WO2009135712A1 - Fuel injector and method for the production thereof - Google Patents

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WO2009135712A1
WO2009135712A1 PCT/EP2009/052688 EP2009052688W WO2009135712A1 WO 2009135712 A1 WO2009135712 A1 WO 2009135712A1 EP 2009052688 W EP2009052688 W EP 2009052688W WO 2009135712 A1 WO2009135712 A1 WO 2009135712A1
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WO
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nozzle needle
control rod
connecting element
fuel
fuel injector
Prior art date
Application number
PCT/EP2009/052688
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Inventor
Nadja Eisenmenger
Hans-Christoph Magel
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies
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    • F02M2200/80—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly
    • F02M2200/8084—Fuel injection apparatus manufacture, repair or assembly involving welding or soldering

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector, in particular a common rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a method for producing a multi-part, a control rod and a nozzle needle comprehensive, injection valve element for a fuel injector according to the preamble of claim 12.
  • a designed as a common rail injector fuel injector is known, the injection valve element by means of a control valve (Servo-valve) can be controlled.
  • the injection valve element is designed in two parts in the known fuel injector, wherein a control chamber limiting control rod and a nozzle needle with a cooperating nozzle needle are operatively connected to each other via a hydraulic booster.
  • the known fuel injector is designed without a low-pressure stage, so that the leakage amount of the injector over other known injectors is significantly reduced.
  • a disadvantage is the complex structure of the hydraulic operative connection between the control rod and the nozzle needle.
  • the invention has for its object to provide a simply constructed fuel injector with a multipart injection valve element. Furthermore, the object is to propose a method for producing a multipart injection valve element for a fuel injector.
  • the invention is based on the idea firmly to connect the control rod and the nozzle needle using at least one connecting element. It is deliberately dispensed with a hydraulic coupler at the junction between the control rod and nozzle needle to simplify the production, in particular the assembly, and to realize a direct synchronization between the control rod and the nozzle needle.
  • fuel injector provided to connect the control rod and the nozzle needle using at least one connecting element permanently mechanically together to be able to transmit the forces occurring during operation directly.
  • a, in particular thin, preferably made of metal, connecting element has the advantage over a direct connection of control rod and nozzle needle that a certain elasticity of the connection of control rod and nozzle needle is realized in a simple manner, which in particular punctual, hard force courses in the operation of the Injectors are avoided.
  • the resulting, multi-part injection valve element behaves essentially like a one-piece injection valve element, but makes it possible, for example, to optimally respond to the respective requirements by a different choice of material of the control rod and the nozzle needle.
  • the nozzle needle to minimize wear for example, be formed of a harder material than the control rod.
  • control rod is additionally fixed by means of a connecting element to a guide member, which is preferably performed during the axial adjustment in an injector component.
  • the injector component is preferably a sleeve or a sleeve-shaped section of a plate element.
  • Particularly preferred is an embodiment of the fuel injector in which it has an integrated fuel storage volume, thereby reducing injection tolerances in the Mehrfacheinsprit- tion.
  • the connection point between the control rod and the nozzle needle with the connecting element directly in such a storage volume, that is surrounded by high pressure, arranged and a- xial adjustable within the storage volume.
  • the connecting element material and / or positively connected to the control rod and / or the nozzle needle can be realized for example by welding the connecting element to the control rod and / or the nozzle needle.
  • a material closure can be realized for example by welding the connecting element to the control rod and / or the nozzle needle.
  • the connecting element has been positively connected to the control rod and / or the nozzle needle by use of a so-called magnet forming process. It is particularly preferred to deliberately dispense with an additional material connection.
  • magnet forming the use of at least one magnet coil generates forming forces on the connecting element, preferably radially inwardly, which cause deformation of the connecting element such that the connecting element positively connects to the control rod and / or the nozzle needle.
  • the fixing of the connecting element on the control rod and the nozzle needle by magnetic forming has the great advantage that the deformation is carried out without contact, as a result of which punctual (asymmetrical) deformations, such as notches, etc., as in the case of mechanical forming inevitably occur.
  • the connecting element is deformed such that it engages behind both a connecting portion of the control rod and a connecting portion of the nozzle needle and thus realizes a permanent connection between the control rod and the nozzle needle.
  • the connecting element is designed as a connecting sleeve, which preferably surrounds the connecting region of the control rod and the nozzle needle radially on the outside.
  • an embodiment of the connecting element is preferred as a rotationally symmetric element.
  • the connecting sleeve for fixing the control rod to the nozzle needle can be moved over the nozzle needle or the control rod towards the connection point.
  • a weakened region is provided on the control rod and / or on the nozzle needle.
  • this involves at least one region of lower lateral bending stiffness, whereby a type of solid-body joint is formed, which permits elastic deformation of the control rod and / or the nozzle needle or of the injection valve element formed within certain limits.
  • the at least one weakened region is arranged axially adjacent to the connecting element.
  • the at least one weakening region is preferably realized by a peripheral groove provided on the outer circumference of the control rod or the nozzle needle.
  • a guide sleeve is used, which guides the nozzle needle.
  • this guide sleeve is supported via a compression spring on the nozzle needle, in particular on a shoulder of the nozzle needle from.
  • the guide sleeve is preferably arranged in the region of the free end of the nozzle needle, that is preferably in the immediate vicinity of the nozzle needle seat. At least it should be ensured that the guide sleeve in the lower, d. H. the nozzle needle seat facing, half of the nozzle needle is, more preferably in the range of the lower third.
  • control rod and nozzle needle is particularly suitable for injectors in which the injection valve element is longer than 100 mm.
  • the fuel injector is particularly preferably an injector without a low-pressure stage, wherein the connecting element, preferably completely surrounded by high pressure, is arranged in an integral fuel reservoir of the fuel injector.
  • the invention also leads to a method for producing a multipart injection valve element comprising a control rod and a nozzle needle.
  • the control rod and the nozzle needle are permanently fixed together using at least one connecting element.
  • the connecting element is preferably connected to the control rod and / or the nozzle Needle material and / or positively connected. It is particularly preferred to fix the connecting element exclusively in a form-fitting manner with the control rod and the nozzle needle, particularly preferably by magnetic forming.
  • FIG. 1 shows a fuel injector with a two-part injection valve element, wherein a control rod and a nozzle needle are positively connected to one another via a connecting element and
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of a fuel injector, in which the multipart injection valve element is guided by means of a guide sleeve.
  • Fig. 1 designed as a common rail injector fuel injector 1 is shown for injecting fuel into a combustion chamber, not shown, of a likewise not shown internal combustion engine of a motor vehicle.
  • a high pressure pump 2 delivers fuel from a reservoir 3 in a high-pressure fuel storage 4 (Rail). In this fuel, especially diesel or gasoline, under high pressure, of about 2000 bar in this embodiment, stored.
  • a high-pressure fuel storage 4 especially diesel or gasoline
  • the supply line 5 opens into a pressure chamber 6 (high pressure area) of the fuel injector 1, which serves as a mini-rail, so as an integral fuel storage. From the pressure chamber 6, the fuel flows in an injection process directly into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the fuel Inj ector 1 is connected via an injector return port 7 to a return line 8 and via this to the reservoir 3. Via the return line 8, a later to be explained control amount of fuel from the fuel injector 1 to flow to the reservoir 3 and are fed from there from the high pressure circuit again.
  • a multipart injection valve element 10 is received and adjustable in the axial direction.
  • the injection valve element 10 consists of an (upper) control rod 11 and a (lower) nozzle needle 12, wherein the control rod 11 is fixed to the nozzle needle 12 via a sleeve-shaped connecting element 13 which is held in a form-fitting manner on the control rod 11 and the nozzle needle 12.
  • the nozzle needle 12 is guided on its outer circumference in a central region on the inner periphery of a bore 14 in a nozzle body 15 which is axially adjacent to the injector body 9.
  • the nozzle body 15 is clamped by means of a union nut, not shown, with the injector 9.
  • the nozzle needle 12 of the injection valve element 10 has at its tip 16 a closing surface 17, with which the injection valve element 10 can be brought into a tight contact with a nozzle needle seat 18 formed within the nozzle body 15.
  • a closing surface 17 with which the injection valve element 10 can be brought into a tight contact with a nozzle needle seat 18 formed within the nozzle body 15.
  • the injection valve element 10 lifted off the nozzle needle seat 18, fuel from the nozzle chamber 6 formed by in a guide portion 20 on the outer circumference of the nozzle needle 12 by polished axial channels 21 in a lower plane in the drawing, radially formed between the nozzle needle 12 and the nozzle body 15, annulus 22 to flow past the nozzle needle seat 18 to the nozzle hole assembly 19 and there are injected substantially under high pressure (rail pressure) standing in the combustion chamber.
  • the axial channels 21 are preferably designed as throttle channels in order to realize a slight throttling of the fuel on the way to the nozzle hole arrangement 19. As a result, the closing speed of the injection valve element 10 is optimized.
  • the entire injection valve element 10 which has a length of more than 100 mm and is accommodated directly in the pressure chamber 6, no low-pressure stage assigned, so that via the return line 8 during operation of the fuel injector. 1 minimized flowing fuel quantity and thereby the efficiency of the fuel injector 1 is optimized.
  • a control chamber 26 is limited, which extends over a radially in the sleeve-shaped portion 24 of the plate member 25 extending inlet throttle 27 with high-pressure fuel the pressure chamber 6 is supplied.
  • the sleeve-shaped section 24 with the control chamber 26 enclosed therein is completely surrounded on the outside by high-pressure fuel, thus protruding into the pressure chamber 6, so that an annular guide gap 28 is comparatively fuel-tight radially between the sleeve-shaped section 24 and the control rod 11 ,
  • the control chamber 26 is connected via a arranged in the plate member 25, drain passage 29 with cavitating discharge throttle 30 with a valve chamber 31, the radially outward of a, adjustable in the axial direction, valve sleeve 32 of a pressure-balanced in the axial direction of the control valve 33 (servo Valve) is limited.
  • fuel can flow into a low-pressure region 34 of the fuel injector 1 and from there to the injector return port 7 when the control valve 33 is open.
  • the valve sleeve 32 formed integrally with an anchor plate 35 is lifted off its control valve seat 36 formed on the plate element 25.
  • an electromagnetic actuator 37 is provided with an electromagnet 38, which cooperates with the armature plate 35 arranged in an armature space 35 and consequently also with the valve sleeve 32.
  • an electromagnetic actuator 37 may also be provided a piezoelectric actuator.
  • valve sleeve 32 When current flows through the electromagnetic actuator 37, the valve sleeve 32 lifts from its arranged on the plate member 25, formed in this embodiment as a flat seat, control valve seat 36 from.
  • the flow cross sections of the inlet throttle 27 and the outlet throttle 30 are matched to one another such that when the control valve 33 is open, a net outflow of fuel (control quantity) from the control chamber 26 via the valve chamber 31 into the low pressure region 34 of the fuel injector 1 and from there flows via the Injektor Weglaufan gleich 7 and the return line 8 into the reservoir 3.
  • the pressure in the control chamber 26 drops rapidly, whereby the injection valve element 10 lifts off from its nozzle needle seat 18, so that fuel can flow out of the pressure chamber 6 through the nozzle hole arrangement 19.
  • the energization of the electromagnetic actuator 37 is interrupted, whereby the valve sleeve 32 is adjusted by means of a control spring 40 which is supported on the armature plate 35 in the drawing plane down to its control valve seat 36.
  • the fuel flowing in through the inlet throttle 27 into the control chamber 26 ensures rapid pressure increase in the control chamber 26 and thus a closing force acting on the injection valve element 10.
  • the resulting closing movement of the injection valve element 10 is assisted by a closing spring 41, which at one end abuts a peripheral collar 42 of the injection valve element 10 and at the other end at the lower in the drawing plane End face 43 of the sleeve-shaped portion 24 of the plate member 25 is supported.
  • a pressure pin 44 is received centrally within the valve sleeve 32. This is based on in-service fuel injector 1 by the pressure in the valve chamber 31 in the axial direction upwards on an injector cover 45 from.
  • the task of the axially adjustable pressure pin 44 is to seal the valve chamber 31 in the axial direction upwards. In its in the drawing plane upper portion of the pressure pin 44 is arranged centrally within the control spring 40.
  • the nozzle needle 12 is made shorter than the control rod 11.
  • the nozzle needle 12 is supported at a right angle to its longitudinal central axis arranged nozzle needle contact surface 46 on a parallel extending control rod contact surface 47.
  • the orientation of the control rod 11 and the nozzle needle 12 to each other in the connection process can be done via the formation of the contact surfaces (nozzle needle contact surface 46 and control rod contact surface 47) and / or via the connecting element 13. 1, the sleeve-shaped connecting element 13 engages around a (lower) connecting portion 48 of the control rod 11 and an (upper) connecting portion 49 of the nozzle needle 12.
  • the connecting portions 48, 49 taper conically on the sides facing away from each other , It can be seen that the connecting element 13 engages in a circumferential groove 50 in the nozzle needle 12.
  • the circumferential groove 50 forms a weakening region 51 of the nozzle needle 12 with little lateral bending stiffness immediately adjacent to the Connecting element 13. This allows a certain elastic deformation of the injection valve element 10, whereby tilting of the injection valve element 10 during operation of the fuel injector 1 is avoided.
  • control rod 11 and the nozzle needle 12 are fixed to each other exclusively via a positive connection achieved by means of the connecting element 13.
  • the connecting element 13 engages behind both the connecting portion 48 of the control rod 11 and the axially immediately adjacent connecting portion 49 of the nozzle needle 12 by the connecting element abuts the conically tapering Endab- sections of the connecting portions 48, 49, the control rod 11 and nozzle needle 12 biased against each other, so that a permanent axial connection force acts on the components of the injection valve element 10.
  • the rotationally symmetrical connecting element 13 is a thin metal sleeve (connecting sleeve) that has been converted from an originally circular-cylindrical shape by magnetic forming into the shape shown, which engages behind the connecting sections 48, 49. Due to the small thickness of the connecting element 13 and the choice of the metallic material, a certain elasticity of the connection between the control rod 11 and the nozzle needle 12 is achieved, which is optimized for the force distribution or force transmission between the control rod 11 and the nozzle needle 12 Control rod 11 in their movement immediately follows, affects.
  • Fig. 2 an alternative embodiment of a fuel Inj ector 1 is shown. The embodiment shown corresponds in its mode of operation to the exemplary embodiment according to FIG. 1, so that only the differences from the embodiment shown in FIG. 1 will be explained below. With regard to similarities, reference is made to the preceding description of the figures and to FIG.
  • a further difference of the fuel injector 1 shown in Fig. 2 to the embodiment shown in Fig. 1 is that the nozzle needle 12 is not guided directly on the nozzle body 15, but on a guide sleeve 54, the nozzle needle 12 in its lower Be - Rich encloses radially on the outside.
  • the guide sleeve 54 is pressed by means of a compression spring 55, which is supported on a (lower) annular shoulder 56 of the nozzle needle 12, in the drawing plane down against an oblique annular surface 57 of the nozzle body 15 radially adjacent to the nozzle needle seat 18.
  • the guide sleeve 54 is located in the annular space 22 radi al between the nozzle body 15 and the nozzle needle 12. Fuel can flow through provided in the guide sleeve 54 radial channels 58 to the nozzle hole assembly 19. In this case, these radial channels 58 can be designed as throttles with preferably a low throttle effect, in order to optimize the closing speed of the injection valve element 10.
  • control rod 11 can be connected on the side facing away from the nozzle needle 12 via a connecting element 13 with a guided in the lower sleeve-shaped portion 24 guide member 59, which then, unlike in Figs. 1 and 2, as formed by the control rod 11 separate component.

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Abstract

The invention relates to a fuel injector (1), particularly a common rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, having a multipart injection valve element (10), comprising a control rod (11) and a jet needle (12) and being adjustable between a closed position and an open position. The invention provides that the control rod (11) and the jet needle (12) are fixed to one another by means of a connection element (13). The invention further relates to a method for the production thereof.

Description

Kraftstoff-Injektor sowie HerstellungsverfahrenFuel injector and manufacturing process
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft einen Kraftstoff-Injektor, insbesondere einen Common-Rail-Injektor, zum Einspritzen von Kraft- Stoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Herstellen eines mehrteiligen, eine Steuerstange und eine Düsennadel umfassenden, Einspritzventilelementes für einen Kraftstoff-Injektor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 12.The invention relates to a fuel injector, in particular a common rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine according to the preamble of claim 1 and a method for producing a multi-part, a control rod and a nozzle needle comprehensive, injection valve element for a fuel injector according to the preamble of claim 12.
Aus der DE 10 2006 012 078 Al ist ein als Common-Rail- Injektor ausgebildeter Kraftstoff-Injektor bekannt, dessen Einspritzventilelement mit Hilfe eines Steuerventils (Ser- vo-Ventil) ansteuerbar ist. Das Einspritzventilelement ist bei dem bekannten Kraftstoff-Injektor zweiteilig ausgeführt, wobei eine eine Steuerkammer begrenzende Steuerstange und eine mit einem Düsennadelsitz zusammenwirkende Düsennadel über einen hydraulischen Übersetzer miteinander wirkverbunden sind. Der bekannte Kraftstoff-Injektor ist ohne eine Niederdruckstufe ausgeführt, sodass die Leckagemenge des Injektors gegenüber anderen bekannten Injektoren deutlich reduziert ist. Nachteilig ist jedoch der komplexe Aufbau der hydraulischen Wirkverbindung zwischen der Steuerstange und der Düsennadel. Offenbarung der Erfindung Technische AufgabeFrom DE 10 2006 012 078 Al a designed as a common rail injector fuel injector is known, the injection valve element by means of a control valve (Servo-valve) can be controlled. The injection valve element is designed in two parts in the known fuel injector, wherein a control chamber limiting control rod and a nozzle needle with a cooperating nozzle needle are operatively connected to each other via a hydraulic booster. The known fuel injector is designed without a low-pressure stage, so that the leakage amount of the injector over other known injectors is significantly reduced. However, a disadvantage is the complex structure of the hydraulic operative connection between the control rod and the nozzle needle. DISCLOSURE OF THE INVENTION Technical Problem
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen einfach aufgebauten Kraftstoff-Injektor mit einem mehrteiligen Einspritzventilelement vorzuschlagen. Ferner besteht die Aufgabe darin, ein Verfahren zum Herstellen eines mehrteiligen Einspritzventilelementes für einen Kraftstoff-Injektor vorzuschlagen .The invention has for its object to provide a simply constructed fuel injector with a multipart injection valve element. Furthermore, the object is to propose a method for producing a multipart injection valve element for a fuel injector.
Technische LösungTechnical solution
Diese Aufgabe wird hinsichtlich des Kraftstoff-Injektors mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und hinsichtlich des Ver- fahrens mit den Merkmalen des Anspruchs 12 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. In den Rahmen der Erfindung fallen sämtliche Kombinationen aus zumindest zwei von in der Beschreibung, den Ansprüchen und/oder den Figuren offenbarten Merkmalen. Zur Vermeidung von Wiederholungen sollen vorrichtungsgemäß offenbarte Merkmale auch als verfahrensgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein. Ebenso sollen verfahrensgemäß offenbarte Merkmale als vorrichtungsgemäß offenbart gelten und beanspruchbar sein.This object is achieved with regard to the fuel injector with the features of claim 1 and with regard to the method with the features of claim 12. Advantageous developments of the invention are specified in the subclaims. All combinations of at least two features disclosed in the description, the claims and / or the figures fall within the scope of the invention. In order to avoid repetition, features disclosed in accordance with the device should also be regarded as disclosed according to the method and be able to be claimed. Likewise, according to the method disclosed features should be considered as device disclosed and claimed claimable.
Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, die Steuerstange und die Düsennadel unter Einsatz mindestens eines Verbindungselementes fest miteinander zu verbinden. Dabei wird an der Verbindungsstelle zwischen Steuerstange und Düsennadel bewusst auf einen hydraulischen Koppler verzichtet, um die Fertigung, insbesondere die Montage, zu vereinfachen und um einen unmittelbaren Gleichlauf zwischen Steuerstange und Düsennadel zu realisieren. Anders ausgedrückt ist bei einem nach dem Konzept der Erfindung ausgebildeten Kraftstoff- Injektor vorgesehen, die Steuerstange und die Düsennadel unter Einsatz mindestens eines Verbindungselementes dauerhaft mechanisch miteinander zu verbinden, um die im Betrieb auftretenden Kräfte unmittelbar übertragen zu können. Der Einsatz eines, insbesondere dünnen, vorzugsweise aus Metall bestehenden, Verbindungselementes hat gegenüber einer unmittelbaren Verbindung aus Steuerstange und Düsennadel den Vorteil, dass eine gewisse Elastizität der Verbindung aus Steuerstange und Düsennadel auf einfache Weise realisiert wird, wodurch insbesondere punktuelle, harte Kraftverläufe im Betrieb des Injektors vermieden werden. Das resultierende, mehrteilige Einspritzventilelement verhält sich im Wesentlichen wie ein einteiliges Einspritzventilelement, er- möglicht es jedoch, beispielsweise durch eine unterschiedliche Materialwahl von Steuerstange und Düsennadel auf die jeweiligen Erfordernisse optimal zu reagieren. So kann die Düsennadel zur Minimierung eines Verschleißes beispielsweise aus einem härteren Material ausgebildet werden, als die Steuerstange. Auch ist eine Ausführungsform realisierbar, bei der die Steuerstange zusätzlich mittels eines Verbindungselementes an einem Führungsbauteil festgelegt ist, das vorzugsweise während der axialen Verstellbewegung in einem Injektorbauteil geführt ist. Bevorzugt handelt es sich bei dem Injektorbauteil um eine Hülse oder einen hülsenförmigen Abschnitt eines Plattenelementes. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform des Kraftstoff-Injektors, bei der dieser ein integriertes Kraftstoff-Speichervolumen aufweist, um hierdurch Einspritztoleranzen bei der Mehrfacheinsprit- zung zu reduzieren. Besonders bevorzugt ist die Verbindungsstelle zwischen Steuerstange und Düsennadel mit dem Verbindungselement unmittelbar in einem derartigen Speichervolumen, also von Hochdruck umgeben, angeordnet und a- xial innerhalb des Speichervolumens verstellbar. Von besonderem Vorteil ist es, dem mehrteiligen Einspritzventilelement, vorzugsweise unmittelbar der Steuerstange, ein oben liegendes Steuerventil (Servo-Ventil) zuzuordnen, mit dem die Steuerstange und damit unmittelbar die Düsennadel ansteuerbar sind. Von besonderem Vorteil ist die Realisierung der Erfindung bei einem Kraftstoff-Injektor, mit einem langen Einspritzventilelement, dessen Gesamtlänge 100 mm überschreitet, da sich gerade hier ein mehrteiliger Aufbau des Einspritzventilelementes anbietet.The invention is based on the idea firmly to connect the control rod and the nozzle needle using at least one connecting element. It is deliberately dispensed with a hydraulic coupler at the junction between the control rod and nozzle needle to simplify the production, in particular the assembly, and to realize a direct synchronization between the control rod and the nozzle needle. In other words, one is designed according to the concept of the invention fuel injector provided to connect the control rod and the nozzle needle using at least one connecting element permanently mechanically together to be able to transmit the forces occurring during operation directly. The use of a, in particular thin, preferably made of metal, connecting element has the advantage over a direct connection of control rod and nozzle needle that a certain elasticity of the connection of control rod and nozzle needle is realized in a simple manner, which in particular punctual, hard force courses in the operation of the Injectors are avoided. The resulting, multi-part injection valve element behaves essentially like a one-piece injection valve element, but makes it possible, for example, to optimally respond to the respective requirements by a different choice of material of the control rod and the nozzle needle. Thus, the nozzle needle to minimize wear, for example, be formed of a harder material than the control rod. Also, an embodiment can be realized, in which the control rod is additionally fixed by means of a connecting element to a guide member, which is preferably performed during the axial adjustment in an injector component. The injector component is preferably a sleeve or a sleeve-shaped section of a plate element. Particularly preferred is an embodiment of the fuel injector in which it has an integrated fuel storage volume, thereby reducing injection tolerances in the Mehrfacheinsprit- tion. Particularly preferably, the connection point between the control rod and the nozzle needle with the connecting element directly in such a storage volume, that is surrounded by high pressure, arranged and a- xial adjustable within the storage volume. It is particularly advantageous to associate with the multipart injection valve element, preferably directly the control rod, an overhead control valve (servo valve) with which the control rod and thus directly the nozzle needle can be actuated. Of particular advantage is the realization of the invention in a fuel injector, with a long injection valve element whose total length exceeds 100 mm, since just here a multi-part structure of the injection valve element offers.
In Weiterbildung der Erfindung ist mit Vorteil vorgesehen, dass das Verbindungselement material- und/oder formschlüssig mit der Steuerstange und/oder der Düsennadel verbunden ist. Dabei kann ein Materialschluss beispielsweise durch Verschweißen des Verbindungselementes mit der Steuerstange und/oder der Düsennadel realisiert werden. Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der das Verbindungselement formschlüssig mit der Steuerstange und/oder der Dü- sennadel durch Einsatz eines sogenannten Magnetumformprozesses verbunden wurde/ist. Besonders bevorzugt wird dabei bewusst auf eine zusätzliche materialschlüssige Verbindung verzichtet. Bei einer Magnetumformung werden durch den Einsatz mindestens einer Magnetspule auf das Verbindungsele- ment, vorzugsweise nach radial innen wirkende, Umformkräfte erzeugt, die eine Verformung des Verbindungselementes bewirken, derart, dass sich das Verbindungselement formschlüssig mit der Steuerstange und/oder der Düsennadel verbindet. Das Festlegen des Verbindungselementes an der Steu- erstange und der Düsennadel durch Magnetumformung hat den großen Vorteil, dass die Umformung berührungslos durchgeführt wird, wodurch punktuelle (unsymmetrische) Verformungen, wie Kerben, etc., wie sie bei mechanischen Formge- bungsverfahren zwangsläufig auftreten, vermieden werden. Bevorzugt wird das Verbindungselement derart verformt, dass es sowohl einen Verbindungsabschnitt der Steuerstange als auch einen Verbindungsabschnitt der Düsennadel hintergreift und somit eine dauerhafte Verbindung zwischen der Steuerstange und der Düsennadel realisiert.In a further development of the invention is advantageously provided that the connecting element material and / or positively connected to the control rod and / or the nozzle needle. In this case, a material closure can be realized for example by welding the connecting element to the control rod and / or the nozzle needle. Of particular advantage is an embodiment in which the connecting element has been positively connected to the control rod and / or the nozzle needle by use of a so-called magnet forming process. It is particularly preferred to deliberately dispense with an additional material connection. In the case of magnet forming, the use of at least one magnet coil generates forming forces on the connecting element, preferably radially inwardly, which cause deformation of the connecting element such that the connecting element positively connects to the control rod and / or the nozzle needle. The fixing of the connecting element on the control rod and the nozzle needle by magnetic forming has the great advantage that the deformation is carried out without contact, as a result of which punctual (asymmetrical) deformations, such as notches, etc., as in the case of mechanical forming inevitably occur. Preferably, the connecting element is deformed such that it engages behind both a connecting portion of the control rod and a connecting portion of the nozzle needle and thus realizes a permanent connection between the control rod and the nozzle needle.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der das Verbindungselement derart angeordnet ist, bzw. der Mag- netumformprozess derart ausgeführt wird/wurde, dass auf dieOf particular advantage is an embodiment in which the connecting element is arranged in such a way, or the magnetic metal forming process is / is carried out in such a way that on the
Steuerstange und die Düsennadel eine axiale AnpresskraftControl rod and the nozzle needle an axial contact force
(Spannkraft) wirkt, die die Steuerstange und die Düsennadel mit Hilfe des Verbindungselementes in Richtung aufeinander zu dauerhaft kraftbeaufschlagt. Insbesondere dann, wenn die axialen Kontaktflächen von Steuerstange und Düsennadel eine gute Rechtwinkligkeit zu den Längsmittelachsen der Steuerstange und der Düsennadel aufweisen, kann hierdurch eine Verbindung von Düsennadel und Steuerstange mit geringem Winkelfehler erzielt werden. Alternativ kann eine Ausrich- tung der Düsennadel und der Steuerstange relativ zueinander unmittelbar über das Verbindungselement erfolgen.(Clamping force) acts, the force applied to the control rod and the nozzle needle by means of the connecting element in the direction of each other to permanently. In particular, when the axial contact surfaces of the control rod and the nozzle needle have a good perpendicular to the longitudinal center axes of the control rod and the nozzle needle, thereby a connection of the nozzle needle and control rod can be achieved with low angular error. Alternatively, an alignment of the nozzle needle and the control rod can take place relative to one another directly via the connecting element.
Von besonderem Vorteil ist eine Ausführungsform, bei der das Verbindungselement als Verbindungshülse ausgebildet ist, die vorzugsweise den Verbindungsbereich aus Steuerstange und Düsennadel radial außen umschließt. Im Hinblick auf eine symmetrische Kraftübertragung ist eine Ausführungsform des Verbindungselementes als rotationssymmetrisches Element bevorzugt. Dabei kann die Verbindungshülse zum Festlegen der Steuerstange an der Düsennadel über die Düsennadel oder die Steuerstange hin zur Verbindungsstelle verschoben werden. Alternativ ist es möglich, sowohl die Düsennadel als auch die Steuerstange in einander entgegen- gesetzte Richtungen in die Verbindungshülse einzuführen und daraufhin die Verbindungshülse, insbesondere durch einen Magnetumformungsprozess, nach radial innen zu verformen und dabei formschlüssig sowohl mit der Steuerstange als auch mit der Düsennadel zu verbinden.Of particular advantage is an embodiment in which the connecting element is designed as a connecting sleeve, which preferably surrounds the connecting region of the control rod and the nozzle needle radially on the outside. With regard to a symmetrical power transmission, an embodiment of the connecting element is preferred as a rotationally symmetric element. In this case, the connecting sleeve for fixing the control rod to the nozzle needle can be moved over the nozzle needle or the control rod towards the connection point. Alternatively, it is possible to connect both the nozzle needle and the control rod in opposite directions. Insert set directions in the connection sleeve and then the connection sleeve, in particular by a Magnetumformungsprozess to deform radially inward while form-fitting to connect both with the control rod and with the nozzle needle.
Um Verspannungen der Düsennadel innerhalb des Kraftstoff- Injektors durch Fertigungsungenauigkeiten zu vermeiden, ist in Weiterbildung der Erfindung mit Vorteil vorgesehen, dass an der Steuerstange und/oder an der Düsennadel ein Schwächungsbereich vorgesehen ist. Bevorzugt handelt es sich dabei um mindestens einen Bereich geringerer seitlicher Biegesteifigkeit, wodurch eine Art Festkörpergelenk gebildet wird, das in gewissen Grenzen eine elastische Verformung der Steuerstange und/oder der Düsennadel bzw. des gebildeten Einspritzventilelementes zulässt. Durch das Vorsehen mindestens eines Schwächungsbereichs an der Steuerstange und/oder der Düsennadel kann die erforderliche Prozessgenauigkeit bei der Verbindungsherstellung reduziert und da- mit die Fertigungskosten weiter minimiert werden. Besonders bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der der mindestens eine Schwächungsbereich axial benachbart zu dem Verbindungselement angeordnet ist. Bevorzugt ist der mindestens eine Schwächungsbereich durch eine am Außenumfang der Steu- erstange oder der Düsennadel vorgesehene Umfangsnut realisiert .In order to avoid tensioning of the nozzle needle within the fuel injector by manufacturing inaccuracies, it is advantageously provided in a further development of the invention that a weakened region is provided on the control rod and / or on the nozzle needle. Preferably, this involves at least one region of lower lateral bending stiffness, whereby a type of solid-body joint is formed, which permits elastic deformation of the control rod and / or the nozzle needle or of the injection valve element formed within certain limits. By providing at least one weakened region on the control rod and / or the nozzle needle, the required process accuracy in the connection production can be reduced and thus the production costs can be further minimized. Particularly preferred is an embodiment in which the at least one weakened region is arranged axially adjacent to the connecting element. The at least one weakening region is preferably realized by a peripheral groove provided on the outer circumference of the control rod or the nozzle needle.
Um ein symmetrisches Strahlbild von einzuspritzendem Kraftstoff zu gewährleisten, ist es erforderlich, die Düsennadel möglichst exakt zu führen. Insbesondere sollte es möglich sein, Ungenauigkeiten der Verbindung aus Steuerstange und Düsennadel auszugleichen, wodurch insgesamt die Toleranzanforderungen an die Verbindung aus Steuerstange und Düsenna- del reduziert werden können. Besonders bevorzugt wird hierzu eine Führungshülse eingesetzt, die die Düsennadel führt. Bevorzugt stützt sich diese Führungshülse über eine Druckfeder an der Düsennadel, insbesondere an einer Schulter der Düsennadel, ab.In order to ensure a symmetrical spray pattern of fuel to be injected, it is necessary to guide the nozzle needle as accurately as possible. In particular, it should be possible to compensate for inaccuracies in the connection between the control rod and the nozzle needle, as a result of which the overall tolerance requirements for the connection between the control rod and the nozzle needle are met. del can be reduced. Particularly preferred for this purpose, a guide sleeve is used, which guides the nozzle needle. Preferably, this guide sleeve is supported via a compression spring on the nozzle needle, in particular on a shoulder of the nozzle needle from.
Um eine möglichst exakte Führung der Düsennadel zu realisieren, ist die Führungshülse bevorzugt im Bereich des freien Endes der Düsennadel angeordnet, also bevorzugt in unmittelbarer Nähe zum Düsennadelsitz . Zumindest sollte gewährleistet sein, dass sich die Führungshülse im Bereich der unteren, d. h. dem Düsennadelsitz zugewandten, Hälfte der Düsennadel befindet, besonders bevorzugt im Bereich des unteren Drittels.In order to realize the most accurate possible guidance of the nozzle needle, the guide sleeve is preferably arranged in the region of the free end of the nozzle needle, that is preferably in the immediate vicinity of the nozzle needle seat. At least it should be ensured that the guide sleeve in the lower, d. H. the nozzle needle seat facing, half of the nozzle needle is, more preferably in the range of the lower third.
Wie eingangs erwähnt, eignet sich die vorgeschlagene Verbindung aus Steuerstange und Düsennadel insbesondere für Injektoren, bei denen das Einspritzventilelement länger als 100 mm ist.As mentioned above, the proposed connection of control rod and nozzle needle is particularly suitable for injectors in which the injection valve element is longer than 100 mm.
Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Kraftstoff- Injektor um einen Injektor ohne Niederdruckstufe, wobei das Verbindungselement, vorzugsweise vollständig, von Hochdruck umgeben in einem integralen KraftstoffSpeicher des Kraft- stoff-Injektors angeordnet ist.The fuel injector is particularly preferably an injector without a low-pressure stage, wherein the connecting element, preferably completely surrounded by high pressure, is arranged in an integral fuel reservoir of the fuel injector.
Die Erfindung führt auch auf ein Verfahren zum Herstellen eines mehrteiligen, eine Steuerstange und eine Düsennadel umfassenden, Einspritzventilelementes. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Steuerstange und die Düsennadel dauerhaft unter Einsatz mindestens eines Verbindungselementes aneinander festgelegt werden. Bevorzugt wird das Verbindungselement dabei mit der Steuerstange und/oder der Düsen- nadel material- und/oder formschlüssig verbunden. Besonders bevorzugt ist es, das Verbindungselement ausschließlich formschlüssig mit der Steuerstange und der Düsennadel, besonders bevorzugt durch Magnetumformung, festzulegen.The invention also leads to a method for producing a multipart injection valve element comprising a control rod and a nozzle needle. According to the invention it is provided that the control rod and the nozzle needle are permanently fixed together using at least one connecting element. The connecting element is preferably connected to the control rod and / or the nozzle Needle material and / or positively connected. It is particularly preferred to fix the connecting element exclusively in a form-fitting manner with the control rod and the nozzle needle, particularly preferably by magnetic forming.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Diese zeigen in:Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawings. These show in:
Fig. 1 einen Kraftstoff-Injektor mit einem zweiteiligen Einspritzventilelement, wobei eine Steuerstange und eine Düsennadel über ein Verbindungselement formschlüssig miteinander verbunden sind und1 shows a fuel injector with a two-part injection valve element, wherein a control rod and a nozzle needle are positively connected to one another via a connecting element and
Fig. 2 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Kraft- stoff-Injektors, bei der das mehrteilige Einspritzventilelement mit Hilfe einer Führungshülse geführt ist.2 shows an alternative embodiment of a fuel injector, in which the multipart injection valve element is guided by means of a guide sleeve.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
In den Figuren sind gleiche Bauteile und Bauteile mit der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet .In the figures, the same components and components with the same function with the same reference numerals.
In Fig. 1 ist ein als Common-Rail-Injektor ausgebildeter Kraftstoff-Injektor 1 zum Einspritzen von Kraftstoff in einen nicht gezeigten Brennraum einer ebenfalls nicht gezeigten Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs dargestellt. Eine Hochdruckpumpe 2 fördert Kraftstoff aus einem Vorratsbehälter 3 in einen Kraftstoff-Hochdruckspeicher 4 (Rail) . In diesem ist Kraftstoff, insbesondere Diesel oder Benzin, unter hohem Druck, von in diesem Ausführungsbeispiel etwa 2000 bar, gespeichert. An den Kraftstoff-HochdruckspeicherIn Fig. 1, designed as a common rail injector fuel injector 1 is shown for injecting fuel into a combustion chamber, not shown, of a likewise not shown internal combustion engine of a motor vehicle. A high pressure pump 2 delivers fuel from a reservoir 3 in a high-pressure fuel storage 4 (Rail). In this fuel, especially diesel or gasoline, under high pressure, of about 2000 bar in this embodiment, stored. To the high-pressure fuel storage
4 ist der Kraftstoff-Injektor 1 neben anderen, nicht gezeigten, Kraftstoff-Inj ektoren über eine Versorgungsleitung4, the fuel injector 1 among other, not shown, fuel Inj ectors via a supply line
5 angeschlossen. Die Versorgungsleitung 5 mündet in einen Druckraum 6 (Hochdruckbereich) des Kraftstoff-Injektors 1, der als Mini-Rail, also als integraler KraftstoffSpeicher, dient. Aus dem Druckraum 6 strömt der Kraftstoff bei einem Einspritzvorgang unmittelbar in den Brennraum der Brennkraftmaschine. Der Kraftstoff-Inj ektor 1 ist über einen Injektorrücklaufanschluss 7 an eine Rücklaufleitung 8 und über diese an den Vorratsbehälter 3 angeschlossen. Über die Rücklaufleitung 8 kann eine später noch zu erläuternde Steuermenge an Kraftstoff von dem Kraftstoff-Injektor 1 zu dem Vorratsbehälter 3 abfließen und von dort aus dem Hochdruckkreislauf wieder zugeführt werden.5 connected. The supply line 5 opens into a pressure chamber 6 (high pressure area) of the fuel injector 1, which serves as a mini-rail, so as an integral fuel storage. From the pressure chamber 6, the fuel flows in an injection process directly into the combustion chamber of the internal combustion engine. The fuel Inj ector 1 is connected via an injector return port 7 to a return line 8 and via this to the reservoir 3. Via the return line 8, a later to be explained control amount of fuel from the fuel injector 1 to flow to the reservoir 3 and are fed from there from the high pressure circuit again.
Innerhalb eines Injektorkörpers 9 ist ein mehrteiliges Einspritzventilelement 10 aufgenommen und in axialer Richtung verstellbar. Das Einspritzventilelement 10 besteht aus einer (oberen) Steuerstange 11 und einer (unteren) Düsennadel 12, wobei die Steuerstange 11 an der Düsennadel 12 über ein hülsenförmiges Verbindungselement 13 festgelegt ist, das formschlüssig an der Steuerstange 11 und der Düsennadel 12 gehalten ist. Die Düsennadel 12 ist an ihrem Außenumfang in einem mittleren Bereich am Innenumfang einer Bohrung 14 in einem axial an den Injektorkörper 9 angrenzenden Düsenkörper 15 geführt. Der Düsenkörper 15 ist mittels einer nicht dargestellten Überwurfmutter mit dem Injektorkörper 9 verspannt . Die Düsennadel 12 des Einspritzventilelementes 10 weist an ihrer Spitze 16 eine Schließfläche 17 auf, mit welcher das Einspritzventilelement 10 in eine dichte Anlage an einem innerhalb des Düsenkörpers 15 ausgebildeten Düsennadelsitz 18 bringbar ist. Wenn das Einspritzventilelement 10, genauer die dem Düsennadelsitz 18 zugewandte Düsennadel 12, am Düsennadelsitz 18 anliegt, d. h., sich in einer Schließstellung befindet, ist der Kraftstoffaustritt aus einer Dü- senlochanordnung 19 gesperrt. Ist das Einspritzventilelement 10 dagegen vom Düsennadelsitz 18 abgehoben, kann Kraftstoff aus dem Düsenraum 6 durch in einem Führungsabschnitt 20 am Außenumfang der Düsennadel 12 durch Anschliffe gebildete Axialkanäle 21 in einen in der Zeichnungsebene unteren, radial zwischen der Düsennadel 12 und dem Düsenkörper 15 ausgebildeten, Ringraum 22 an dem Düsennadelsitz 18 vorbei zur Düsenlochanordnung 19 strömen und dort im Wesentlichen unter Hochdruck (Raildruck) stehend in den Brennraum gespritzt werden. Die Axialkanäle 21 sind bevor- zugt als Drosselkanäle ausgebildet, um eine geringfügige Drosselung des Kraftstoffes auf dem Weg zur Düsenlochanordnung 19 zu realisieren. Hierdurch wird die Schließgeschwindigkeit des Einspritzventilelementes 10 optimiert.Within an injector body 9, a multipart injection valve element 10 is received and adjustable in the axial direction. The injection valve element 10 consists of an (upper) control rod 11 and a (lower) nozzle needle 12, wherein the control rod 11 is fixed to the nozzle needle 12 via a sleeve-shaped connecting element 13 which is held in a form-fitting manner on the control rod 11 and the nozzle needle 12. The nozzle needle 12 is guided on its outer circumference in a central region on the inner periphery of a bore 14 in a nozzle body 15 which is axially adjacent to the injector body 9. The nozzle body 15 is clamped by means of a union nut, not shown, with the injector 9. The nozzle needle 12 of the injection valve element 10 has at its tip 16 a closing surface 17, with which the injection valve element 10 can be brought into a tight contact with a nozzle needle seat 18 formed within the nozzle body 15. When the injection valve element 10, more specifically the nozzle needle 12 facing the nozzle needle seat 18, abuts the nozzle needle seat 18, ie, is in a closed position, the fuel outlet from a nozzle hole arrangement 19 is blocked. If the injection valve element 10, however, lifted off the nozzle needle seat 18, fuel from the nozzle chamber 6 formed by in a guide portion 20 on the outer circumference of the nozzle needle 12 by polished axial channels 21 in a lower plane in the drawing, radially formed between the nozzle needle 12 and the nozzle body 15, annulus 22 to flow past the nozzle needle seat 18 to the nozzle hole assembly 19 and there are injected substantially under high pressure (rail pressure) standing in the combustion chamber. The axial channels 21 are preferably designed as throttle channels in order to realize a slight throttling of the fuel on the way to the nozzle hole arrangement 19. As a result, the closing speed of the injection valve element 10 is optimized.
Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist dem gesamten Einspritzventilelement 10, welches eine Länge von mehr als 100 mm aufweist und unmittelbar in den Druckraum 6 aufgenommen ist, keine Niederdruckstufe zugeordnet, sodass die über den Rücklauf 8 während des Betriebs des Kraftstoff-Injektors 1 abströmende Kraftstoffmenge minimiert und dadurch der Wirkungsgrad des Kraftstoff-Injektors 1 optimiert ist. Von einer oberen Stirnseite 23 der Steuerstange 11 und einem in der Zeichnungsebene unteren, hülsenförmigen Abschnitt 24 eines Plattenelementes 25 wird eine Steuerkammer 26 begrenzt, die über eine radial in dem hülsenförmigen Ab- schnitt 24 des Plattenelementes 25 verlaufende Zulaufdrossel 27 mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff aus dem Druckraum 6 versorgt wird. Der hülsenförmige Abschnitt 24 mit darin eingeschlossener Steuerkammer 26 ist radial außen vollständig von unter Hochdruck stehendem Kraftstoff um- schlössen, ragt also in den Druckraum 6 hinein, sodass ein ringförmiger Führungsspalt 28 radial zwischen dem hülsen- förmigen Abschnitt 24 und der Steuerstange 11 vergleichsweise kraftstoffdicht ist.As is apparent from Fig. 1, the entire injection valve element 10, which has a length of more than 100 mm and is accommodated directly in the pressure chamber 6, no low-pressure stage assigned, so that via the return line 8 during operation of the fuel injector. 1 minimized flowing fuel quantity and thereby the efficiency of the fuel injector 1 is optimized. From an upper end face 23 of the control rod 11 and a lower in the drawing plane, sleeve-shaped portion 24 of a plate member 25, a control chamber 26 is limited, which extends over a radially in the sleeve-shaped portion 24 of the plate member 25 extending inlet throttle 27 with high-pressure fuel the pressure chamber 6 is supplied. The sleeve-shaped section 24 with the control chamber 26 enclosed therein is completely surrounded on the outside by high-pressure fuel, thus protruding into the pressure chamber 6, so that an annular guide gap 28 is comparatively fuel-tight radially between the sleeve-shaped section 24 and the control rod 11 ,
Die Steuerkammer 26 ist über einen, in dem Plattenelement 25 angeordneten, Ablaufkanal 29 mit kavitierender Ablaufdrossel 30 mit einer Ventilkammer 31 verbunden, die radial außen von einer, in axialer Richtung verstellbaren, Ventilhülse 32 eines im geschlossenen Zustand in axialer Richtung druckausgeglichenen Steuerventils 33 (Servo-Ventil) begrenzt ist. Aus der Ventilkammer 31 kann bei geöffnetem Steuerventil 33 Kraftstoff in einen Niederdruckbereich 34 des Kraftstoff-Inj ektors 1 und von dort aus zum Injektorrücklaufanschluss 7 strömen. Bei geöffnetem Steuerventil 23 ist die einstückig mit einer Ankerplatte 35 ausgebildete Ventilhülse 32 von ihrem am Plattenelement 25 ausgebildeten Steuerventilsitz 36 abgehoben. Zum Verstellen der Ventilhülse 32 in der Zeichnungsebene nach oben ist ein elektromagnetischer Aktuator 37 mit einem Elektromagnet 38 vorge- sehen, der mit der in einem Ankerraum 39 angeordneten Ankerplatte 35 und in der Folge auch mit der Ventilhülse 32 zusammenwirkt. Anstelle eines elektromagnetischen Aktuators 37 kann auch ein piezoelektrischer Aktuator vorgesehen werden .The control chamber 26 is connected via a arranged in the plate member 25, drain passage 29 with cavitating discharge throttle 30 with a valve chamber 31, the radially outward of a, adjustable in the axial direction, valve sleeve 32 of a pressure-balanced in the axial direction of the control valve 33 (servo Valve) is limited. From the valve chamber 31, fuel can flow into a low-pressure region 34 of the fuel injector 1 and from there to the injector return port 7 when the control valve 33 is open. When the control valve 23 is open, the valve sleeve 32 formed integrally with an anchor plate 35 is lifted off its control valve seat 36 formed on the plate element 25. For adjusting the valve sleeve 32 in the drawing plane upwards, an electromagnetic actuator 37 is provided with an electromagnet 38, which cooperates with the armature plate 35 arranged in an armature space 35 and consequently also with the valve sleeve 32. Instead of an electromagnetic actuator 37 may also be provided a piezoelectric actuator.
Bei Bestromung des elektromagnetischen Aktuators 37 hebt die Ventilhülse 32 von ihrem am Plattenelement 25 angeordneten, in diesem Ausführungsbeispiel als Flachsitz ausgebildeten, Steuerventilsitz 36 ab. Die Durchflussquerschnitte der Zulaufdrossel 27 und der Ablaufdrossel 30 sind dabei derart aufeinander abgestimmt, dass bei geöffnetem Steuer- ventil 33 ein Nettoabfluss von Kraftstoff (Steuermenge) aus der Steuerkammer 26 über die Ventilkammer 31 in den Niederdruckbereich 34 des Kraftstoff-Injektors 1 und von dort aus über den Injektorrücklaufanschluss 7 und die Rücklaufleitung 8 in den Vorratsbehälter 3 strömt. Hierdurch sinkt der Druck in der Steuerkammer 26 rapide ab, wodurch das Einspritzventilelement 10 von seinem Düsennadelsitz 18 abhebt, sodass Kraftstoff aus dem Druckraum 6 durch die Düsenloch- anordnung 19 ausströmen kann.When current flows through the electromagnetic actuator 37, the valve sleeve 32 lifts from its arranged on the plate member 25, formed in this embodiment as a flat seat, control valve seat 36 from. The flow cross sections of the inlet throttle 27 and the outlet throttle 30 are matched to one another such that when the control valve 33 is open, a net outflow of fuel (control quantity) from the control chamber 26 via the valve chamber 31 into the low pressure region 34 of the fuel injector 1 and from there flows via the Injektorrücklaufanschluss 7 and the return line 8 into the reservoir 3. As a result, the pressure in the control chamber 26 drops rapidly, whereby the injection valve element 10 lifts off from its nozzle needle seat 18, so that fuel can flow out of the pressure chamber 6 through the nozzle hole arrangement 19.
Zum Beenden des Einspritzvorgangs wird die Bestromung des elektromagnetischen Aktuators 37 unterbrochen, wodurch die Ventilhülse 32 mittels einer Steuerfeder 40, die sich auf der Ankerplatte 35 abstützt, in der Zeichnungsebene nach unten auf ihren Steuerventilsitz 36 verstellt wird. Der durch die Zulaufdrossel 27 in die Steuerkammer 26 nachströmende Kraftstoff sorgt für eine schnelle Druckerhöhung in der Steuerkammer 26 und damit für eine auf das Einspritzventilelement 10 wirkende Schließkraft. Die daraus resultierende Schließbewegung des Einspritzventilelementes 10 wird von einer Schließfeder 41 unterstützt, die sich eine- nends an einem Umfangsbund 42 des Einspritzventilelementes 10 und anderenends an der in der Zeichnungsebene unteren Stirnseite 43 des hülsenförmigen Abschnitts 24 des Plattenelementes 25 abstützt.To end the injection process, the energization of the electromagnetic actuator 37 is interrupted, whereby the valve sleeve 32 is adjusted by means of a control spring 40 which is supported on the armature plate 35 in the drawing plane down to its control valve seat 36. The fuel flowing in through the inlet throttle 27 into the control chamber 26 ensures rapid pressure increase in the control chamber 26 and thus a closing force acting on the injection valve element 10. The resulting closing movement of the injection valve element 10 is assisted by a closing spring 41, which at one end abuts a peripheral collar 42 of the injection valve element 10 and at the other end at the lower in the drawing plane End face 43 of the sleeve-shaped portion 24 of the plate member 25 is supported.
Wie sich weiterhin aus Fig. 1 ergibt, ist zentrisch inner- halb der Ventilhülse 32 ein Druckstift 44 aufgenommen. Dieser stützt sich bei in Betrieb befindlichem Kraftstoff- Injektor 1 durch den Druck in der Ventilkammer 31 in axialer Richtung nach oben an einem Injektordeckel 45 ab. Aufgabe des axial verstellbaren Druckstiftes 44 ist es, die Ventilkammer 31 in axialer Richtung nach oben abzudichten. In seinem in der Zeichnungsebene oberen Abschnitt ist der Druckstift 44 zentrisch innerhalb der Steuerfeder 40 angeordnet .As is further apparent from FIG. 1, a pressure pin 44 is received centrally within the valve sleeve 32. This is based on in-service fuel injector 1 by the pressure in the valve chamber 31 in the axial direction upwards on an injector cover 45 from. The task of the axially adjustable pressure pin 44 is to seal the valve chamber 31 in the axial direction upwards. In its in the drawing plane upper portion of the pressure pin 44 is arranged centrally within the control spring 40.
Wie sich aus Fig. 1 ergibt, ist die Düsennadel 12 kürzer ausgeführt als die Steuerstange 11. Die Düsennadel 12 stützt sich mit einer rechtwinklig zu ihrer Längsmittelachse angeordneten Düsennadelkontaktflache 46 an einer parallel dazu verlaufenden Steuerstangenkontaktflache 47 ab. Die Ausrichtung der Steuerstange 11 und der Düsennadel 12 zueinander beim Verbindungsprozess kann über die Ausbildung der Kontaktflächen (Düsennadelkontaktflache 46 und Steuerstangenkontaktflache 47) und/oder über das Verbindungselement 13 erfolgen. Wie weiter aus Fig. 1 zu erkennen ist, umgreift das hülsenförmige Verbindungselement 13 einen (unteren) Verbindungsabschnitt 48 der Steuerstange 11 sowie einen (oberen) Verbindungsabschnitt 49 der Düsennadel 12. Die Verbindungsabschnitte 48, 49 verjüngen sich jeweils auf den voneinander weg weisenden Seiten konisch. Zu erkennen ist, dass das Verbindungselement 13 in eine Umfangsnut 50 in der Düsennadel 12 eingreift. Die Umfangsnut 50 bildet einen Schwächungsbereich 51 der Düsennadel 12 mit geringer seitlicher Biegesteifigkeit unmittelbar benachbart zu dem Verbindungselement 13. Hierdurch wird ein in gewissen Grenzen elastisches Verformen des Einspritzventilelementes 10 ermöglicht, wodurch ein Verkanten des Einspritzventilelementes 10 im Betrieb des Kraftstoff-Injektors 1 vermieden wird.As is apparent from Fig. 1, the nozzle needle 12 is made shorter than the control rod 11. The nozzle needle 12 is supported at a right angle to its longitudinal central axis arranged nozzle needle contact surface 46 on a parallel extending control rod contact surface 47. The orientation of the control rod 11 and the nozzle needle 12 to each other in the connection process can be done via the formation of the contact surfaces (nozzle needle contact surface 46 and control rod contact surface 47) and / or via the connecting element 13. 1, the sleeve-shaped connecting element 13 engages around a (lower) connecting portion 48 of the control rod 11 and an (upper) connecting portion 49 of the nozzle needle 12. The connecting portions 48, 49 taper conically on the sides facing away from each other , It can be seen that the connecting element 13 engages in a circumferential groove 50 in the nozzle needle 12. The circumferential groove 50 forms a weakening region 51 of the nozzle needle 12 with little lateral bending stiffness immediately adjacent to the Connecting element 13. This allows a certain elastic deformation of the injection valve element 10, whereby tilting of the injection valve element 10 during operation of the fuel injector 1 is avoided.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Steuerstange 11 und die Düsennadel 12 ausschließlich über eine mittels des Verbindungselementes 13 erzielte Formschlussverbindung aneinander festgelegt. Dadurch, dass das Verbindungselement 13 sowohl den Verbindungsabschnitt 48 der Steuerstange 11 als auch den axial unmittelbar benachbarten Verbindungsabschnitt 49 der Düsennadel 12 hintergreift, indem das Verbindungselement an den sich konisch verjüngenden Endab- schnitten der Verbindungsabschnitte 48, 49 anliegt, werden die Steuerstange 11 und Düsennadel 12 gegeneinander vorgespannt, sodass eine dauerhafte axiale Verbindungskraft auf die Bauteile des Einspritzventilelementes 10 wirkt.In the embodiment shown, the control rod 11 and the nozzle needle 12 are fixed to each other exclusively via a positive connection achieved by means of the connecting element 13. Characterized in that the connecting element 13 engages behind both the connecting portion 48 of the control rod 11 and the axially immediately adjacent connecting portion 49 of the nozzle needle 12 by the connecting element abuts the conically tapering Endab- sections of the connecting portions 48, 49, the control rod 11 and nozzle needle 12 biased against each other, so that a permanent axial connection force acts on the components of the injection valve element 10.
Bei dem rotationssymmetrischen Verbindungselement 13 handelt es sich um eine dünne Metallhülse (Verbindungshülse) , die aus einer ursprünglich kreiszylindrischen Form durch Magnetumformen in die gezeigte, die Verbindungsabschnitte 48, 49 hintergreifende, Form umgeformt wurde. Durch die ge- ringe Dicke des Verbindungselementes 13 sowie die Wahl des metallischen Werkstoffes wird eine gewisse Elastizität der Verbindung aus Steuerstange 11 und Düsennadel 12 erzielt, was sich optimiert auf den Kraftverlauf bzw. die Kraftübertragung zwischen der Steuerstange 11 und der Düsennadel 12, die der Steuerstange 11 in ihrer Bewegung unmittelbar folgt, auswirkt. In Fig. 2 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel eines Kraftstoff-Inj ektors 1 gezeigt. Das gezeigte Ausführungsbeispiel entspricht in seiner Funktionsweise dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1, sodass im Folgenden im Wesent- liehen nur die Unterschiede zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel erläutert werden. Im Hinblick auf Gemeinsamkeiten wird auf die vorhergehende Figurenbeschreibung sowie auf Fig. 1 verwiesen.The rotationally symmetrical connecting element 13 is a thin metal sleeve (connecting sleeve) that has been converted from an originally circular-cylindrical shape by magnetic forming into the shape shown, which engages behind the connecting sections 48, 49. Due to the small thickness of the connecting element 13 and the choice of the metallic material, a certain elasticity of the connection between the control rod 11 and the nozzle needle 12 is achieved, which is optimized for the force distribution or force transmission between the control rod 11 and the nozzle needle 12 Control rod 11 in their movement immediately follows, affects. In Fig. 2, an alternative embodiment of a fuel Inj ector 1 is shown. The embodiment shown corresponds in its mode of operation to the exemplary embodiment according to FIG. 1, so that only the differences from the embodiment shown in FIG. 1 will be explained below. With regard to similarities, reference is made to the preceding description of the figures and to FIG.
Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 nicht nur benachbart zu dem Verbindungsabschnitt 49 der Düsennadel 12 eine Umfangsnut 50 und damit ein Schwächungsbereich 51 vorgesehen. Auch die Steuerstange 11 umfasst benachbart zu ihrem (unteren) Verbindungsabschnitt 48 eine Umfangsnut 52, die einen weiteren Schwächungsbereich 53 bildet, wodurch die Elastizität des Einspritzventilelementes 10 weiter erhöht wird.In contrast to the embodiment according to FIG. 1, in the exemplary embodiment according to FIG. 2, not only adjacent to the connecting section 49 of the nozzle needle 12, a circumferential groove 50 and thus a weakened region 51 are provided. Also, the control rod 11 adjacent to its (lower) connecting portion 48, a circumferential groove 52 which forms a further weakening region 53, whereby the elasticity of the injection valve element 10 is further increased.
Ein weiterer Unterschied des in Fig. 2 gezeigten Kraftstoff-Injektors 1 zu dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel besteht darin, dass die Düsennadel 12 nicht unmittelbar am Düsenkörper 15 geführt ist, sondern an einer Führungshülse 54, die die Düsennadel 12 in ihrem unteren Be- reich radial außen umschließt. Die Führungshülse 54 wird mittels einer Druckfeder 55, die sich an einer (unteren) Ringschulter 56 der Düsennadel 12 abstützt, in der Zeichnungsebene nach unten gegen eine schräge Ringfläche 57 des Düsenkörpers 15 radial benachbart zum Düsennadelsitz 18 ge- presst. Durch das Vorsehen der Führungshülse 54 im Bereich der Spitze 16 der Düsennadel 12 wird die Düsennadel 12 im Bereich ihres Düsennadelsitzes 18 exakt geführt. Dies gewährleistet wiederum ein symmetrisches Strahlbild trotz möglicher Ungenauigkeiten in dem Verbund aus Steuerstange 11 und Düsennadel 12. Hierdurch können wiederum Toleranzanforderungen an die mittels des Verbindungselementes 13 hergestellte Verbindungen reduziert werden. Wie bereits erläu- tert, können diese Toleranzanforderungen weiter reduziert werden durch das Vorsehen mindestens eines der Schwächungsbereiche 51, 53 mit reduzierter Biegesteifigkeit .A further difference of the fuel injector 1 shown in Fig. 2 to the embodiment shown in Fig. 1 is that the nozzle needle 12 is not guided directly on the nozzle body 15, but on a guide sleeve 54, the nozzle needle 12 in its lower Be - Rich encloses radially on the outside. The guide sleeve 54 is pressed by means of a compression spring 55, which is supported on a (lower) annular shoulder 56 of the nozzle needle 12, in the drawing plane down against an oblique annular surface 57 of the nozzle body 15 radially adjacent to the nozzle needle seat 18. By providing the guide sleeve 54 in the region of the tip 16 of the nozzle needle 12, the nozzle needle 12 is exactly guided in the region of its nozzle needle seat 18. This in turn ensures a symmetrical spray pattern despite possible inaccuracies in the composite of control rod 11 and nozzle needle 12. This in turn tolerance requirements can be reduced to the connections made by means of the connecting element 13. As already explained, these tolerance requirements can be further reduced by providing at least one of the weakened regions 51, 53 with reduced flexural rigidity.
Die Führungshülse 54 befindet sich in dem Ringraum 22 radi- al zwischen dem Düsenkörper 15 und der Düsennadel 12. Kraftstoff kann durch in der Führungshülse 54 vorgesehene Radialkanäle 58 zur Düsenlochanordnung 19 strömen. Dabei können diese Radialkanäle 58 als Drosseln mit vorzugsweise geringer Drosselwirkung ausgebildet werden, um die Schließ- geschwindigkeit des Einspritzventilelementes 10 zu optimieren .The guide sleeve 54 is located in the annular space 22 radi al between the nozzle body 15 and the nozzle needle 12. Fuel can flow through provided in the guide sleeve 54 radial channels 58 to the nozzle hole assembly 19. In this case, these radial channels 58 can be designed as throttles with preferably a low throttle effect, in order to optimize the closing speed of the injection valve element 10.
Bei einer alternativen, nicht gezeigten, Ausführungsform kann die Steuerstange 11 auf der von der Düsennadel 12 ab- gewandten Seite über ein Verbindungselement 13 mit einem im unteren hülsenförmigen Abschnitt 24 geführten Führungsbauteil 59 verbunden werden, das dann, anders als in den Fig. 1 und 2 dargestellt, als von der Steuerstange 11 separates Bauteil ausgebildet ist. In an alternative embodiment, not shown, the control rod 11 can be connected on the side facing away from the nozzle needle 12 via a connecting element 13 with a guided in the lower sleeve-shaped portion 24 guide member 59, which then, unlike in Figs. 1 and 2, as formed by the control rod 11 separate component.

Claims

Ansprüche claims
1. Kraftstoff-Inj ektor, insbesondere Common-Rail- Injektor, zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem mehrteiligen, eine Steuerstange (11) und eine Düsennadel (12) umfassenden, zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung verstellbaren, Einspritzventilelement (10),1. Fuel Inj ector, in particular common rail injector, for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising a multipart, a control rod (11) and a nozzle needle (12), adjustable between a closed position and an open position, injection valve element (10)
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Steuerstange (11) und die Düsennadel (12) mittels eines Verbindungselementes (13) aneinander festgelegt sind.the control rod (11) and the nozzle needle (12) are fixed to one another by means of a connecting element (13).
2. Kraftstoff-Inj ektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (13) material- und/oder formschlüssig mit der Steuerstange (11) und/oder der Düsennadel (12) verbunden ist.2. Fuel Inj ector according to claim 1, characterized in that the connecting element (13) material and / or form-fitting with the control rod (11) and / or the nozzle needle (12) is connected.
3. Kraftstoff-Inj ektor nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (13) durch Magnetumformung und/oder durch Verschweißen an der Steuerstange (11) und/oder der Düsennadel (12) festgelegt ist.3. fuel Inj ector according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the connecting element (13) by magnetic deformation and / or by welding to the control rod (11) and / or the nozzle needle (12) is fixed.
4. Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (13) derart angeordnet ist, dass auf die Steuerstange (11) und die Düsennadel (12) dauerhaft eine axiale Anpresskraft wirkt.4. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized the connecting element (13) is arranged in such a way that an axial contact force permanently acts on the control rod (11) and the nozzle needle (12).
5. Kraftstoff-Inj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (13) als Verbindungshülse ausgebildet ist.5. Fuel Inj ector according to any one of the preceding claims, characterized in that the connecting element (13) is designed as a connecting sleeve.
6. Kraftstoff-Inj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (13) rotationssymmetrisch ausgeformt ist.6. fuel Inj ector according to any one of the preceding claims, characterized in that the connecting element (13) is formed rotationally symmetrical.
7. Kraftstoff-Inj ektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Steuerstange (11) und/oder an der Düsennadel (12), vorzugsweise axial benachbart zu dem Verbindungselement (13), ein, insbesondere von einer Um- fangsnut (50, 52) gebildeter, Schwächungsbereich (51, 53) vorgesehen ist.7. Fuel Inj ector according to any one of the preceding claims, characterized in that on the control rod (11) and / or on the nozzle needle (12), preferably axially adjacent to the connecting element (13), in particular of a circumferential groove (50, 52) formed, weakening region (51, 53) is provided.
8. Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (12) in einer Führungshülse (54) geführt ist. 8. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle needle (12) in a guide sleeve (54) is guided.
9. Kraftstoff-Injektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (54) die Düsennadel (12) im Bereich ihrer einem Düsennadelsitz (18) zugewandten un- teren Düsennadelhälfte, vorzugsweise in einem unteren Düsennadeldrittel, führt.9. Fuel injector according to claim 8, characterized in that the guide sleeve (54) the nozzle needle (12) in the region of a nozzle needle seat (18) facing lower nozzle needle half, preferably in a lower nozzle needle third, leads.
10. Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzventilelement (10) länger als 100 mm ist.10. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the injection valve element (10) is longer than 100 mm.
11. Kraftstoff-Injektor nach einem der vorhergehenden An- sprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Einspritzventilelement (10) keine Niederdruckstufe zugeordnet ist.11. Fuel injector according to one of the preceding claims, characterized in that the injection valve element (10) is associated with no low-pressure stage.
12. Verfahren zum Herstellen eines mehrteiligen, eine Steuerstange (11) und eine Düsennadel (12) umfassenden Einspritzventilelementes (10) für einen Kraftstoff- Injektor (1), vorzugsweise nach einem der vorhergehenden Ansprüche,12. A method for producing a multipart, a control rod (11) and a nozzle needle (12) comprising injection valve element (10) for a fuel injector (1), preferably according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass die Steuerstange (11) und die Düsennadel (12) mittels eines Verbindungselementes (13) aneinander festgelegt werden. the control rod (11) and the nozzle needle (12) are fixed to one another by means of a connecting element (13).
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (13) mit der Steuerstange (11) und/oder der Düsennadel (12) material- und/oder formschlüssig verbunden wird.13. The method according to claim 12, characterized in that the connecting element (13) with the control rod (11) and / or the nozzle needle (12) material and / or positively connected.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (13) durch Verschweißen und/oder Magnetumformung an der Steuerstange (11) und/oder an der Düsennadel (12) festgelegt wird. 14. The method according to any one of claims 12 or 13, characterized in that the connecting element (13) by welding and / or magnet forming on the control rod (11) and / or on the nozzle needle (12) is fixed.
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