die aus der Druckbeaufschlagung der Stirnfläche 35 des Ventilelements 30 aus der Kammer 33 resultiert. Aufgrund des gleichen Durchmessers Dl des Ventilelementes innerhalb der Ventilsitzfläche 46 und des Ventilelementes 30 in seinem stirnseitigen, der Kammer 33 zugewandten Endbereich, sind die axialen Projektionsflächen der Stirnfläche 35 und der Ausgleichsfläche 47 identisch, was bei gleichem Druck innerhalb des Ausgleichsraumes 48 und der Kammer 33 zu einem hydraulischen Kräfteausgleich in axialer Richtung führt. Da der Ausgleichsraum 48 und die Kammer 33 über einen zentrisch durch das Ventilelement 30 geführten Kraftstoffkanal 51 verbunden sind, ist ein zumindest näherungsweiser Druckausgleich zwischen Ausgleichsraum 48 und Kammer 33 sichergestellt.In the illustrated closed position of the control valve 28, the valve element 30 is supported by a spring-assisted on a sitting as a ball seat member 44, which in axia- Ler direction of the control chamber 18 away directly on the injector body 2 is supported. For sealing contact with the seat element 44, an inner cone 45 is provided on the plane of the drawing in the upper end of the valve element 30. The diameter D1 of the effective valve seat surface 46 of the seat element 44 corresponds to the outer diameter D1 of the valve element 30 in the guide bore 31. Thus, a compensation surface 47 is created within a compensation chamber 48, to which a fuel pressure in the axial direction acts on the valve element 30 in the opening direction. The resulting compressive force counteracts a pressure force in the closing direction, which results from the pressurization of the end face 35 of the valve element 30 from the chamber 33. Due to the same diameter Dl of the valve element within the valve seat surface 46 and the valve element 30 in its end, the chamber 33 facing end portion, the axial projection surfaces of the end face 35 and the compensation surface 47 are identical, which at the same pressure within the compensation chamber 48 and the chamber 33rd leads to a hydraulic force balance in the axial direction. Since the compensation chamber 48 and the chamber 33 are connected via a centrally guided by the valve element 30 fuel passage 51, an at least approximately equal pressure equalization between the expansion chamber 48 and chamber 33 is ensured.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel hat den Vorteil, dass der Ablaufkanal 24 mit Ablaufdrossel 23 in einer separaten Drosselplatte eingebracht sind, die an dem separaten Bauteil 32 anliegt, das im Wesentlichen der Führung des Ventilelementes 30 dient. Auf diese Weise kann die Führungsbohrung 31 als durchgehende, leicht zu schleifende Durchgangsbohrung ausgeführt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind die Drosselplatte 16 und das Bauteil 32 in dem Bauteil 17 vereinigt, wobei der Druckkanal 19 mit Zulaufdrossel 20 zur Anbindung der Steuerkammer in einer anderen Ebene als der Schnittebene über eine Tasche 22 mit der Versorgungsleitung 21 verbunden ist. Ansonsten entspricht die Ausführungsform gemäß Fig. 3 im Wesentlichen der Ausführungsform gemäß Fig. 1.The embodiment shown in FIG. 1 has the advantage that the outlet channel 24 with outlet throttle 23 are introduced in a separate throttle plate, which rests against the separate component 32, which essentially serves to guide the valve element 30. In this way, the guide bore 31 can be performed as a continuous, easy to be ground through-bore. In the embodiment shown in FIG. 3, the throttle plate 16 and the component 32 are united in the component 17, wherein the pressure channel 19 is connected to inlet throttle 20 for connecting the control chamber in a plane other than the cutting plane via a pocket 22 with the supply line 21. Otherwise, the embodiment according to FIG. 3 essentially corresponds to the embodiment according to FIG. 1.
Um zu vermeiden, dass sich die Ausgleichsfläche 47 während des Langzeitbetriebes des Injektors 1 durch Einarbeiten des kugelförmigen Sitzelementes 44 in das Ventilelement 30 verändert, insbesondere vergrößert, weist das Ventilelement 30 an seinem dem Sitzelement 44 zugewandten Ende eine Zylinderbohrung 49 auf (vgl. Fig. 4) . Das Ventilelement 44 liegt an der oberen Umfangskante 50 dieser Zylinderbohrung 49 an. Selbst wenn sich das Sitzelement 44 in das Ventilelement 30 einarbeitet, bleibt auf diese Weise die Ausgleichsfläche 47 und vor allem deren in axialer Richtung wirksame axiale Projektionsfläche 53 unverändert. Die Ausgleichsfläche 47 (Bodenfläche der Zylinderbohrung 49) verläuft konisch auf den zentral in das Ventilelement 30 eingebrachten Kraftstoffkanal 51 zu. Im Bereich des dem Sitzelement 44 zugewandten Endes der Zylinderbohrung 49 ist das Ventilelement konisch angefast. Zu erkennen ist, dass der Durchmesser Dl der Umlaufkante 50, also der Durchmesser der wirksamen Ventilsitzfläche 46, dem Außendurchmesser Dl des Ventilelements 30 im Führungsabschnitt bzw. dem näherungsweise identischen Innendurchmesser der Führungsbohrung 31 entspricht. In order to avoid that the compensation surface 47 changes during the long-term operation of the injector 1 by incorporating the spherical seat element 44 into the valve element 30, in particular increases, the valve element 30 has a cylinder bore 49 at its end facing the seat element 44 (see FIG. 4). The valve element 44 abuts against the upper peripheral edge 50 of this cylinder bore 49. Even if the seat member 44 is incorporated into the valve member 30, in this way the compensating surface 47 and especially their axially effective axial projection surface 53 remains unchanged. The compensation surface 47 (bottom surface of the cylinder bore 49) extends conically toward the fuel channel 51 introduced centrally into the valve element 30. In the region of the seat element 44 facing the end of the cylinder bore 49, the valve element is conically chamfered. It can be seen that the diameter D1 of the circumferential edge 50, that is to say the diameter of the effective valve seat surface 46, corresponds to the outer diameter D1 of the valve element 30 in the guide section or the approximately identical inner diameter of the guide bore 31.

Claims

Ansprüche claims
1. Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen, insbesondere Common-Rail- Injektor (1), mit einem Steuerventil (28), das ein Ventilelement (30) umfasst, das in axialer Richtung relativ zu einem Sitzelement (44) mit Ventilsitzfläche (46) verstellbar ist, wodurch ein aus einer Steuerkammer (18) in einen Niederdruckraum (26) führender Kraftstoffablaufweg (25) freigebbar oder sperrbar ist, wobei das Ventilelement (30) zum Sperren des Kraftstoffablaufweges (25) axial von der Steuerkammer (10) weg in Schließrichtung auf das Sitzelement (44) zu bewegbar ist, und wobei durch Öffnen und Sperren des Kraftstoffablaufweges (25) der Druck in der Steuerkammer (18), welche über einen Druckkanal (19) mit Kraftstoff versorgbar ist, beeinflussbar ist, wodurch eine mit der Steuerkammer (18) wirkverbundene Düsennadel (7) zwischen einer einen Kraftstofffluss freigebenden Öffnungsstellung und einer Schließstellung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Ventilelement (30) ein Kraftstoffkanal (51) eingebracht ist, durch den Kraftstoff von der Steuerkammer (18) zu einem bei geschlossenem Steuerventil (28) von dem Sitzelement (44) und dem Ventilelement (30) begrenzten Ausgleichsraum (48) fließen kann, und dass innerhalb des Ausgleichsraums (48) eine in Öffnungsrichtung des Ventilelements (30) mit Kraftstoffdruck beaufschlagbare Ausgleichsfläche (47) am Ventilelement (30) vorgesehen ist, durch die eine in Schließrichtung auf das Ventilelement (30) wirkende Kraftstoffdruckkraft ausgleichbar ist. An injector for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engines, in particular common rail injector (1), with a control valve (28) comprising a valve element (30) in the axial direction relative to a seat member (44) with valve seat surface (46) is adjustable, whereby a from a control chamber (18) in a low-pressure chamber (26) leading Kraftstoffablaufweg (25) is releasable or lockable, wherein the valve element (30) for locking the Kraftstoffablaufweges (25) axially from the control chamber (10) away in the closing direction on the seat member (44) is movable, and wherein by opening and locking the Kraftstoffablaufweges (25) of the pressure in the control chamber (18), which is supplied via a pressure channel (19) can be influenced, whereby a with the control chamber (18) operatively connected nozzle needle (7) between a fuel flow releasing opening position and a closed position is adjustable, characterized in that in d a fuel channel (51) is introduced through the valve element (30) through which fuel can flow from the control chamber (18) to a compensation chamber (48) delimited by the seat element (44) and the valve element (30) when the control valve (28) is closed; and that within the compensation chamber (48) in the opening direction of the valve element (30) acted upon by fuel pressure equalization surface (47) on the valve element (30) is provided, by a in the closing direction to the valve element (30) acting fuel pressure can be compensated.
2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstellung des Ventilelements (30) ein Aktuator (27), insbesondere ein elektromagnetischer Aktuator (27) vorgesehen ist, der axial zwischen dem Sitzelement (44) und der Steuerkammer (18) angeordnet ist.2. An injector according to claim 1, characterized in that for adjusting the valve element (30) an actuator (27), in particular an electromagnetic actuator (27) is provided which is arranged axially between the seat member (44) and the control chamber (18) ,
3. Injektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sitzelement (44) eine Kugel oder ein Kegel ist.3. Injector according to one of claims 1 or 2, characterized in that the seat element (44) is a ball or a cone.
4. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffkanal (51) innerhalb des Ventilelements (30) als weitgehend drosselfreie Durchgangsbohrung ausgebildet ist.4. Injector according to one of claims 1 to 3, characterized in that the fuel channel (51) within the valve element (30) is designed as a largely throttle-free through hole.
5. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine axiale Projektionsfläche (53) der Ausgleichsfläche (47) und eine axiale Projektionsfläche einer der Ausgleichsfläche (47) gegenüberliegenden Stirnfläche (35) des Ventilelements (30) gleich groß sind.5. Injector according to one of claims 1 to 4, characterized in that an axial projection surface (53) of the compensating surface (47) and an axial projection surface of the compensating surface (47) opposite end face (35) of the valve element (30) are equal.
6. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchmesser (Dl) des Ventilelementes (30) innerhalb der Ventilsitzfläche (46) dem Durchmesser (Dl) des Ventilelementes (30) innerhalb der Führungsbohrung (31) entspricht.6. Injector according to one of claims 1 to 5, characterized in that the diameter (Dl) of the valve element (30) within the valve seat surface (46) corresponds to the diameter (Dl) of the valve element (30) within the guide bore (31).
7. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an eine die Ventilsitzfläche (46) anlegbare Anlagekante (50) des Ventilelements (30) ei- ne sich axial erstreckender kreiszylinderförmige Innenwand des Ausgleichsraums (48) anschließt.7. Injector according to one of claims 1 to 6, characterized in that on a valve seat surface (46) can be applied abutment edge (50) of the valve element (30) of a ne axially extending circular cylindrical inner wall of the expansion chamber (48) connects.
8. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die der Ausgleichsfläche (47) gegenüberliegende Stirnfläche (35) des Ventilelements (30) einen über den Kraftstoffkanal (51) mit dem Ausgleichsraum verbundene Kammer (33) begrenzt, die über einen Ablaufkanal (24) mit Ablaufdrossel (23) mit der Steuerkammer (18) verbunden ist.8. Injector according to one of claims 1 to 7, characterized in that the compensating surface (47) opposite the end face (35) of the valve element (30) via the fuel passage (51) connected to the compensation chamber chamber (33) bounded over a flow channel (24) with outlet throttle (23) is connected to the control chamber (18).
9. Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (30) in einer Führungsbohrung (31) innerhalb eines im Injektorkörper (2) aufgenommenen Bauteils (32, 17) geführt ist.9. Injector according to one of claims 1 to 8, characterized in that the valve element (30) in a guide bore (31) within a in the injector body (2) received component (32, 17) is guided.
10. Injektor nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbohrung (31) als Durchgangsbohrung ausgebildet ist und dass die Ablaufdrossel (23) und die Kammer (33) in einer benachbart zu dem Bauteil (32) angeordneten Drosselplatte (16) ausgebildet sind. 10. An injector according to claim 9, characterized in that the guide bore (31) is formed as a through hole and that the outlet throttle (23) and the chamber (33) in a adjacent to the component (32) arranged throttle plate (16) are formed.
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