EP2201237B1 - Steuerventil für einen kraftstoffinjektor - Google Patents

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EP2201237B1
EP2201237B1 EP08803434A EP08803434A EP2201237B1 EP 2201237 B1 EP2201237 B1 EP 2201237B1 EP 08803434 A EP08803434 A EP 08803434A EP 08803434 A EP08803434 A EP 08803434A EP 2201237 B1 EP2201237 B1 EP 2201237B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
sleeve
chamber
piece
guide sleeve
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP08803434A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP2201237A1 (de
Inventor
Bernd Streicher
Ralf Nussbaumer
Rudolf Heinz
Michael Mennicken
Holger Rapp
Christian Faltin
Nadja Eisenmenger
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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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2201237A1 publication Critical patent/EP2201237A1/de
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Publication of EP2201237B1 publication Critical patent/EP2201237B1/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
    • F02M63/004—Sliding valves, e.g. spool valves, i.e. whereby the closing member has a sliding movement along a seat for opening and closing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-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
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/003—Valve inserts containing control chamber and valve piston
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00—Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012—Valves
    • F02M63/007—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059
    • F02M63/0078—Valve member details, e.g. special shape, hollow or fuel passages in the valve member
    • F02M63/008—Hollow valve members, e.g. members internally guided

Definitions

  • the invention relates to a force-balanced control valve for controlling a fuel injector of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
  • a force balanced control valve for a fuel injector is off EP 1 612 403 A1 known in which on a guide pin of a valve member, a valve sleeve is guided axially movable.
  • the valve sleeve defines a valve chamber to the outside, which is connected to a control chamber of a nozzle needle of the fuel injector via a drain hole.
  • a closing spring By a closing spring, the valve sleeve is pressed against a valve seat formed on the valve seat and thereby closes the valve chamber to the outside.
  • the valve sleeve is moved by an electromagnetic actuator and thereby operated balanced force, ie, that on the valve sleeve by the fuel in the valve chamber no resultant force is exerted in the direction of movement.
  • the control chamber of the nozzle needle is connected via the valve seat with a low pressure / return system and as a result pressure relieved.
  • Such force-balanced control valves are characterized by the fact that because of the high fuel pressures of more than 2000 bar for reasons of strength, a comparatively large valve seat diameter is necessary, otherwise the There is a risk of breakage of the valve piece in the area of the present bore intersections.
  • valve sleeve encloses a separate pressure pin, which only has the task of sealing the valve sleeve located within the valve chamber in the axial direction upwards.
  • the separation of valve piece and pressure pin eliminates the complicated Bohrungsverschneidungen and thus in particular the high tensile stresses loaded areas of the valve piece.
  • the valve seat diameter can be designed much smaller than that of the EP 1 612 403 A1 known prior art is the case.
  • valve sleeve To simplify the guidance of the valve sleeve, was also in the DE patent application 10 2007 022 586.7 proposed to guide the valve sleeve at its outer periphery in a guide sleeve which is formed as a separate component from the valve member and fixed to the valve member by means of a self-locking frictional engagement.
  • valve seat can only be processed by a complex grinding technique. Even with a necessary coating of the surface of the valve seat for the coating process is very difficult to access.
  • valve seat located at the bottom of the guide bore can only be designed as a flat seat or as a concave conical seat, but not as a convex conical seat, the latter seat design being advantageous for reasons of robustness.
  • Object of the present invention is to provide a guide for the valve sleeve with the same accuracy, as is the case with the previous technical solution.
  • the geometry of the guide should allow the valve seat to be freely accessible for machining and coating the surface.
  • a hold-down spring acts, such that the guide sleeve rests self-centering on the axis of the conical outer surface on the valve piece. Due to the spring force of the hold-down spring, the guide sleeve rests with a biasing force on the valve piece. As a result, the guide sleeve is aligned coaxially with the axis of the conical outer surface of the valve piece.
  • the alignment of the guide sleeve on the conical outer surface aligns the guide sleeve and thus also the valve sleeve centered on the valve seat on the valve piece. It thus eliminates a complex, coordinated machining of guide surface and valve seat surface to ensure that match the axis of symmetry of the guide for the valve sleeve and the axis of symmetry of the valve seat.
  • the valve seat surface for processing and / or coating to the outside protruding and thus freely accessible.
  • a secure self-centering of the guide sleeve is achieved when the guide sleeve rests with a circumferential edge on the conical outer surface of the valve piece.
  • the guide sleeve has a conical inner surface, wherein the circumferential edge is formed by an existing between the conical inner surface and a guide bore intersection.
  • a circumferential, circular bearing of the guide sleeve on the valve piece is achieved when the conical outer surface of the valve piece a cone angle ⁇ and the conical inner surface of the guide sleeve have a cone angle ⁇ , and if the cone angle ⁇ of the conical inner surface is greater than the cone angle ⁇ of the conical outer surface ,
  • the hold-down spring can either be supported on a housing-fixed component or advantageously on the valve sleeve or on the magnet armature. In the latter case, the Difference between valve spring force and hold-down spring force acts as a mechanical closing force on the valve seat of the valve sleeve.
  • the hydraulic connection can be achieved by at least one transverse bore in the guide sleeve and / or by at least one legislativenanschliff on the valve sleeve and / or by at least one outflow hole in the valve piece, which then the Abêtbericht, z. B. also down from the low pressure chamber, can dissipate, executed.
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a control valve side section of a fuel injector in conjunction with a common rail system.
  • the illustrated control valve-side section of a fuel injector 1 is connected to a common rail system of an internal combustion engine.
  • the common rail system comprises a return line 2, a reservoir 3, a high-pressure pump 4, a fuel reservoir 5 (common rail) and a fuel supply line 6.
  • the control valve-side section of the fuel injector 1 shows a valve body 11, a nozzle needle piston 12 of a nozzle needle, not shown, a control valve 13, an electromagnetic actuator 14 and a housing 15 for the actuator 14.
  • the electromagnetic actuator 14 includes a magnetic coil 43, in a receptacle 44th of the housing 15 is fixed.
  • the valve body 11 is hydraulically tightly inserted in an injector housing, not shown, and separates a low-pressure chamber 17 from a high-pressure chamber 18.
  • the high-pressure chamber 18 is connected to the high-pressure chamber 18, which supplies the high-pressure chamber 18 with system pressure of the high-pressure accumulator 5 by means of the high-pressure pump 4.
  • the low pressure space 17 is on connected to the return line 2, which is acted upon by leak oil pressure and belongs to a Nider horr- / return system.
  • the nozzle needle piston 12 is guided in the valve body 11 and exposed to a pressure surface 21 a control chamber 20. From the high-pressure chamber 18, an inlet bore 23 with an inlet throttle leads into the control chamber 20.
  • the control valve 13 comprises a valve piece 25, a valve sleeve 30 and a guide sleeve 50.
  • the valve piece 25 is integrally connected to the valve body 11.
  • the valve piece 25 is formed with a first conical portion 26, a second conical portion 27 and a coaxial cylindrical recess 37.
  • the first conical section 26 forms a conical outer surface 28 at an angle ⁇ .
  • the second conical section 27 forms a conical valve seat surface 29.
  • the valve sleeve 30 has a plate-shaped magnet armature 31, a receiving bore 32, an end-side annular surface 33 and an outer circumferential surface 34.
  • a push rod 35 is accommodated, which is supported on the housing 15 of the actuating element 14.
  • the push rod 35 has a valve seat-side end face 36.
  • the front-side annular surface 33 is conical, so that it cooperates with a sealing edge with the conical valve seat surface 29 of the valve member 25 and forms a valve seat 38 with this.
  • a valve chamber 40 which is hydraulically connected via a bore 41 with an outlet throttle 42 with the control chamber 20.
  • valve sleeve 30 Due to the fact that the valve sleeve 30 has no axially acting pressure application surface for the fuel within the valve chamber 40, the control valve 13 is a pressure-balanced in the axial direction servo-valve.
  • the guide sleeve 50 has a guide bore 51 in which the outer peripheral surface 34 of the valve sleeve 30 is guided.
  • the guide sleeve 50 is on a valve piece 25 facing end face with a conical Inner surface 52 executed with a cone angle ⁇ .
  • the cone angle ⁇ of the conical inner surface 52 is slightly larger than the cone angle ⁇ of the conical outer surface 28 of the conical portion 26 of the valve piece 25.
  • the intersection between the conical inner surface 52 and the guide bore 51 forms a circular edge 54, with which the guide sleeve 50 rests on the conical outer surface 28 of the valve piece 25.
  • the guide sleeve 50 is aligned coaxially and parallel to the axis of the conical section 26 on the valve piece 25. Since the conical portion 26 and the valve seat 38 forming conical valve seat surface 29 have the same axis of symmetry, the valve sleeve 30 is aligned with the front side annular surface 33 coaxially with the conical valve seat surface 29 of the valve member 25 by the leadership of the valve sleeve 30 in the guide sleeve 50. As a result, the valve seat 38 is present between the valve sleeve 30 and the valve piece 25 as a closed, circumferential line support.
  • annular space 55 is further arranged, which is connected via a guided through the guide sleeve bore 50 56 with the low-pressure chamber 17.
  • the executed as a hydraulic connection bore 56 may also be carried out by means of aassinanschliffs to the valve sleeve 30 or at least one outflow bore in the valve member 25, which then discharges the Abêt fie in the low-pressure chamber 17.
  • one or more radially extending grooves may be provided in the conical inner surface 52.
  • the valve sleeve 30 is biased by a first closing spring 46 in the closing direction of the valve seat 38 against the conical annular surface 29.
  • the guide sleeve 50 is pressed against the valve piece 25 by means of a second hold-down spring 47, which is supported for example on the valve sleeve 30.
  • a closing force for the valve sleeve 30 and valve seat 38 it is necessary that the force of the closing spring 46 is greater than the pressing force of the hold-down spring 47, because the mechanical closing force for the valve seat 38 results from the difference in the spring forces of the closing spring 46 and hold-down spring 47.
  • the actuator 14 is actuated by the armature 31 is pulled to the solenoid 43.
  • the valve sleeve 30 moves in the axial direction upwards and the valve seat 38 is released.
  • This creates a hydraulic connection between the valve chamber 40 and the low-pressure chamber 17 via the annular space 55 and the bore 56.
  • the control chamber 20 is consequently connected to the low-pressure chamber 17 and thereby pressure-relieved.
  • On an unillustrated pressure shoulder of the nozzle needle acts an outgoing from the high-pressure chamber 18 opening force, which is greater than the force acting in the control chamber 20 on the pressure surface 21 closing force.
  • the nozzle needle lifts off the nozzle needle seat and fuel is injected at the system pressure of the high-pressure fuel accumulator 6 into the combustion chamber of the internal combustion engine.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein kraftausgeglichenes Steuerventil zur Steuerung eines Kraftstoffinjektors einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
    • Stand der Technik
  • Ein kraftausgeglichenes Steuerventil für einen Kraftstoffinjektor ist aus EP 1 612 403 A1 bekannt, bei dem an einem Führungszapfen eines Ventilstücks eine Ventilhülse axial beweglich geführt ist. Die Ventilhülse begrenzt eine Ventilkammer nach außen, die mit einem Steuerraum einer Düsennadel des Kraftstoffinjektors über eine Ablaufbohrung verbunden ist. Durch eine Schließfeder wird die Ventilhülse gegen einen am Ventilstück ausgebildeten Ventilsitz gepresst und verschließt dadurch die Ventilkammer nach außen. Die Ventilhülse wird von einem elektromagnetischen Stellelement bewegt und dabei kraftausgeglichen betrieben, d. h., dass auf die Ventilhülse durch den Kraftstoff in der Ventilkammer keine resultierende Kraft in deren Bewegungsrichtung ausgeübt wird. Zum Ansteuern der Düsennadel des Kraftstoffinjektors wird der Steuerraum der Düsennadel über den Ventilsitz mit einem Niederdruck/Rücklaufsystem verbunden und in Folge dessen druckentlastet.
  • Derartige kraftausgeglichene Steuerventile zeichnen sich dadurch aus, dass wegen der hohen Kraftstoffdrücke von über 2000 bar aus Festigkeitsgründen ein vergleichsweise großer Ventilsitzdurchmesser notwendig ist, da ansonsten die Gefahr eines Bruchs des Ventilstücks im Bereich der vorliegenden Bohrungsverschneidungen besteht.
  • Aus diesem Grunde ist bereit in der DE- Patentanmeldung 10 2006 021 736.5 vorgeschlagen worden, dass die Ventilhülse einen separaten Druckstift umschließt, der lediglich die Aufgabe hat, die innerhalb der Ventilhülse sich befindende Ventilkammer in axialer Richtung nach oben abzudichten. Durch die Trennung von Ventilstück und Druckstift entfallen die komplizierten Bohrungsverschneidungen und damit insbesondere die mit hohen Zugspannungen belasteten Bereiche des Ventilstücks. In der Folge kann der Ventilsitzdurchmesser deutlich kleiner ausgelegt werden, als dies bei dem aus der EP 1 612 403 A1 bekannten Stand der Technik der Fall ist.
  • Um die Führung der Ventilhülse zu vereinfachen, wurde außerdem in der DE-Patentanmeldung 10 2007 022 586.7 vorgeschlagen, die Ventilhülse an ihrem Außenumfang in einer Führungshülse zu führen, die als ein vom Ventilstück separates Bauteil ausgebildet und am Ventilstück mittels eines selbsthemmenden Reibschlusses festgelegt ist.
  • Beim Vorschlag der DE-Patentanmeldung 10 2006 021 736.5 ist durch die ausgebildete Führung am Ventilstück der Ventilsitz in der Führung versenkt, so dass die Oberfläche des Ventilsitzes nicht mehr frei zugänglich ist. Dadurch ist der Ventilsitz nur durch eine aufwendige Schleiftechnik bearbeitbar. Auch bei einer notwendigen Beschichtung der Oberfläche ist der Ventilsitz für den Beschichtungsprozess nur sehr schwer zugänglich. Darüber hinaus kann der am Grund der Führungsbohrung befindliche Ventilsitz nur noch als Flachsitz oder als konkaver Kegelsitz ausgeführt werden, nicht jedoch als konvexer Kegelsitz, wobei letztere Sitzausführung aus Robustheitsgründen vorteilhaft ist.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Führung für die Ventilhülse mit der gleichen Genauigkeit zu schaffen, wie dies bei der bisherigen technischen Lösung der Fall ist. Die Geometrie der Führung sollte es aber dabei erlauben, dass der Ventilsitz für die Bearbeitung und die Beschichtung der Oberfläche frei zugänglich ist.
    • Darlegung der Erfindung
  • Die Aufgabe der Erfindung wird mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Auf die Führungshülse wirkt eine Niederhaltefeder ein, derart, dass die Führungshülse selbstzentrierend zur Achse der konischen Außenfläche auf dem Ventilstück aufliegt. Aufgrund der Federkraft der Niederhaltefeder liegt die Führungshülse mit einer Vorspannkraft auf dem Ventilstück auf. Dadurch richtet sich die Führungshülse koaxial zur Achse der konischen Außenfläche am Ventilstück aus. Da die Symmetrieachsen der konischen Außenfläche und der Ventilsitzfläche durch eine gemeinsame Bearbeitung identische Symmetrieachsen am Ventilstück aufweisen, ist durch die Ausrichtung der Führungshülse an der konischen Außenfläche die Führungshülse und damit auch die Ventilhülse zentriert zum Ventilsitz am Ventilstück ausgerichtet. Es entfällt somit eine aufwendige, aufeinander abgestimmte Bearbeitung von Führungsfläche und Ventilsitzfläche, um zu gewährleisten, dass die Symmetrieachse der Führung für die Ventilhülse und die Symmetrieachse des Ventilsitzes übereinstimmen. Zusätzlich ist die Ventilsitzfläche für eine Bearbeitung und/oder Beschichtung nach außen vorstehend und damit frei zugänglich.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Maßnahmen der Unteransprüche möglich.
  • Eine sichere Selbstzentrierung der Führungshülse wird erreicht, wenn die Führungshülse mit einer umlaufenden Kante auf der konischen Außenfläche des Ventilstücks aufliegt. Dazu weist die Führungshülse eine konische Innenfläche auf, wobei die umlaufende Kante durch eine zwischen der konischen Innenfläche und einer Führungsbohrung vorliegenden Verschneidung gebildet ist. Eine umlaufende, kreisförmige Auflage der Führungshülse auf dem Ventilstück wird erreicht, wenn die konische Außenfläche des Ventilstücks einen Kegelwinkel α und die konische Innenfläche der Führungshülse einen Kegelwinkel β aufweisen, und wenn der Kegelwinkel β der konischen Innenfläche größer ist als der Kegelwinkel α der konischen Außenfläche. Die Niederhaltefeder kann sich entweder an einem gehäusefesten Bauteil abstützen oder in vorteilhafter Weise an der Ventilhülse bzw. am Magnetanker. Im letzteren Fall wird die Differenz aus Ventilfederkraft und Niederhaltefederkraft als mechanische Schließkraft auf den Ventilsitz der Ventilhülse wirken. Damit bei offenen Ventilsitz die aus der Ventilkammer abströmende Kraftstoffmenge ungehindert abströmen kann, ist eine hydraulische Verbindung zwischen einem Ringraum und dem die Ventilhülse umgebenden Niederdruckraum vorhanden. Die hydraulische Verbindung kann dabei durch mindestens eine Querbohrung in der Führungshülse und/oder durch mindestens einen Flächenanschliff an der Ventilhülse und/oder durch mindestens eine Abströmbohrung im Ventilstück, die dann den Absteuerstoß, z. B. auch nach unten vom Niederdruckraum weg, abführen kann, ausgeführt sein.
    • Ausführungsbeispiel
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die Figur zeigt eine schematische Darstellung eines steuerventilseitigen Ausschnitts eines Kraftstoffinjektors in Verbindung mit einem Common-Rail-System.
  • Der dargestellte steuerventilseitige Ausschnitt eines Kraftstoffinjektors 1 ist an ein Common-Rail-System einer Brennkraftmaschine angeschlossen. Das Common-Rail-System umfasst eine Rücklaufleitung 2, einen Vorratsbehälter 3, eine Hochdruckpumpe 4, einen Kraftstoffspeicher 5 (Common-Rail) und eine Kraftstoffversorgungsleitung 6.
  • Der steuerventilseitige Ausschnitt des Kraftstoffinjektors 1 zeigt einen Ventilkörper 11, einen Düsenadelkolben 12 einer nicht dargestellten Düsennadel, ein Steuerventil 13, ein elektromagnetisches Stellelement 14 und ein Gehäuse 15 für das Stellelement 14. Das elektromagnetische Stellelement 14 umfasst eine Magnetspule 43, die in einer Aufnahme 44 des Gehäuses 15 fixiert ist.
  • Der Ventilkörper 11 ist in einem nicht dargestellten Injektorgehäuse hydraulisch dicht eingesetzt und trennt einen Niederdruckraum 17 von einem Hochdruckraum 18. An den Hochdruckraum 18 ist die Kraftstoffversorgungsleitung 6 angeschlossen, die den Hochdruckraum 18 mittels der Hochdruckpumpe 4 mit Systemdruck des Hochdruckspeichers 5 versorgt. Der Niederdruckraum 17 ist an die Rücklaufleitung 2 angeschlossen, die mit Lecköldruck beaufschlagt ist und zu einem Niderdruck-/Rücklaufsystem gehört.
  • Der Düsennadelkolben 12 ist im Ventilkörper 11 geführt und mit einer Druckfläche 21 einem Steuerraum 20 ausgesetzt. Vom Hochdruckraum 18 führt eine Zulaufbohrung 23 mit einer Zulaufdrossel in den Steuerraum 20.
  • Das Steuerventil 13 umfasst ein Ventilstück 25, eine Ventilhülse 30 und eine Führungshülse 50. Das Ventilstück 25 ist einstückig mit dem Ventilkörper 11 verbunden. Das Ventilstück 25 ist mit einem ersten konischen Abschnitt 26, einem zweiten konischen Abschnitt 27 und mit einer koaxialen zylindrischen Vertiefung 37 ausgeführt. Der erste konische Abschnitt 26 bildet eine konische Außenfläche 28 mit einem Winkel α. Der zweite konische Abschnitt 27 bildet ein konische Ventilsitzfläche 29.
  • Die Ventilhülse 30 weist einen tellerförmigen Magnetanker 31, eine Aufnahmebohrung 32, eine stirnseitige Ringfläche 33 und eine Außenumfangsfläche 34 auf. In der Aufnahmebohrung 32 ist eine Druckstange 35 aufgenommen, die sich am Gehäuse 15 des Stellelements 14 abstützt. Die Druckstange 35 weist eine ventilsitzseitige Stirnfläche 36 auf. Die stirnseitige Ringfläche 33 verläuft konisch, so dass diese mit einer Dichtkante mit der konischen Ventilsitzfläche 29 des Ventilstücks 25 zusammenwirkt und mit dieser einen Ventilsitz 38 ausbildet. Innerhalb der Ventilhülse 30 bildet sich unterhalb der Stirnfläche 36 der Druckstange 35 eine Ventilkammer 40 aus, die über eine Bohrung 41 mit einer Ablaufdrossel 42 mit dem Steuerraum 20 hydraulisch verbunden ist.
  • Aufgrund der Tatsache, dass die Ventilhülse 30 keine in axialer Richtung wirkende Druckangriffsfläche für den Kraftstoff innerhalb der Ventilkammer 40 aufweist, handelt es sich bei dem Steuerventil 13 um ein in axialer Richtung druckausgeglichenes Servo-Ventil.
  • Die Führungshülse 50 weist eine Führungsbohrung 51 auf, in der die Außenumfangsfläche 34 der Ventilhülse 30 geführt ist. Die Führungshülse 50 ist an einer zum Ventilstück 25 weisenden Stirnfläche mit einer konischen Innenfläche 52 mit einem Kegelwinkel β ausgeführt. Zweckmäßigerweise ist der Kegelwinkel β der konischen Innenfläche 52 geringfügig größer als der Kegelwinkel α der konischen Außenfläche 28 des konischen Abschnitts 26 des Ventilstücks 25. Dadurch bildet die Verschneidung zwischen der konischen Innenfläche 52 und der Führungsbohrung 51 eine kreisförmige Kante 54 aus, mit der die Führungshülse 50 auf der konischen Außenfläche 28 des Ventilstücks 25 aufliegt. Dadurch richtet sich die Führungshülse 50 koaxial und parallel zur Achse des konischen Abschnitts 26 am Ventilstück 25 aus. Da der konische Abschnitt 26 und die den Ventilsitz 38 ausbildende konische Ventilsitzfläche 29 die gleiche Symmetrieachse besitzen, ist durch die Führung der Ventilhülse 30 in der Führungshülse 50 auch die Ventilhülse 30 mit ihrer stirnseitigen Ringfläche 33 koaxial zur konischen Ventilsitzfläche 29 des Ventilstücks 25 ausgerichtet. Dadurch liegt der Ventilsitz 38 zwischen Ventilhülse 30 und Ventilsstück 25 als eine geschlossene, umlaufende Linienauflage vor.
  • Zwischen Ventilstück 25, Ventilhülse 30 und Führungshülse 50 ist weiterhin ein Ringraum 55 angeordnet, der über eine durch die Führungshülse 50 geführte Bohrung 56 mit dem Niederdruckraum 17 verbunden ist. Die als hydraulische Verbindung ausgeführte Bohrung 56 kann jedoch auch mittels eines Flächenanschliffs an der Ventilhülse 30 oder durch mindestens eine Abströmbohrung im Ventilstück 25, die dann den Absteuerstoß in den Niederdruckraum 17 abführt, ausgeführt sein. Ebenso kann statt der Bohrung 56 eine oder mehrere radial verlaufende Nuten in der konischen Innenfläche 52 vorgesehen sein.
  • Die Ventilhülse 30 ist mittels einer ersten Schließfeder 46 in Schließrichtung des Ventilsitzes 38 gegen die konische Ringfläche 29 vorgespannt. Die Führungshülse 50 wird mittels einer zweiten Niederhaltefeder 47, die sich beispielsweise an der Ventilhülse 30 abstützt, gegen das Ventilstück 25 gedrückt. Um eine Schließkraft für die Ventilhülse 30 und Ventilsitz 38 zu erzielen, ist es notwendig, dass die Kraft der Schließfeder 46 größer ist als die Druckkraft der Niederhaltefeder 47, denn die mechanische Schließkraft für den Ventilsitz 38 ergibt sich aus der Differenz der Federkräfte von Schließfeder 46 und Niederhaltefeder 47.
  • Zum Ansteuern der Düsennadel wird das Stellelement 14 betätigt, indem der Magnetanker 31 zur Magnetspule 43 gezogen wird. Dabei bewegt sich die Ventilhülse 30 in axialer Richtung nach oben und der Ventilsitz 38 wird freigegeben. Dadurch entsteht eine hydraulische Verbindung zwischen Ventilkammer 40 und dem Niederdruckraum 17 über den Ringraum 55 und die Bohrung 56. Über die Ablaufbohrung 41 mit der Ablaufdrossel 42 wird infolgedessen der Steuerraum 20 mit dem Niederdruckraum 17 verbunden und dadurch druckentlastet. Auf eine nicht dargestellte Druckschulter der Düsennadel wirkt eine vom Hochdruckraum 18 ausgehende Öffnungskraft, die größer ist als die im Steuerraum 20 auf die Druckfläche 21 wirkende Schließkraft. Infolgedessen hebt die Düsennadel vom Düsennadelsitz ab und Kraftstoff wird mit dem Systemdruck des Kraftstoffhochdruckspeichers 6 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.

Claims (8)

  1. Steuerventil für ein Kraftstoffinjektor mit einem Ventilstück (25) und einer Ventilhülse (30), die axial beweglich geführt ist und mit einer Schließkraft gegen einen am Ventilstück (25) ausgebildeten Ventilsitz (38) rückt, wobei das Ventilstück (25) eine konischen Außenfläche (28) aufweist, wobei die Ventilhülse (30) von einem Stellelement (14) betätigbar ist, wobei zwischen Ventilhülse (30) und Ventilstück (25) eine Ventilkammer (40) ausgebildet ist, wobei die Ventilkammer (40) über eine Ablaufbohrung (41) mit einem Steuerraum (20) einer Düsennadel hydraulisch verbunden ist, wobei die Ventilkammer (40) in einen Niederdruckraum (17), der mit einem Niederdruck-/Rücklaufsystem hydraulisch verbunden ist, über den Ventilsitz (38) druckentlastbar ist, und wobei die Ventilhülse (30) an einer Außenumfangsfläche (34) von einer Führungshülse (50) geführt ist, welche als ein von dem Ventilstück (25) separates Bauteil ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Niederhaltefeder (47) vorgesehen ist, die auf die Führungshülse (50) einwirkt, derart, dass die Führungshülse (50) selbstzentrierend zur Achse der konischen Außenfläche (28) auf dem Ventilstück (25) aufliegt.
  2. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Führungshülse (50) eine umlaufende Kante (54) ausgebildet ist, mit der die Führungshülse (50) auf der konischen Außenfläche (28) des Ventilstücks (25) aufliegt.
  3. Steuerventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (40) eine konische Innenfläche (52) aufweist, und dass die umlaufende Kante (54) durch eine zwischen der konischen Innenfläche (52) und einer Führungsbohrung (51) vorliegenden Verschneidung gebildet ist.
  4. Steuerventil nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die konische Außenfläche (28) des Ventilstücks (25) einen Kegelwinkel α und die konische Innenfläche (52) der Führungshülse (50) einen Kegelwinkel β aufweisen, und dass der Kegelwinkel β der konischen Innenfläche (52) größer ist als der Kegelwinkel α der konischen Außenfläche (28).
  5. Steuerventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Niederhaltefeder (47) an einem gehäusefesten Bauteil oder an der Ventilhülse (30) abstützt.
  6. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Ventilhülse (30), der Führungshülse (50) und dem Ventilstück (25) ein Ringraum (55) ausgebildet ist, der über einen Verbindungskanal (56) hydraulisch mit dem Niederdruckraum (17) verbunden ist.
  7. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ventilhülse (30) eine Aufnahmebohrung (32) zur Aufnahme einer Druckstange (35) ausgebildet ist.
  8. Steuerventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Ventilhülse (50) und Ventilstück (25) eine Ventilkammer (40) ausgebildet ist, welche von der Ventilhülse (30) in Zusammenwirken mit dem Ventilsitz (38) und von einer ventilsitzseitigen Stirnfläche (36) der Druckstange (35) begrenzt ist.
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