WO2009056400A1 - Elastischer sitz für schaltventile - Google Patents

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WO2009056400A1
WO2009056400A1 PCT/EP2008/062496 EP2008062496W WO2009056400A1 WO 2009056400 A1 WO2009056400 A1 WO 2009056400A1 EP 2008062496 W EP2008062496 W EP 2008062496W WO 2009056400 A1 WO2009056400 A1 WO 2009056400A1
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WO
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seat
fuel injector
elastic lip
chamber
diameter
Prior art date
Application number
PCT/EP2008/062496
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English (en)
French (fr)
Inventor
Nadja Eisenmenger
Hans-Christoph Magel
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 WO2009056400A1 publication Critical patent/WO2009056400A1/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
    • 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
    • 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

Definitions

  • DE 10 2006 021 736 A1 relates to a fuel injector with pressure compensated control valve.
  • the fuel injector is used for the injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, wherein an injection valve member for releasing and closing at least one injection port is controlled by a solenoid valve designed as a control valve.
  • a solenoid valve designed as a control valve.
  • a sealing surface is formed, which can be made to close the control valve in a valve seat.
  • the armature is movable without armature guide between an upper and a lower stroke stop, wherein in a bore in the armature, a pressure rod for receiving axial pressure forces is added.
  • DE 10 2006 021741 relates to a fuel injector with pressure compensated control valve.
  • the fuel injector serves to inject fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine and comprises an injection valve member which releases or closes at least one injection opening.
  • the injector for injecting fuel is actuated by a control valve, the control valve releasing or closing a connection from a control chamber into a fuel return.
  • a closing element is placed in a seat or moved out of it.
  • a bore is formed, in which a pin is received, wherein the diameter of the bore substantially corresponds to the diameter of the seat and the pin is supported with a side against a push rod, or a spring plate or against the injector.
  • the fixed seating surface of a switching valve is a lip which deforms substantially elastically. Due to the inherent elastic resilience of the elastic lip, which can be defined application-specific, a maximum contact force in the stop of the valve can be reduced, i. set a maximum contact force upon contact of the contact surfaces of the stationary running seat and the relative to this movable contact surface of the closing element.
  • the reduction of the maximum contact force in contact between the described components leads to a reduction of the mechanical load and thus to a reduction of the deformation of the substantially needle-shaped injection valve member and thus to a significant reduction of self-adjusting wear.
  • a seat lip on its underside with system pressure i. the pressure prevailing in a high-pressure accumulator body (common rail) is applied, which causes the system pressure in the vertical direction pushes the seat lip in the direction of the seat or - depending on the design of the seat lip - the deformations under pressure by system pressure so directed can be that the occurring deformations support the sealing effect and improve.
  • the seat of the switching valve can also as a substantially perpendicular
  • Footbridge to be executed This embodiment also leads to a softer seat in which a lower mechanical seat force acts and to a favorable tilt in the seat. Area. Under favorable tilting is to be understood here that the main contribution is on the inner diameter; the valve remains balanced.
  • a fixed seat of a switching valve for actuating a fuel injector is designed as an elastic lip.
  • the elastic lip can either be oriented in the radial direction with respect to the axis of the fuel injector or else run parallel to it. In the event that the elastic lip runs parallel to the injector axis of the fuel injector, this has a reduced L Lucasssteif ⁇ gkeit. Due to the elasticity of the elastic lip, the maximum contact force between the fixed part of the seat and an eg sleeve-shaped closing element with seat edge upon impact of the switching valve is reduced, ie at the first contact between the seat edge of the closing element and the fixed part of the seat.
  • the seat of the solution proposed according to the invention can also be designed as a vertically standing web.
  • the upper annular surface of the vertical web on the injector body forms a contact ring which is integral with the seat edge of e.g. sleeve-shaped closure member forms the sealing seat.
  • FIG. 1 shows the seating area, a sleeve-shaped closing element having switching valve
  • FIG. 2 shows the seating area at the time of closing the switching valve where the greatest contact force occurs.
  • Figure 3 shows the seating area when system pressure p sys within a chamber below a radially oriented elastic lip
  • Figure 4 to the configuration of the elastic lip in the vertical orientation, i. parallel to injector axis of the fuel injector.
  • FIG. 1 shows the seating area of a switching valve having a sleeve-shaped closing element for actuating a fuel injector.
  • a fuel injector 10 includes an injector body 12.
  • the fuel injector 10 and the injector body 12 are formed symmetrically with respect to an injector axis. This also applies to a valve piece 16, in which a preferably needle-shaped injection valve 18 is received.
  • the preferably needle-shaped injection valve 18 is actuated by the pressurization or pressure relief of a control chamber 20, which is also formed in the valve piece 16.
  • the control chamber 20 is acted upon via an inlet throttle 22 with fuel under system pressure p sys .
  • the system pressure p sys is stored in a high-pressure storage body (common rail), not shown in FIG. 1, and maintained therein by a high-pressure delivery unit, such as a high-pressure pump.
  • the closing element 32 as shown in FIG. 1, is guided on a guide pin 48 and acted on by a closing spring, which is not shown in FIG. 1 and acts in the closing direction.
  • the sleeve-shaped closing element 32 movable along the guide pin 48 along the guide 66 has a seat edge 34 on a side facing the fixed seat 26 of the switching valve.
  • the seat edge 34 is formed on the inner diameter of the movable along the guide 66 sleeve-shaped closing element 32.
  • the seat edge 34 defines a seat diameter 38, ds.
  • the seat edge 34 contacts when closing a plane surface 30 of the injector body 12. This plane surface 30 forms an upper boundary of the elastic lip 28, which has an elasticity, whereby a maximum contact force when the seat edge 34 of the sleeve-shaped closure member 32 on the fixed seat 26th is dampened.
  • FIG. 1 shows that the elastic lip 28 oriented in the radial direction perpendicular to the injector axis 14 delimits a chamber 50 on the injector body 12.
  • the chamber 50 defines a compression step due to the difference in diameter below the fixed seat 26.
  • the difference in diameter defines a diameter gap 52 between the seat diameter 38, ds and the outer diameter 44 di of the chamber 50.
  • the radially oriented resilient lip 28 according to the fixed seat embodiment 26 in Figure 1 is in a projection 42 with respect to the chamber 50 limiting diameter 44, di designed.
  • This pressure stage is applied via the inlet throttle 22 the control chamber 20 and the outlet throttle are pending in these parts system pressure p sys .
  • chamber 50 means that the elastic lip 28 which is oriented in the radial direction in the illustration according to FIG. 1 is pretensioned by the pending system pressure P sys . As long as the fixed seat 26 is closed, the radially oriented elastic lip 28 remains deformed.
  • Figure 2 shows that in the radial direction, i. perpendicular to the injector axis 14 oriented elastic lip 28 upon application of the planar surface 30 by the seat edge 34 of the sleeve-shaped closing element 32 assumes a first deformation 54.
  • the first deformation 54 is essentially given by a bending of the elastic lip 28 running perpendicular to the injector axis 14.
  • the elastic lip 28 is bent down when contacted by the seat edge 34.
  • the first deformation 54 considerably reduces the absolute height of the contact force when the seat edge 34 hits the planar surface 30, so that wear is also significantly reduced.
  • FIG. 2 shows that the sleeve-shaped closing element 32 is guided along the guide 66 of the pin 48, which, like the sleeve-shaped closing element 32 and the injector body 12, is designed symmetrically with respect to the injector axis 14.
  • the seat diameter is designated by reference numeral 38 in the illustration according to FIG. 2, a seating area in which the seat edge 34 and the plane surface 30 contact one another is highlighted by reference numeral 24.
  • FIG. 2 further shows that the radially oriented elastic lip 28 of the injector body 12 is formed in the projection 42 with respect to the diameter 44 of the chamber 50.
  • reference numeral 52 the diameter jump between the diameter 44 and the seat diameter 38 is indicated.
  • the system pressure p sys is applied via the inlet throttle 22 in the control chamber 20.
  • a pressure level arises within the chamber 50, in particular below the radially oriented elastic lip 28, due to the diameter jump 52, a pressure level, which is acted upon by the system pressure p sys - as shown in Figure 3.
  • the application of the underside of the radially oriented elastic lip 28 causes its second deformation 56, which extends substantially as a bulge of the elastic lip 28 upwards.
  • the system pressure p sys that has built up in the chamber 50 assists the sealing action that is established at the fixed seat 26 by the second deformation 56 of the radially oriented resilient lip 28.
  • the diameter jump 52 shown in FIG. 3 results from the difference between the diameter 44 of the chamber 50 minus the seat diameter d s identified by reference numeral 38.
  • FIG. 3 also shows that the plane surface 30, with which the seat edge 34 of the sleeve-shaped closing element 32 cooperates, is also deformed due to the second deformation 56 of the elastic lip 28 oriented in the radial direction.
  • Figure 4 shows an embodiment of a fixed seat in a fuel injector.
  • FIG. 4 shows that an elastic lip 60 extends substantially parallel to the injector axis 14.
  • the vertically oriented lip 60 is a contact ring 32 which cooperates with the formed on the underside of the sleeve-shaped closure member 33 seat edge 34, as shown in the illustration of Figure 4.
  • the embodiment of the fixed seat shown in Figure 4 differs by the vertical arrangement of the elastic lip 60 in comparison to the radial orientation of the elastic lip 28 shown in Figures 1, 2 and 3.
  • the oriented in the vertical direction elastic lip 60 leads to a In the contact region 58 of the seat edge 34 of the sleeve-shaped closing element 32 with the planar contact ring 62 on the upper side of the executed in vertical orientation lip 60 creates a line contact that seals the seat 26.
  • the closing element 32 is sleeve-shaped and guided on the peripheral surface 68 of a pin 48 along a guide 66 in the vertical direction.
  • due to the vertical orientation of the elastic lip 60 on a chamber 50 in the embodiments according to FIGS.
  • the horizontal orientation of the elastic lip 28 with respect to the plan side of the valve piece 16 is absent arises.
  • the configuration of the vertical direction oriented elastic lip 28 as a thin web allows a reduction of the contact force when touching the seat edge 34 with the contact ring 62.
  • the reduction of the contact force is achieved via the reduced longitudinal stiffness of the oriented in the vertical direction lip 60.
  • FIGS. 1 to 4 differ from the formation of a solid seat, as known from DE 10 2006 021741, in that, due to the elasticity of the elastic lip 28 or 60, be it in radial or inward executed axial direction - a reduction of the contact force by a first deformation 54 and a radial deflection 64 is achieved. In a solid trained seat this deformation would not be possible due to the accumulation of material.
  • the system pressure p sys can be used to generate a second deformation 56, ie, a bulge for supporting the sealing force.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor für einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, bei dem ein Einspritzventil (18) mindestens eine Einspritzöffnung in den Brennraum frei gibt oder verschließt. Der Kraftstoffinjektor (10) ist durch ein Schaltventil angesteuert. Dieses stellt eine Verbindung zwischen einem Steuerraum (20) und einem Rücklauf (40) her oder unterbricht diese. Es ist ein Schließelement (32) sowie ein Zapfen (48) vorgesehen, wobei dessen Durchmesser im wesentlichen einen Sitzdurchmesser (38) eines Sitzes (26) entspricht. Der Sitz (26) umfasst einen von dem Schließelement (32) kontaktierte elastische Lippe (28, 60).

Description

Beschreibung
Titel
Elastischer Sitz für Schaltventile
Stand der Technik
DE 10 2006 021 736 Al bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor mit druckausgeglichenem Steuerventil. Der Kraftstoffinjektor dient der Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, wobei ein Einspritzventilglied zum Freigeben und Verschließen mindestens einer Einspritzöffnung durch ein als Magnetventil ausgebildetes Steuerventil angesteuert ist. Am Anker des Magnetventils ist eine Dichtfläche ausgebildet, welche zum Verschließen des Steuerventils in einen Ventilsitz gestellt werden kann. Der Anker ist ohne Ankerführung zwischen einem oberen und einem unteren Hubanschlag bewegbar, wobei in einer Bohrung im Anker eine Druckstange zur Aufnahme axialer Druck- kräfte aufgenommen ist.
DE 10 2006 021741 bezieht sich auf einen Kraftstoffinjektor mit druckausgeglichenem Steuerventil. Der Kraftstoffinjektor dient der Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine und umfasst ein Einspritzventilglied, welches min- destens eine Einspritzöffnung freigibt oder verschließt. Der Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff wird durch ein Steuerventil angesteuert, wobei das Steuerventil eine Verbindung aus einem Steuerraum in einen Kraftstoffrücklauf freigibt oder verschließt. Dazu wird ein Schließelement in einen Sitz gestellt oder aus diesem bewegt. Im Schließelement ist eine Bohrung ausgebildet, in der ein Stift aufgenommen ist, wobei der Durchmesser der Bohrung im Wesentlichen dem Durchmesser des Sitzes entspricht und sich der Stift mit einer Seite gegen eine Druckstange, oder einen Federteller oder gegen das Injektorgehäuse abstützt.
Bei druckausgeglichen ausgebildeten Schaltventilen steht üblicherweise eine geringe mechanische Kraft zur Verfügung, um das Schaltventil dicht zu halten. Um eine ausreichende Flä- chenpressung an der Sitzlinie sicherzustellen, wird zwischen dem Schließelement des Schaltventiles und einer Sitzfläche des Schaltventiles üblicherweise ein Freiwinkel bzw. eine Sitzwinkeldifferenz von einigen wenigen Grad vorgesehen. Dadurch wird zumindest im Neuzustand des Schaltventils ein annähernd linienförmig verlaufender Kontakt zwischen dem Schließelement und der Sitzfläche herbeigeführt, wobei eine relativ hohe lokale Flächenpressung verwirklicht ist.
Da es beim Schließen des Schaltventiles zu hohen Impulskräften im Sitzbereich kommt, folgt eine Abplattung bzw. ein Abtragen von Material von der Sitzkante. Dadurch kommt es im Betrieb des Schaltventiles zu einem Angleich zwischen dem Schließelement und der Sitzfläche. Des weiteren kommt es bei den bisher eingesetzten Schaltventilen im Betrieb unter Druckbelastung zu einem als „Aufklaffen" bezeichneten Phänomen an der Sitzkontaktfläche. Das „Aufklaffen" führt zu einer Druckunterwanderung der Sitzfläche und einer dadurch herbeigeführten beschränkten Dichtheit im Sitzbereich herkömmlicher Schaltventile. Dieser Umstand ist unbefriedigend, so dass Abhilfe zu schaffen ist.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die feststehende Sitzfläche eines Schaltventiles als eine im Wesentlichen elastisch verformbare Lippe auszugestalten. Aufgrund der der elastischen Lippe innewohnenden Elastizität, die anwendungsspezifisch definiert werden kann, lässt sich eine maximale Kontaktkraft im Anschlag des Ventils reduzieren, d.h. eine maximale Kontaktkraft bei Kontakt der Kontaktflächen der stationär ausgeführten Sitzfläche und der relativ zu dieser bewegbaren Kontaktfläche des Schließelementes einstellen. Die Reduktion der maximalen Kontaktkraft bei Kontakt zwischen den geschilderten Komponenten führt zu einer Reduzierung der mechanischen Belastung und damit zu einer Reduzierung der Verformung des im Wesentlichen nadelförmig ausgebildeten Einspritzventilgliedes und damit zu einer signifikanten Reduktion des sich einstellenden Verschleißes.
Ein weiterer vorteilhafter Aspekt des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens liegt darin, dass eine Sitzlippe an ihrer Unterseite mit Systemdruck, d.h. dem in einem Hochdruckspeicherkörper (Common-Rail) herrschenden Druck beaufschlagt ist, was dazu führt, dass der Systemdruck die Sitzlippe in Richtung des Sitzes in vertikaler Richtung nach oben drückt bzw. - je nach Gestaltung der Sitzlippe - die Verformungen unter Beaufschlagung durch Systemdruck so gerichtet werden können, dass die auftretenden Verformungen die Dichtwirkung noch unterstützen und verbessern.
Neben der Ausgestaltung des Sitzkontaktbereiches - wie oben dargestellt - als elastische Lippe, kann der Sitz des Schaltventiles auch als ein im Wesentlichen senkrecht verlaufender
Steg ausgeführt werden. Diese Ausführungsform führt ebenfalls zu einem weicheren Sitz, in dem eine geringere mechanische Sitzkraft wirkt und zu einer günstigen Verkippung im Sitz- bereich. Unter günstiger Verkippung ist hier zu verstehen, dass der Haupttraganteil auf dem Innendurchmesser liegt; das Ventil bleibt kraftausgeglichen.
Bei der vorliegenden erfindungsgemäßen Lösung wird ein feststehender Sitz eines Schalt- ventiles zur Betätigung eines Kraftstoffinjektors als elastische Lippe ausgestaltet. Die elastische Lippe kann entweder in radiale Richtung in Bezug auf die Achse des Kraftstoffϊnjek- tors orientiert sein oder auch parallel zu dieser verlaufen. Für den Fall, dass die elastischen Lippe parallel zur Injektorachse des Kraftstoffinjektors verläuft, weist diese eine reduzierte Längssteifϊgkeit auf. Aufgrund der Elastizität der elastischen Lippe wird die maximale Kon- taktkraft zwischen dem feststehenden Teil des Sitzes und einem z.B. hülsenförmig ausgebildeten Schließelement mit Sitzkante beim Einschlag des Schaltventils reduziert, d.h. beim ersten Kontakt zwischen der Sitzkante des Schließelementes und dem feststehenden Teil des Sitzes. Durch die Reduzierung der maximalen Kontaktkraft am Anschlag werden kleinere Belastungen des bevorzugt nadeiförmig ausgebildeten Ventilelementes und des Schließele- mentes erreicht; ferner wird der Verschleiß reduziert. Ein weiterer mit der erfindungsgemäßen Lösung einhergehender Vorteil ist daran zu erblicken, dass die elastische Lippe an ihrer Unterseite - in der radialen Ausgestaltung derselben - mit dem Systemdruck psys beaufschlagt ist. Dies führt dazu, dass bei einer radial orientierten elastischen Lippe diese bei Beaufschlagung von der Unterseite her mit Systemdruck in Richtung des feststehenden Sitzes nach oben aufgewölbt bzw. verformt wird, sodass die Dichtwirkung im Sitzbereich noch verbessert wird.
Neben der Ausgestaltung des Sitzes mit einer in radialer Richtung verlaufender elastischen Lippe, kann der Sitz der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung auch als senkrecht ste- hender Steg ausgeführt werden. In diesem Falle bildet die obere Ringfläche des senkrecht verlaufenden Steges am Injektorkörper einen Kontaktring, der mit der Sitzkante des z.B. hülsenförmig ausgebildeten Schließelementes den Dichtsitz bildet. Diese Lösung, bei welcher die elastische Lippe im wesentlichen parallel zur Injektorachse verläuft, bietet eine etwas weichere Ausgestaltung des Sitzes, und ist in fertigungstechnischer Hinsicht von Vor- teil, da das Eindrehen einer Kammer in den Injektor entfallen kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.
Es zeigt:
Figur 1 den Sitzbereich ein hülsenförmiges Schließelement aufweisenden Schaltventiles, Figur 2 den Sitzbereich zum Zeitpunkt des Schließens des Schaltventils, bei dem die größte Kontaktkraft auftritt,
Figur 3 den Sitzbereich bei Anlage des Systemdruckes psys innerhalb einer Kammer unterhalb einer in radialer Richtung orientierten elastischen Lippe und
Figur 4 an die Ausgestaltung der elastischen Lippe in vertikaler Orientierung, d.h. parallel zu Injektorachse des Kraftstoffinjektors.
Ausführungsformen der Erfindung
Figur 1 zeigt den Sitzbereich eines ein hülsenförmiges Schließelement aufweisendes Schaltventil zur Betätigung eines Kraftstoffinjektors.
Wie der Darstellung gemäß Figur 1 entnehmbar ist, umfasst ein Kraftstoffinjektor 10 einen Injektorkörper 12. Der Kraftstoffinjektor 10 und der Injektorkörper 12 sind symmetrisch zu einer Injektorachse ausgebildet. Dies gilt auch für ein Ventilstück 16, in dem ein bevorzugt nadeiförmig ausgebildetes Einspritzventil 18 aufgenommen ist. Das bevorzugt nadeiförmig ausgebildete Einspritzventil 18 wird durch die Druckbeaufschlagung bzw. Druckentlastung eines Steuerraumes 20, der ebenfalls im Ventilstück 16 ausgebildet ist, betätigt. Der Steuerraum 20 ist über eine Zulaufdrossel 22 mit unter Systemdruck psys stehenden Kraftstoff beaufschlagt. Der Systemdruck psys wird in einem in Figur 1 nicht dargestellten Hochdruckspeicherkörper (Common-Rail) gespeichert und in diesem durch ein Hochdruckförderag- gregat, wie z.B. eine Hochdruckpumpe, aufrecht erhalten.
Eine Druckentlastung des Steuerraumes 20, der im Ventilstück 16 des Kraftstoffinjektors 10 ausgebildet ist, erfolgt durch die Betätigung eines Schaltventiles, dessen Schließelement in der Darstellung gemäß Figur 1 durch Bezugszeichen 32 gekennzeichnet ist. Das Schließ- element 32 gemäß der Darstellung in Figur 1 ist an einem Führungszapfen 48 geführt, und durch eine in Figur 1 nicht dargestellte in Schließrichtung wirkende Schließfeder beaufschlagt.
Wie aus der Darstellung gemäß Figur 1 hervorgeht, weist das am Führungszapfen 48 ent- lang der Führung 66 bewegbare, hülsenförmige Schließelement 32 an einer dem feststehenden Sitz 26 des Schaltventil zuweisenden Seite eine Sitzkante 34 auf. Die Sitzkante 34 ist am Innendurchmesser des entlang der Führung 66 bewegbaren hülsenförmigen Schließelement 32 ausgebildet. Die Sitzkante 34 definiert einen Sitzdurchmesser 38, ds. Die Sitzkante 34 kontaktiert beim Schließen eine Planfläche 30 des Injektorkörpers 12. Diese Planfläche 30 bildet eine obere Begrenzung der elastischen Lippe 28, die eine Elastizität aufweist, wodurch eine maximale Kontaktkraft bei Anschlag der Sitzkante 34 des hülsen- förmig ausgebildeten Schließelementes 32 am feststehenden Sitz 26 gedämpft wird. Beim Schließen des Schließelementes 32, im Moment des ersten Kontaktes zwischen der Sitzkante 34 und der Planfläche 30 ergibt sich über die Kontaktsteifϊgkeit der Bauteile, d.h. des hülsenförmig ausgebildeten Schließelementes 32 und der in Figur 1 in radialer Orientierung dargestellten elastischen Lippe 28, eine maximale Kontaktkraft, welche im wesentlichen von der Steifigkeit des feststehenden Sitzes 26 und der des hülsenförmig ausgeführten Schließelementes 32 abhängt. Bei der in Figur 1 dargestellten Sitzgeometrie in Form einer elastischen Lippe 28 liegt die maximale Kontaktsteifϊgkeit unter der maximalen Kontaktkraft, die bei Einsatz eines massiv ausgebildeten feststehenden Sitzes aufträte. Durch die Auslegung der Sitzgeometrie - wie erfindungsgemäß vorgeschlagen - kann neben den Parametern Fe- derkraft, erzeugt durch die Schließfeder und die ausgewählten Werkstoffe eine weitere Möglichkeit bereit gestellt werden, dem feststehenden Sitz 26 verschleißunempfmdlicher zu gestalten.
Figur 1 zeigt, dass die in radiale Richtung senkrecht zur Injektorachse 14 orientierte elasti- sehe Lippe 28 am Injektorkörper 12 eine Kammer 50 begrenzt. Die Kammer 50 bildet eine Druckstufe aufgrund des Durchmesserunterschiedes unterhalb des feststehenden Sitzes 26. Der Durchmesserunterschied definiert einen Durchmessersprung 52 zwischen dem Sitzdurchmesser 38, ds und dem Außendurchmesser 44 di der Kammer 50. Die in radiale Richtung orientierte elastische Lippe 28 gemäß der Ausführungsform des feststehenden Sitzes 26 in Figur 1 ist in einem Überstand 42 im Bezug auf den die Kammer 50 begrenzenden Durchmesser 44, di gestaltet. Diese Druckstufe wird über die Zulaufdrossel 22 den Steuerraum 20 und die Ablaufdrossel stehen in diesen Teilen anstehenden Systemdruck psys beaufschlagt. Die Beaufschlagung Kammer 50 über die erwähnten Komponenten bedeutet, dass die in der Darstellung gemäß in Figur 1 in radiale Richtung orientierte elastische Lippe 28 durch den anstehenden Systemdruck Psys vorgespannt ist. Solange der feststehende Sitz 26 geschlossen steht, bleibt die in radiale Richtung orientierte elastische Lippe 28 verformt.
Im geschlossenen Zustand des hülsenförmigen Schließelementes 32, welches druckausgeglichen entlang der Führung 66 des Zapfens 48 geführt ist, ist der Systemdruck psys von einem Absteuerraum 36 getrennt. Der Absteuerraum 36 steht über eine Bohrung in Ventilkörper 12 mit einem Rücklauf 40 in Verbindung. In diesem Bereich herrscht ein Rücklaufdruck pR. Wie Figur 1 weiter zeigt, wird das hülsenförmige Schließelement 32 gegen den feststehenden Sitz 26, insbesondere die in radiale Richtung orientierte elastische Lippe 28 gedrückt.
In der Darstellung gemäß Figur 2 ist die Verformung des feststehenden Sitzes beim Kontakt mit dem hülsenförmig ausgebildeten Schließelement in übertriebener, vergrößerter Wiedergabe dargestellt.
Figur 2 zeigt, dass die in radiale Richtung, d.h. senkrecht zur Injektorachse 14 orientierte elastische Lippe 28 bei Beaufschlagung der Planfläche 30 durch die Sitzkante 34 des hülsen- förmigen Schließelementes 32 eine erste Verformung 54 annimmt. Die erste Verformung 54 ist im Wesentlichen durch eine Biegung der senkrecht zur Injektorachse 14 verlaufenden elastischen Lippe 28 gegeben. Die elastische Lippe 28 wird bei Kontaktierung durch die Sitzkante 34 nach unten gebogen. Durch die der elastischen Lippe 28 innewohnende Elastizität wird durch die erste Verformung 54 die absolute Höhe der Kontaktkraft beim Auftref- fen der Sitzkante 34 auf die Planfläche 30 erheblich herabgesetzt, sodass auch der Verschleiß signifikant reduziert wird. Figur 2 zeigt, dass das hülsenförmige Schließelement 32 entlang der Führung 66 des Zapfens 48 geführt ist, der ebenso wie das hülsenförmige Schließelement 32 und der Injektorkörper 12 symmetrisch zur Injektorachse 14 ausgebildet ist. Der Sitzdurchmesser ist in der Darstellung gemäß Figur 2 durch Bezugszeichen 38 ge- kennzeichnet, ein Sitzbereich, in dem die Sitzkante 34 und die Planfläche 30 einander kontaktieren, ist durch Bezugszeichen 24 hervorgehoben. Figur 2 zeigt weiter, das die in radiale Richtung orientierte elastische Lippe 28 des Injektorkörpers 12 im Überstand 42 in Bezug auf den Durchmesser 44 der Kammer 50 ausgebildet ist. Durch Bezugszeichen 52 ist der Durchmessersprung zwischen dem Durchmesser 44 und dem Sitzdurchmesser 38 kenntlich gemacht.
In der Darstellung gemäß Figur 3 wird die in radiale Richtung orientierte elastische Lippe 28 durch dem Systemdruck psys beaufschlagt.
Wie Figur 3 entnommen werden kann, liegt der Systemdruck psys über die Zulaufdrossel 22 im Steuerraum 20 an. Wie bereits beschrieben, entsteht innerhalb der Kammer 50, insbesondere unterhalb der in radialer Richtung orientierten elastische Lippe 28, aufgrund des Durchmessersprungs 52 eine Druckstufe, die durch den Systemdruck psys - wie in Figur 3 dargestellt - beaufschlagt ist. Die Beaufschlagung der Unterseite der in radiale Richtung orientierten elastischen Lippe 28 bewirkt deren zweite Verformung 56, welche im wesentlichen als eine Aufwölbung der elastischen Lippe 28 nach oben verläuft. Diese Aufwölbung, d.h. die zweite Verformung 56 der in radialer Richtung orientierten elastischen Lippe 28, bewirkt, dass das Schaltventil bzw. dessen hülsenförmig ausgebildetes Schließelement 32 im Bereich der angeglichenen Sitzfläche immer an der Innenseite dichtet, sodass eine Druckunterwanderung des Sitzbereiches 24 ausgeschlossen werden kann. Der Systemdruck psys, der sich in der Kammer 50 aufgebaut hat, unterstützt die Dichtwirkung, die sich am feststehenden Sitz 26 einstellt durch die zweite Verformung 56 der in radialer Richtung orientierten elastische Lippe 28.
Der in Figur 3 dargestellte Durchmessersprung 52 ergibt sich aus der Differenz des Durchmessers 44 der Kammer 50 abzüglich des durch Bezugszeichen 38 identifizierten Sitzdurchmessers ds.
Der Darstellung gemäß Figur 3 ist weiterhin zu entnehmen, dass die Planfläche 30, mit welcher die Sitzkante 34 der hülsenförmig ausgebildeten Schließelementes 32 zusammen wirkt, aufgrund der zweiten Verformung 56 der in radialer Richtung orientierten elastischen Lippe 28 ebenfalls verformt ist.
Figur 4 zeigt eine Ausführungsform eines feststehenden Sitzes in einem Kraftstoffinjektor.
Figur 4 ist zu entnehmen, dass eine elastische Lippe 60 sich im wesentlichen parallel zur Injektorachse 14 erstreckt. Der in vertikal Richtung orientierten Lippe 60 befindet sich ein Kontaktring 32, der mit der an der Unterseite des hülsenförmigen Schließelements 33 ausgebildeten Sitzkante 34 zusammen wirkt, wie in der Darstellung gemäß Figur 4 gezeigt.
Die in Figur 4 dargestellte Ausführungsform des feststehenden Sitzes unterscheidet sich durch die vertikal Anordnung der elastischen Lippe 60 im Vergleich zu den in den Figuren 1, 2 und 3 dargestellten radialen Orientierung der elastischen Lippe 28. Die in vertikale Richtung orientierte elastische Lippe 60 führt zu einem weicheren Sitz, in dem kleinere Sitzkräfte herrschen und zu einer durch Bezugszeichen 64 angedeuteten günstigen Verkippung in radiale Richtung im Sitzbereich 24. Im Kontaktbereich 58 der Sitzkante 34 des hülsenförmigen Schließelementes 32 mit dem plan verlaufenden Kontaktring 62 auf der oberen Seite der in vertikal Orientierung ausgeführten Lippe 60 entsteht eine Linienberührung, die den Sitz 26 abdichtet. Auch in dieser Ausführungsform ist das Schließelement 32 hülsenförmig ausgebildet und an der Umfangsfläche 68 eines Zapfens 48 entlang einer Führung 66 in vertikale Richtung geführt. In der in Figur 4 dargestellten Ausführungsform fehlt es aufgrund der vertikalen Orientierung der elastischen Lippe 60 an einer Kammer 50, die in den Ausführungsformen gemäß der Figuren 1, 2 und 3 aufgrund der horizontalen Orientierung der elastischen Lippe 28 in Bezug auf die Planseite des Ventilstückes 16 entsteht. Die Ausgestaltung der in vertikale Richtung orientierten elastischen Lippe 28 als dünner Steg erlaubt eine Reduzierung der Kontaktkraft bei Berührung der Sitzkante 34 mit dem Kontaktring 62. Die Reduzierung der Kontaktkraft wird über die reduzierte Längssteifigkeit der in vertikale Richtung orientierten Lippe 60 erreicht.
Die in den Figuren 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen eines feststehenden Sitzes 26 unterscheiden sich von der Ausbildung eines massiven Sitzes, wie z.B. DE 10 2006 021741 bekannt, dadurch, dass aufgrund der Elastizität der elastischen Lippe 28 bzw. 60 - sei sie in radialer oder in axialer Richtung ausgeführt - eine Reduzierung der Kontaktkraft durch eine erste Verformung 54 bzw. einer radialen Auslenkung 64 erreicht wird. Bei einem massiv ausgebildeten feststehenden Sitz wäre diese Verformung aufgrund der Materialanhäufung nicht möglich. In vorteilhafter Weise kann bei horizontaler Orientierung der elastischen Lippe 28, d.h. senkrecht zur Injektorachse 14 orientierter elastischer Lippe 28, der Systemdruck psys zur Erzeugung einer zweiten Verformung 56, d.h. einer Aufwölbung zur Unter- Stützung der Dichtkraft, herangezogen werden.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffϊnjektor (10) für einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, bei dem ein Einspritzventil (18) mindestens eine Einspritzöffhung freigibt oder verschließt, wo- bei der Kraftstoffinjektor (10) durch ein Schaltventil angesteuert ist, welches eine Verbindung zwischen einem Steuerraum (20) und einem Rücklauf (40) herstellt oder unterbricht und mit einem Schließelement (32), dadurch gekennzeichnet, dass der Sitz (26) eine vom Schließelement (32) kontaktierte elastische Lippe (28, 60) umfasst.
2. Kraftstoffinjektor gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schaltventil mit einem Zapfen (48) versehen ist, wobei dessen Durchmesser im wesentlichen einem Sitzdurchmesser (38) eines Sitzes (26) entspricht.
3. Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lippe (28, 60) an einem Injektorkörper (12) ausgeführt ist und im Sitzbereich (24) entweder senkrecht oder parallel zur Injektionsachse (14) verläuft.
4. Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lippe (60) eine reduzierte Steifigkeit der Längsrichtung aufweist und als dünner umlau- fender Steg im Injektorkörper (12) ausgeführt ist.
5. Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließ- element (32) eine Sitzkante (34) aufweist, die mit einer Planfläche (30) oder einem Kontaktring (62) der elastischen Lippe (28, 60) zusammen wirkt.
6. Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lippe (28) eine Kammer (50) im Ventilkörper (12) begrenzt, die vom Systemdruck psys beaufschlagt ist.
7. Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der elastischen Lippe (28) ein Durchmessersprung (52) zwischen einem Sitzdurchmesser (38), ds und einem Durchmesser (44) di der Kammer (50) ausgeführt ist.
8. Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lippe (28) bei Anlage von Systemdruck psys in der Kammer (50) eine die Dichtwirkung am Sitz (26) unterstützende Verformung (56) erfährt.
9. Kraftstoffϊnjektor (10) gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lippe (60) bei geschlossenem Sitz (26) in radiale Richtung (64) ausgelenkt ist.
10. Kraftstoffϊnjektor (10) gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließ- element (32) im wesentlichen druckausgeglichen gestaltet ist, entlang einer Führung
(66) am Zapfen (48) geführt ist und an der einer Planfläche (30) oder dem Kontaktring (62) zuweisenden Seite eine Sitzkante (34) umfasst.
11. Kraftstoffinjektor (10) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elastische Lippe (28) bei Kontakt mit dem Schließelement (32) eine erste Verformung (54) annimmt und die elastische Lippe (28) durch den in der Kammer (50) herrschenden Systemdruck psys die zweite Verformung (56) erfährt.
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