WO2012130452A1 - Injection valve - Google Patents

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WO2012130452A1
WO2012130452A1 PCT/EP2012/001379 EP2012001379W WO2012130452A1 WO 2012130452 A1 WO2012130452 A1 WO 2012130452A1 EP 2012001379 W EP2012001379 W EP 2012001379W WO 2012130452 A1 WO2012130452 A1 WO 2012130452A1
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WO
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valve member
coupling element
valve
injection
annular gap
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PCT/EP2012/001379
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Inventor
Raphael FÜCHSLIN
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Fuechslin Raphael
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    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M61/167Means for compensating clearance or thermal expansion

Definitions

  • the present invention relates to an injection valve for fuel injection in a combustion chamber of an internal combustion engine, for example a diesel engine.
  • Such injection valves are used in particular for the intermittent injection of a fuel present in liquid form, for example gasoline or diesel fuel, into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the fuel is provided by a high-pressure pump at a high pressure and injected into the combustion chamber through the injection valve arranged on the combustion chamber, for example a cylinder of a diesel or gasoline engine.
  • the injection process is usually controlled by an electronic engine control.
  • Such an injection valve comprises a housing, which is usually elongated for reasons of the available installation space and in which an elongated valve member is displaceably arranged. By displacing the valve member, an injection port disposed in a valve seat member can be closed or opened. On the housing, a high-pressure fuel port is provided, which communicates via a bore in communication with the injection port. Furthermore, the injection valve comprises an actuator, via a control device, in particular
  • CONFIRMATION COPY the electronic engine control can be controlled, and a typically hydraulic control device, with which the activity of the actuator can be converted into a movement of the valve member.
  • actuators and control devices are known per se and described, for example, in EP 0 976 924 A2 or EP 0 228 578 A1.
  • An injection valve of the type mentioned is disclosed for example in WO 02/086309 AI.
  • the length of the valve member of such an injector is usually much larger than the diameter of the valve member.
  • the large ratio of length to diameter can lead to many disadvantages.
  • long, thin components are more difficult to produce than short, thick components, which leads to higher production costs.
  • an injection valve member is usually subjected to a heat treatment or curing during its processing, which can lead to a disadvantageous for the use delay of the valve member.
  • the needle and the piston rod are rigidly connected by a substantially triangular shaped connecting member in the axial direction, while relative sliding in the radial direction within a slot of the connecting member is possible to absorb misalignment of both axes. An angular error between the needle and the piston rod is not compensated.
  • DE 44 27 378 A1 proposes a common rail injector in which, despite an axial offset between a valve piece and a nozzle needle, a centric introduction of the closing force into the nozzle needle is achieved by an elongated valve piston being moved into a short valve piston and a pressure rod is split, which is tapered at its end facing the valve piston.
  • a fuel injector is described in which a connecting piece is firmly connected both with a valve piston and with a nozzle needle.
  • an injection valve for a fuel injection system of an internal combustion engine wherein in a valve housing, a multi-part valve body with a nozzle needle and a coaxially arranged on this lying overlying valve body part is slidably disposed.
  • the fuel passes from an inlet line via a laterally arranged in the valve housing bore in a nozzle needle adjacent pressure chamber.
  • a fuel-filled damping chamber is provided between the nozzle needle and the overlying valve body part.
  • An operative connection between the nozzle needle and the overlying valve body part can be imparted by a ring element into which the nozzle needle protrudes approximately free of play.
  • An articulated function is exercised by a ring element made of plastic, which is inserted over the two ends of the nozzle needle and the valve body part and together with these forms a tight fit.
  • the damping chamber can be connected via a throttle bore with the pressure chamber.
  • a plastic ring member is not satisfactory in durability due to the chemical, thermal and mechanical conditions prevailing in the injector.
  • a deformation of the ring element is necessary, whereby lateral forces are exerted on the nozzle needle and the overlying valve body part or the respective guides, which lead to friction and wear, which ultimately affects the function of the injection valve.
  • An injection valve according to the invention for fuel injection into a combustion chamber of an internal combustion engine for example an Otto or a diesel engine, comprises a valve housing and a valve member, which is arranged displaceably in the valve housing for opening and closing at least one injection opening in a longitudinal direction.
  • the injection opening can be arranged for injecting the fuel into the combustion chamber and is accompanied by For example, formed by a valve housing associated valve seat member.
  • the valve member is elongated in particular in the longitudinal direction and comprises a plurality of valve member elements arranged one after the other in the longitudinal direction, in particular likewise elongate.
  • at least one valve member element can be designed to open and close the injection opening;
  • at least one valve member element may be provided on which a drive of the valve member engages.
  • the valve member according to the invention further comprises a coupling element for coupling a first valve member element with a second valve member element.
  • the first valve member element can be arranged on the nozzle side of the second or vice versa.
  • the coupling element may be sleeve-shaped and surrounds an end region of the first valve member element such that an annular gap is formed between an outer surface of the end region of the first valve element element and a first inner surface of the coupling element.
  • the coupling element may comprise further elements for connection to the first and the second valve member element.
  • the end region of the first valve member element and a region of the coupling element enclosing the latter can be approximately configured as full or hollow cylinders with a circular cross section, so that the outer surface of the end region of the first valve element element and the first inner surface of the coupling element are approximately circular cylindrical.
  • the annular gap can have a uniform or an uneven width along the circumference of the first valve member element.
  • the injection valve is designed such that the valve member, in particular the coupling element, can be at least partially surrounded by a pressurized fluid. In particular, the valve member is surrounded during operation of the injection valve in the region of the opening of the annular gap of the pressurized fluid.
  • the annular gap is thus dimensioned such that the kinematic coupling of the first and a second valve member element adjacent in the longitudinal direction is maintained at least for this period of time.
  • the annular gap can for this purpose have a width in the micrometer range, for example of a maximum of about 5 ⁇ .
  • the first and the second valve member element are at least as far surrounded by the pressure fluid, so that by the negative pressure in relation to the surrounding pressure of the pressure fluid and possibly taking into account other forces, such as a spring, a corresponding movement of the first and the second valve member is triggered.
  • an operative connection for transmitting the tensile force or the longitudinal movement of the valve member is created, which allows the compensation of the angular error without exerting substantial lateral forces. Due to the hydraulic coupling created in this way, a further connection between the first and the second valve member element is not necessary, in particular, no positive or frictional connection is necessary.
  • an annular gap is present between an outer surface of the end region of the first valve member element and a first inner surface of the coupling element, a compensation of an angular error between a longitudinal axis of the first valve member element and a longitudinal axis of the coupling element and thus in particular a longitudinal axis of the second valve member element is made possible.
  • the clearance ensured by the annular gap makes it possible to tilt the first valve element element relative to the coupling element, without having to apply a force for deforming the coupling element from the guides of the valve element. Since no deflection of the coupling element or the first valve member element necessary to compensate for the angular error are, they can be made of resistant materials of high rigidity, such as steel, in particular hardened steel. As a result, an operative connection between the first and the second valve member element is provided, which allows actuation of the valve member for opening and closing the injection port, however, for example, deformations and guiding errors of the valve member elements can be tolerated.
  • the length of the annular gap measured in the longitudinal direction and the width of the annular gap are dimensioned such that an angular error of at least approximately 2 '(2 arc minutes) can be compensated.
  • This corresponds to a deviation of, for example, about 0.01 mm to a length of 15 mm.
  • the pressure fluid can escape through the annular gap.
  • the pressure force acts for longer periods than the tensile force, it may be provided that the pressure fluid escapes so much from the interior of the coupling element, that the end portion of the first valve member element in contact with an end portion of the second valve member element or a correspondingly formed stop of the coupling element passes. As a result, a secure transmission of the pressure force is possible.
  • the valve member on all sides or practically on all sides of the pressurized fluid umber; at least during the injection process, the valve member is surrounded on all sides or practically on all sides by the pressurized fluid.
  • the valve member when the valve member is surrounded on all sides or practically on all sides by the pressurized fluid, occurs in the execution of an injection process, the situation that within the valve member a Traction acts.
  • the annular gap is dimensioned such that upon application of a tensile force to the valve member in the interior of the coupling element, a negative pressure is formed; the negative pressure is used to transmit the tensile force between the first and second valve member element.
  • valve member can be surrounded on all sides or practically on all sides by the pressure fluid, a particularly simple design is possible; In particular, no pressure-tight sealing of the valve member is required.
  • the first and second valve member members are hydraulic only in the longitudinal direction when a tensile force is applied, i. by the resulting negative pressure, coupled together.
  • a simple manufacture and assembly and an improved compensation of the angular errors are made possible.
  • the annular gap is dimensioned such that upon application of the tensile force to the valve member such a small amount of the pressurized fluid penetrates into the interior of the coupling element, that there is no significant damping of the movement of the valve member.
  • the movement of a nozzle-remote of the first or the second valve member element is thus transferred to a nozzle closer of the two interconnected valve member elements, without substantial relative movement of the two valve member element takes place underneath each other.
  • Such a relative movement would reduce the control of the injection process, in particular the control of the movement of a nozzle needle.
  • the coupling element is preferably designed such that it is deformed under the effect of the negative pressure, so that the width of the annular gap to maintain the negative pressure is reduced.
  • the coupling element can, at least in a partial region which surrounds the end region of the first valve element. limb member encloses, be formed thin-walled. Due to the prevailing in the interior of the coupling element negative pressure compared to the external pressure of the pressure fluid, the coupling element is compressed in the micrometer range, so that the width of the annular gap is reduced and the inflowing amount of the pressurized fluid is reduced. Due to the deformation, the coupling element can even enclose the end region of the first valve member element in a sealing manner under the effect of the negative pressure.
  • the pressurized fluid is pressurized liquid fuel or fuel that can be supplied via a high-pressure connection of the valve housing.
  • the fuel to be injected is used as the pressurized fluid for mediating the coupling between the first and the second valve member element, a particularly simple and safe execution of the injection process is achieved.
  • the injection valve according to the invention is designed as an injection valve of an injection system with a common high-pressure supply.
  • an injection system is characterized by a high-pressure pump which provides the fuel to be injected at a high pressure, for example 100 bar to over 2500 bar, of a plurality of injection valves via a common high-pressure line system.
  • a high-pressure pump which provides the fuel to be injected at a high pressure, for example 100 bar to over 2500 bar, of a plurality of injection valves via a common high-pressure line system.
  • Such injection systems are therefore also referred to as common rail systems.
  • the high-pressure supply of the injection valves in such an injection system is known per se.
  • the injectors effect an intermittent injection of the high pressure fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, the injections typically being controlled by an electronic engine controller.
  • valve member is guided in a central bore of the valve housing and the fuel from the high pressure port through the central bore can be fed to the Einspritzöffhung. Because of that, the fuel In the same space of the valve housing, in which the valve member is arranged, is guided to the injection port, can be ensured in a simple manner that the valve member, in particular the coupling element, is surrounded by pressurized fuel and thereby even when applying a tensile force an operative connection between consists of the first and the second valve member element due to the resulting in the interior of the coupling element due to the tensile force negative pressure.
  • the fact that the valve member and the fuel are guided in a central bore, a simple and inexpensive production is possible.
  • the first inner surface of the coupling element and / or the outer surface of the end region of the first valve member element seen in longitudinal section is formed crowned. Seen spatially, the first inner surface of the coupling element is thus spindle-shaped or the outer surface of the end region of the first valve member element is barrel-shaped.
  • the deviations from a cylindrical, in particular circular cylindrical shape can be dimensioned such that a compensation of angular errors to the desired extent, however, the width of the annular gap, in particular in a central region is sufficiently low to the inflow of pressurized fluid into the interior of the coupling element so far to limit that maintaining a sufficient negative pressure for a time sufficient for actuation of the valve member is ensured or that a sufficiently small amount of fluid penetrates into the interior, so that no significant damping occurs.
  • a compensation of larger angle errors while maintaining the operative connection between the first and a second valve member element can be made possible.
  • the first inner surface of the coupling element and / or the outer surface of the end region of the first valve member member may be formed frusto-conical.
  • a crown may be superimposed in the manner described. This can also equal larger angle error while maintaining the operative connection are made possible.
  • At least one spacer is arranged or can be arranged.
  • the at least one spacer is formed in particular for transmitting a compressive force between the first and the second valve member element.
  • the coupling element is fixedly connected to a second valve member element, for example shrunk or connected by soldering, or formed integrally with the second valve element element, i. integrated with this into a component.
  • the coupling element may enclose an end region of a second valve element element such that an annular gap for compensating an angular error between a longitudinal axis of the second valve element element and a longitudinal axis of the coupling element is formed between an outer surface of the end region of the second valve element element and a second inner surface of the coupling element.
  • the coupling element is connected according to this embodiment, in particular in a corresponding manner with the second valve member element as with the first valve member element.
  • the first and the second valve member element are coupled to each other such that both in the connection of the first and in the connection of the second valve member element with the coupling element, a compensation of an angle error is made possible. This can be compensated for a total of a larger angle error, it can but also a radial offset of the axes of the first and second valve member element are compensated.
  • the valve member comprises more than two valve member elements, which are operatively connected by a plurality of coupling elements.
  • the valve member may comprise a valve member formed as a nozzle needle, which is designed to open and close the injection opening.
  • the valve member has a control part, which can be driven via a control device which can be actuated by means of an actuator. The control part is thus displaced due to the action of the actuator and drives the valve member to its movement in the longitudinal direction.
  • suitable actuators or control devices are known per se.
  • the actuator may have a control unit, such as an electronic engine control, electromagnetically operable valve that controls the flow of pressurized fluid from a control room.
  • the control part When the pressurized fluid flows out of the control chamber, the control part follows, so that the valve member releases the injection opening; On the other hand, when the pressurized fluid fills the control space, the valve member is moved in the reverse direction by a spring for closing the injection port.
  • the valve member may comprise only two valve member elements, namely the valve member element designed as a nozzle needle and the control part, wherein these two valve member elements are in operative connection via a coupling element described above; However, the valve member may also have more than two Ventilgliedele- elements, more than one coupling element of the type described may be present.
  • the coupling element or the coupling elements can or can NEN also integrated into a valve member element, ie be integrally formed with this.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of an embodiment of an injection valve according to the invention.
  • Fig. 2 is an enlarged detail of Fig. 1;
  • FIG. 3 shows an enlarged view in longitudinal section of the geometric relationships on a coupling element according to the embodiment shown in Figures 1 and 2 in a misalignment ..;
  • Fig. 4 is a cross-sectional view taken along the plane D-D shown in Fig. 3;
  • FIG. 5 shows a coupling element according to a further embodiment of the invention in longitudinal section
  • FIG. 6 shows a coupling element according to a further embodiment of the invention, also in longitudinal section; 7 shows a coupling element according to a further embodiment of the invention in longitudinal section; Fig. 8 is a coupling element according to a further embodiment of the invention in longitudinal section.
  • an injection valve comprises a valve housing 18, a valve housing 18 associated with this and a holding member 16 fixedly connected valve seat member 13 and an actuator 1.
  • the valve seat member 13 has an injection port 14; There may also be several injection openings.
  • the injection opening 14 can be closed by a seat part 12a of a valve member El arranged inside the valve housing 18.
  • the valve member El is formed thin and elongated and at least partially disposed in a central bore 17 of the valve housing 18, wherein it is slidably guided in its longitudinal direction; For this purpose, suitable guides may be present (not shown).
  • the valve member El comprises, in addition to the seat part 12a, a spacer part 11a and a control part 8, which are coupled to one another via coupling elements 9a, 9b.
  • the valve housing 18 has a high-pressure fuel connection 10 through which liquid fuel under high pressure is supplied.
  • the high-pressure fuel connection 10 is connected to the central bore 17, through which the fuel reaches the injection opening 14.
  • the valve member El is thus largely surrounded by the fuel under high pressure.
  • actuator 1 is arranged, which may for example comprise an electromagnet.
  • the actuator 1 together with a sealing seat 2, an outlet throttle 3, a control chamber 4, an inlet throttle 5, a spring 6 and an associated spring plate 7, a control device Sl.
  • the end face 21 of the control part 8 limits the effective area of the control chamber 4.
  • the actuator 1 can be caused via an unillustrated control unit to release the sealing seat 2. It can now escape under pressure fuel through the outlet throttle 3 from the control chamber 4, which can flow virtually pressure-free via a symbolically illustrated return line back into a tank 22.
  • control chamber 4 Since the control chamber 4 is connected to the fuel high-pressure connection 10 only via an inlet throttle 5, the pressure in the control chamber 4 drops until the injection valve member E 1, comprising the control part 8, spacer part 11a, seat part 12a and the two coupling elements 9a, 9b, moved out of his seat 15. This fuel is injected into a combustion chamber, not shown in Fig. 1. If the injection is to be terminated, the actuator 1 is caused by the control unit to close the sealing seat 2. Thus, no fuel can escape through the outlet throttle 3 more and the pressure in the control chamber 4 increases. With the help of the spring 6, which is supported with its spring plate 7 on the injection valve member El, this is pressed into its seat 15 and the injection is stopped.
  • the operation of the actuator 1 or the control device Sl is described here only by way of example. There are also known other embodiments of the actuator 1 and the control device Sl for controlling the movement of the valve member El, which can also be used in the context of the present invention.
  • Fig. 2 shows a coupling element 9b, whereby the spacer 1 la and the seat part 12a are operatively connected.
  • the coupling element 9b is at least as firmly connected to the spacer 1 la, that the function of mediating the movement of the spacer I Ia is guaranteed to the seat part 12a.
  • the coupling element 9b could, for example, be shrunk, pressed or soldered onto the spacer part 11a, although other types of connection are also conceivable.
  • the coupling element 9b On the side of the Seat part 12a, the coupling element 9b has an inner surface which is formed as a substantially circular cylindrical annular surface 19a and which encloses with a clearance fit the seat part 12a at its end portion having a substantially circular cylindrical outer surface 24a.
  • annular gap 26 is present between the outer surface 24a and the annular surface 19a thus an annular gap 26 is present.
  • the clearance fit is sufficiently tight or the annular gap 26 sufficiently narrow that at a stroke in the opposite direction to the seat 15 (see Fig. 1) in the interior 20 of the coupling element 9a at least one such negative pressure sets that with the resulting force and if necessary, with a frictional force acting between annular surface 19a and outer surface 24a, the seat part 12a is pulled out of its seat 15.
  • the annular gap 26 may initially be slightly wider than is necessary for a sufficiently long maintenance of the negative pressure.
  • the pressure drop occurring at the beginning of the stroke movement in the interior 20 may be sufficient to deform the coupling element 9b such that the clearance is reduced or the annular gap 26 becomes narrower.
  • the clearance can be sufficiently sealed, so that a sufficient negative pressure is maintained long enough to pull the seat part 12a out of the seat 15 (see Fig. 1).
  • the coupling element 9b is preferably made thin-walled at least in the region of its annular surface 19a.
  • the clearance must be at least so tight that at the start of the stroke movement sufficient for the deformation pressure drop comes about. In Fig.
  • the ideal case is shown, in which the longitudinal axes of the seat part 12a and spacer I Ia match and form a common longitudinal axis 23;
  • the coupling element 9b may also be rotationally symmetrical, so that a longitudinal axis of the coupling element 9b also coincides with the longitudinal axis 23.
  • deviations may arise between the individual axes, which are compensated according to the invention. This will be explained below with reference to FIGS. 3 and 4.
  • Fig. 3 the lower part of the coupling element 9b and the end portion of the seat part 12a, which has the outer surface 24a shown.
  • the spacer 1 la is not shown in Fig. 3.
  • the longitudinal axis of the seat part 12a can be tilted by an angle W1 relative to the longitudinal axis of the coupling element 9b, which here coincides with that of the spacer part 1a.
  • the diameter D1 of the annular surface 19a, ie the inner diameter of the coupling element 9b, and the diameter DO of the outer surface 24a of the end region of the seat part 12a are dimensioned such that an annular gap 26 is formed between the annular surface 19a and the outer surface 24a consists.
  • the width of the annular gap is in a symmetrical arrangement ' ⁇ (Dl -DO).
  • the angular error Wl which can be compensated by the connection between coupling element 9a and seat part 12a, is greater, the greater the width of the annular gap 26 and the shorter the length LI of the clearance between the substantially circular cylindrical annular surface 19a and the outer surface 24a , If the length LI of the annular surface 19a is increased in FIG. 3 for a given diameter DO and given angular error Wl, then the diameter D1 of the annular surface 19a and thus the width of the annular gap 26 must increase in order to obtain the angular error W1 without deformation of the coupling element 9b or 9b of the seat part 12a compensate.
  • Fig. 4 the situation shown in Fig. 3 is shown as a cross section in the plane D-D.
  • the annular gap 26 is unevenly wide over the circumference of the end region of the seat part 12a.
  • S2, S3 measured at two opposing positions (see also Fig. 3):
  • the quantity should in particular be so small that no appreciable damping takes place by means of a liquid cushion formed between the end region of the seat part 12a and the spacer part 11a. This should also apply in particular to the reverse movement following the stroke movement, ie when a pressure force is exerted in the valve member El for closing the injection nozzle 14.
  • the amount of pressure fluid flowing through the annular gap into the inner space 20 of the coupling element 9b per unit of time is approximately proportional to the cube of the width of the annular gap and inversely proportional to the length LI of the clearance fit for a given pressure difference in the simplest case.
  • the combination of the diameter DO, Dl and the length LI is therefore to be chosen so that on the one hand the clearance is tight enough, on the other hand, a compensation of the angular error Wl via an inclined position of the end portion of the seat portion 12a in the annular gap 26 and not or not to a substantial Part of a deformation of the coupling element 9b and the end portion of the seat part 12a, since such a deformation would lead to high side forces on the injection valve member El, which would be problematic for its function.
  • the width of the annular gap 26 and the length LI of the annular surface 19a are selected such that an angular error Wl of at least approximately 2 'is permissible.
  • the coupling element 9b can also be designed such that the coupling element 9b is deformed by the negative pressure arising in the interior 20 during a lifting movement and the width of the annular gap 26 is reduced; With an inner diameter D1 of approximately 4 mm, a wall thickness in the relevant region of the coupling element 9b of approximately 0.4 mm may be suitable for this purpose when using non-hardened steel.
  • the same considerations apply if the coupling element 9b is firmly connected to the seat part 12a and the spacer part 1a is enclosed by the coupling element 9b to form an annular gap.
  • the spacer 1 la may be operatively connected in the same way by a coupling element 9 a with the control part 8, as shown in Figures 3 and 4 for the connection between the seat part 12 a and spacer 1 la.
  • the injection valve member El comprises more than one coupling element, as a whole, a radial offset of the axes of the interconnected elements can be compensated.
  • the coupling element is designed in one piece with a spacer part Ib.
  • the annular surface 19b is therefore formed by the spacer part Ib.
  • a coupling element 9c has two inner surfaces which are each designed as annular surfaces 19c, 19d.
  • the seat part 12a and the spacer 1 lc are articulated with the head pelelement 9c and connected to each other.
  • a larger angle error or a radial offset can be compensated.
  • a spacer 25 can be provided between the spacer part 11a and the seat part 12a, which is enclosed by the coupling element 9b.
  • the spacer may for example consist of hardened steel.
  • FIG. 8 shows a simplified embodiment.
  • the annular surface 19e simultaneously forms the receptacle for the spacer part ld, so that the coupling element 9d has only a single inner diameter.
  • the outer surface 24 b of the end portion of the seat portion 12 b is adapted to the corresponding diameter to form an annular gap 26.

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Abstract

The invention relates to an injection valve for fuel injection in a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising a valve housing (18) and a valve member (E1) arranged therein so as to be displaceable in a longitudinal direction for opening and closing at least one injection opening (14). The valve member has a plurality of valve member elements (8, 11, 1b, 11c, 12a, 12b) arranged one behind the other in the longitudinal direction and also at least one coupling element (9a, 9b, 9c, 9d). The coupling element (9a, 9b, 9c, 9d) encloses an end region of a first valve member element in such a manner that between an outer face (24a, 24b) of the end region of the first valve member element and a first inner face of the coupling element (9a, 9b, 9c, 9d) an annular gap (26) remains to equalise an angle error (W1) between a longitudinal axis of the first valve member element and a longitudinal axis of the coupling element (9a, 9b, 9c, 9d). The valve member (E1), in particular the coupling element (9a, 9b, 9c, 9d), is surrounded at least partially by a pressurised fluid, and the annular gap (26) is dimensioned such that when a tensile force is applied to the valve member (E1) a negative pressure develops in an inner space (20) of the coupling element (9a, 9b, 9c, 9d) for kinematic coupling of the first and a second valve member element.

Description

Einspritzventil  Injector
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einspritzventil zur Brennstoffeinspritzung in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise eines Dieselmotors. The present invention relates to an injection valve for fuel injection in a combustion chamber of an internal combustion engine, for example a diesel engine.
Derartige Einspritzventile dienen insbesondere zur intermittierenden Einspritzung eines in flüssiger Form vorliegenden Brennstoffs, beispielsweise Otto- oder Die- selkraftstoff, in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine. Hierfür wird der Brennstoff von einer Hochdruckpumpe unter einem hohen Druck bereitgestellt und durch das am Brennraum, etwa einem Zylinder eines Diesel- oder Ottomotors, angeordnete Einspritzventil in den Brennraum eingespritzt. Der Einspritzvorgang ist in der Regel durch eine elektronische Motorsteuerung steuerbar. Such injection valves are used in particular for the intermittent injection of a fuel present in liquid form, for example gasoline or diesel fuel, into a combustion chamber of an internal combustion engine. For this purpose, the fuel is provided by a high-pressure pump at a high pressure and injected into the combustion chamber through the injection valve arranged on the combustion chamber, for example a cylinder of a diesel or gasoline engine. The injection process is usually controlled by an electronic engine control.
Ein derartiges Einspritzventil umfasst ein aus Gründen des verfügbaren Bauraums üblicherweise länglich ausgebildetes Gehäuse, in dem ein langerstrecktes Ventilglied verschiebbar angeordnet ist. Durch Verschieben des Ventilglieds kann eine Einspritzöffnung, die in einem Ventilsitzelement angeordnet ist, geschlossen oder geöffnet werden. An dem Gehäuse ist ein Brennstoffhochdruckanschluss vorgesehen, der über eine Bohrung in Verbindung mit der Einspritzöffnung steht. Ferner umfasst das Einspritzventil einen Aktor, der über ein Steuergerät, insbesondere Such an injection valve comprises a housing, which is usually elongated for reasons of the available installation space and in which an elongated valve member is displaceably arranged. By displacing the valve member, an injection port disposed in a valve seat member can be closed or opened. On the housing, a high-pressure fuel port is provided, which communicates via a bore in communication with the injection port. Furthermore, the injection valve comprises an actuator, via a control device, in particular
BESTÄTIGUNGSKOPIE die elektronische Motorsteuerung, angesteuert werden kann, sowie eine typischerweise hydraulische Steuervorrichtung, mit der die Aktivität des Aktors in eine Bewegung des Ventilglieds umgesetzt werden kann. Derartige Aktoren und Steuervorrichtungen sind an sich bekannt und beispielsweise in der EP 0 976 924 A2 oder der EP 0 228 578 AI beschrieben. Ein Einspritzventil der genannten Art wird beispielsweise in WO 02/086309 AI offenbart. CONFIRMATION COPY the electronic engine control, can be controlled, and a typically hydraulic control device, with which the activity of the actuator can be converted into a movement of the valve member. Such actuators and control devices are known per se and described, for example, in EP 0 976 924 A2 or EP 0 228 578 A1. An injection valve of the type mentioned is disclosed for example in WO 02/086309 AI.
Die Länge des Ventilglieds eines derartigen Einspritzventils ist in der Regel weitaus grösser als der Durchmesser des Ventilglieds. Das große Verhältnis von Län- ge zu Durchmesser kann zu vielen Nachteilen führen. So sind lange, dünne Bauteile schwieriger zu fertigen als kurze, dicke Bauteile, was zu höheren Fertigungskosten führt. Außerdem wird ein Einspritzventilglied üblicherweise während seiner Bearbeitung einer Wärmebehandlung bzw. Härtung unterzogen, was zu einem für die Verwendung nachteiligen Verzug des Ventilglieds führen kann. The length of the valve member of such an injector is usually much larger than the diameter of the valve member. The large ratio of length to diameter can lead to many disadvantages. Thus, long, thin components are more difficult to produce than short, thick components, which leads to higher production costs. In addition, an injection valve member is usually subjected to a heat treatment or curing during its processing, which can lead to a disadvantageous for the use delay of the valve member.
Es ist deshalb vorgeschlagen worden, ein Einspritzventilglied mehrteilig auszuführen, wobei im Betrieb die einzelnen Elemente untereinander in Wirkverbindung stehen. Hierdurch wird es außerdem ermöglicht, den hochbeanspruchten Sitz aus einem hochwertigen, teuren Material herzustellen, während der Rest des Ein- spritzventilglieds aus einem kostengünstigen Material gefertigt werden kann. Darüber hinaus ermöglicht eine mehrteilige Ausbildung des Ventilglieds eine modu- lare Ausfuhrung, bei der zumindest einzelne Elemente des Ventilglieds für eine Mehrzahl von Motorentypen verwendet werden können, auch wenn für diese unterschiedliche Längen der Ventilglieder notwendig sind. Hierdurch wird eine Fer- tigung in größeren, kostengünstigeren Losgrößen ermöglicht. It has therefore been proposed to implement an injection valve member in several parts, wherein the individual elements are in operative connection with each other during operation. This also makes it possible to produce the highly stressed seat from a high-quality, expensive material, while the rest of the injection valve member can be made of a cost-effective material. In addition, a multi-part design of the valve member allows a modular execution, in which at least individual elements of the valve member for a plurality of engine types can be used, even if different lengths of the valve members are necessary for this. This makes it possible to produce in larger, more cost-effective batch sizes.
Da auch bei den Elementen eines mehrteilig ausgebildeten Ventilglieds aufgrund einer Wärmebehandlung ein Verzug auftreten kann und außerdem Fertigungsun- genauigkeiten zu einer Nichtparallelität und/oder einem Versatz der Achsen der einzelnen Elemente des Ventilglieds führen können, wäre es wünschenswert, wenn derartige Fehler ohne nachteilige Folgen toleriert werden könnten. In der DE 198 15 892 AI ist eine Kraftstoffeinspritzdüse mit einem Düsenkörper, einer gleitfähig in einem unteren Teil einer Innenbohrung des Düsenkörpers gelagerten Nadel zum Öffnen und Schließen einer Einspritzöffnung und einer gleitfä- hig in einem oberen Teil der Innenbohrung des Düsenkörpers gelagerten Kolben- Stange zum Antreiben der Nadel offenbart. Die Nadel und die Kolbenstange sind durch ein im Wesentlichen dreieckig geformtes Verbindungselement in der Axialrichtung starr verbunden, während ein relatives Gleiten in der Radialrichtung innerhalb eines Schlitzes des Verbindungselements möglich ist, um eine Fehlausrichtung beider Achsen zu absorbieren. Ein Winkelfehler zwischen der Nadel und der Kolbenstange wird nicht ausgeglichen. Since even with the elements of a multi-part valve member due to a heat treatment can occur and also manufacturing inaccuracies can lead to non-parallelism and / or misalignment of the axes of the individual elements of the valve member, it would be desirable if such errors tolerated without adverse consequences could become. In DE 198 15 892 AI a fuel injector with a nozzle body, a slidably mounted in a lower part of an inner bore of the nozzle body needle for opening and closing an injection port and a slidably mounted in an upper part of the inner bore of the nozzle body piston rod to Driving the needle revealed. The needle and the piston rod are rigidly connected by a substantially triangular shaped connecting member in the axial direction, while relative sliding in the radial direction within a slot of the connecting member is possible to absorb misalignment of both axes. An angular error between the needle and the piston rod is not compensated.
Gemäß DE 44 27 378 AI kann ein geringfügiger Versatz der in unterschiedlichen Gehäuseteilen vorgesehenen Führungen der Düsennadel und des Kolbens eines Injektors zur Kraftstoffeinspritzung dadurch kompensiert werden, dass die einan- der zugewandten Endbereiche von Düsennadel und Kolbenstange jeweils einen Einstich aufweisen, in die eine in Längsrichtung geteilte Hülse formschlüssig eingreift. In der DE 100 20 867 AI wird ein Common-Rail-Injektor vorgeschlagen, bei dem trotz eines Achsversatzes zwischen einem Ventilstück und einer Düsennadel eine zentrische Einleitung der Schließkraft in die Düsennadel dadurch er- reicht wird, dass ein langerstreckter Ventilkolben in einen kurzen Ventilkolben und eine Druckstange aufgeteilt ist, die an ihrem dem Ventilkolben zugewandten Ende verjüngt ist. In der US 2010/0065020 AI wird ein Kraftstoffinjektor beschrieben, bei dem ein Verbindungsstück sowohl mit einem Ventilkolben als auch mit einer Düsennadel fest verbunden ist. According to DE 44 27 378 A1, a slight offset of the guides provided in different housing parts of the nozzle needle and the piston of an injector for fuel injection can be compensated for by the fact that the mutually facing end regions of nozzle needle and piston rod each have a recess into which one in the longitudinal direction Split sleeve engages positively. DE 100 20 867 A1 proposes a common rail injector in which, despite an axial offset between a valve piece and a nozzle needle, a centric introduction of the closing force into the nozzle needle is achieved by an elongated valve piston being moved into a short valve piston and a pressure rod is split, which is tapered at its end facing the valve piston. In US 2010/0065020 AI a fuel injector is described in which a connecting piece is firmly connected both with a valve piston and with a nozzle needle.
In der EP 0 685 645 Bl wird ein Einspritzventil für eine Kraftstoffeinspritzanlage einer Brennkraftmaschine beschrieben, wobei in einem Ventilgehäuse ein mehrteiliger Ventilkörper mit einer Düsennadel und einem koaxial zu dieser darüber- liegend angeordneten Ventilkörperteil verschiebbar angeordnet ist. Der Kraftstoff gelangt von einer Zuflussleitung über eine seitlich im Ventilgehäuse angeordnete Bohrung in eine der Düsennadel benachbarte Druckkammer. Um eine Überbelastung der Düsenkuppe des Ventils bei erhöhter Schließgeschwindigkeit zu vermei- den, ist zwischen der Düsennadel und dem darüberliegenden Ventilkörperteil ein mit Kraftstoff gefüllter Dämpfraum vorgesehen. Eine Wirkverbindung zwischen der Düsennadel und dem darüberliegenden Ventilkörperteil kann durch ein Ringelement vermittelt werden, in das die Düsennadel annähernd spielfrei hineinragt. Eine gelenkige Funktion wird durch ein Ringelement aus Kunststoff ausgeübt, das über die beiden Enden der Düsennadel und des Ventilkörperteils gesteckt ist und mit diesen zusammen einen festen Sitz bildet. Der Dämpfraum kann über eine Drosselbohrung mit der Druckkammer verbunden sein. Ein Ringelement aus Kunststoff ist jedoch aufgrund der in dem Einspritzventil herrschenden chemischen, thermischen und mechanischen Bedingungen nicht von befriedigender Haltbarkeit. Ferner ist für die Ausübung der gelenkigen Funktion eine Verformung des Ringelements notwendig, wodurch seitliche Kräfte auf die Düsennadel und das darüberliegende Ventilkörperteil bzw. die betreffenden Füh- rungen ausgeübt werden, die zu Reibung und Verschleiß führen, wodurch letztlich die Funktion des Einspritzventils beeinträchtigt wird. In EP 0 685 645 Bl an injection valve for a fuel injection system of an internal combustion engine is described, wherein in a valve housing, a multi-part valve body with a nozzle needle and a coaxially arranged on this lying overlying valve body part is slidably disposed. The fuel passes from an inlet line via a laterally arranged in the valve housing bore in a nozzle needle adjacent pressure chamber. In order to avoid an overload of the nozzle tip of the valve at an increased closing speed. a fuel-filled damping chamber is provided between the nozzle needle and the overlying valve body part. An operative connection between the nozzle needle and the overlying valve body part can be imparted by a ring element into which the nozzle needle protrudes approximately free of play. An articulated function is exercised by a ring element made of plastic, which is inserted over the two ends of the nozzle needle and the valve body part and together with these forms a tight fit. The damping chamber can be connected via a throttle bore with the pressure chamber. However, a plastic ring member is not satisfactory in durability due to the chemical, thermal and mechanical conditions prevailing in the injector. Further, for the exercise of the articulated function, a deformation of the ring element is necessary, whereby lateral forces are exerted on the nozzle needle and the overlying valve body part or the respective guides, which lead to friction and wear, which ultimately affects the function of the injection valve.
Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Einspritzventil der genannten Art zu schaffen, wobei die genannten Nachteile vermieden werden, das insbesondere unempfindlich gegenüber Winkelfehlern ist. It is therefore an object of the present invention to provide an injection valve of the type mentioned, wherein said disadvantages are avoided, which is particularly insensitive to angular errors.
Diese Aufgabe wird durch ein Einspritzventil gemäß Anspruch 1 gelöst. This object is achieved by an injection valve according to claim 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprü- chen. Advantageous developments of the invention will become apparent from the subclaims.
Ein erfindungsgemäßes Einspritzventil zur Brennstoffeinspritzung in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine, beispielsweise eines Otto- oder eines Dieselmotors, umfasst ein Ventilgehäuse und ein Ventilglied, das in dem Ventil- gehäuse zum Öffnen und Verschließen mindestens einer Einspritzöffnung in einer Längsrichtung verschiebbar angeordnet ist. Die Einspritzöffhung kann zum Einspritzen des Brennstoffs in den Brennraum angeordnet werden und wird bei- spielsweise durch ein dem Ventilgehäuse zugeordnetes Ventilsitzelement gebildet. Das Ventilglied ist insbesondere in der Längsrichtung langerstreckt und umfasst eine Mehrzahl von in der Längsrichtung hintereinander angeordneten, insbesondere ebenfalls langerstreckten Ventilgliedelementen. Von diesen kann zumindest ein Ventilgliedelement zum Öffnen und Verschließen der Einspritzöffnung ausgebildet sein; ferner kann zumindest ein Ventilgliedelement vorgesehen sein, an dem ein Antrieb des Ventilglieds angreift. An injection valve according to the invention for fuel injection into a combustion chamber of an internal combustion engine, for example an Otto or a diesel engine, comprises a valve housing and a valve member, which is arranged displaceably in the valve housing for opening and closing at least one injection opening in a longitudinal direction. The injection opening can be arranged for injecting the fuel into the combustion chamber and is accompanied by For example, formed by a valve housing associated valve seat member. The valve member is elongated in particular in the longitudinal direction and comprises a plurality of valve member elements arranged one after the other in the longitudinal direction, in particular likewise elongate. Of these, at least one valve member element can be designed to open and close the injection opening; Furthermore, at least one valve member element may be provided on which a drive of the valve member engages.
Das Ventilglied umfasst erfindungsgemäß ferner ein Koppelelement zur Kopplung eines ersten Ventilgliedelements mit einem zweiten Ventilgliedelement. Dabei kann das erste Ventilgliedelement düsenseitig des zweiten angeordnet sein oder umgekehrt. Das Koppelelement kann hülsenartig ausgebildet sein und umschließt einen Endbereich des ersten Ventilgliedelements derart, dass zwischen einer Außenfläche des Endbereichs des ersten Ventilgliedelements und einer ersten Innenfläche des Koppelelements ein Ringspalt gebildet wird. Das Koppelelement kann weitere Elemente zur Verbindung mit dem ersten und dem zweiten Ventilgliedelement aufweisen. Der Endbereich des ersten Ventilgliedelements und ein diesen umschließender Bereich des Koppelelements können näherungsweise als Voll- bzw. Hohlzylinder mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sein, so dass die Außenfläche des Endbereichs des ersten Ventilgliedelements und die erste Innenfläche des Koppelelements näherungsweise kreiszylinderförmig sind. Der Ringspalt kann entlang des Umfangs des ersten Ventilgliedelements eine gleichmäßige oder eine ungleichmäßige Breite aufweisen. Das Einspritzventil ist derart ausgebildet, dass das Ventilglied, insbesondere das Koppelelement, zumindest teilweise von einem Druckfluid umgeben werden kann. Insbesondere ist das Ventilglied beim Betrieb des Einspritzventils im Bereich der Öffnung des Ringspalts von dem Druckfluid umgeben. Bei Anlegen einer Zugkraft an das Ventilglied, wodurch das in das Koppelelement hineinragende erste Ventilgliedelement und das zweite Ventilgliedelement, das mit dem Koppelelement auf andere Weise als das erste verbunden sein kann, auseinander gezogen werden, entsteht in einem Innenraum des Koppelelements, in den das erste Ven- tilgliedelement hineinragt und der, abgesehen von dem Ringspalt, verschlossen bzw. abgedichtet ist, ein Unterdruck. Aufgrund des Unterdrucks kann Druckfluid durch den Ringspalt in den Innenraum einströmen. Der Ringspalt ist dabei derart bemessen, dass zumindest für eine Zeitdauer, während derer zur Ausführung einer Einspritzung die Zugkraft wirkt, eine genügend geringe Flüssigkeitsmenge in den Innenraum einströmt, um den Unterdruck im Wesentlichen aufrecht zu erhalten. Der Ringspalt ist also derart bemessen, dass zumindest für diese Zeitdauer die kinematische Kopplung des ersten und eines in der Längsrichtung benachbarten, zweiten Ventilgliedelements aufrecht erhalten bleibt. Der Ringspalt kann hierfür eine Breite im Mikrometerbereich aufweisen, beispielsweise von maximal ca. 5 μπι. Das erste und das zweite Ventilgliedelement sind zumindest soweit von dem Druckfluid umgeben, so dass durch den Unterdruck im Verhältnis zum umgebenden Druck des Druckfluids und ggf. unter Berücksichtigung weiterer Kräfte, etwa einer Feder, eine entsprechende Bewegung des ersten bzw. des zweiten Ventil- gliedelements ausgelöst wird. Hierdurch wird eine Wirkverbindung zur Übertragung der Zugkraft bzw. der Längsbewegung des Ventilglieds geschaffen, die den Ausgleich der Winkelfehler ohne Ausübung wesentlicher Seitenkräfte zulässt. Durch die auf diese Weise geschaffene hydraulische Kopplung ist eine weitere Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilgliedelement nicht not- wendig, insbesondere ist keine formschlüssige oder reibschlüssige Verbindung notwendig. The valve member according to the invention further comprises a coupling element for coupling a first valve member element with a second valve member element. In this case, the first valve member element can be arranged on the nozzle side of the second or vice versa. The coupling element may be sleeve-shaped and surrounds an end region of the first valve member element such that an annular gap is formed between an outer surface of the end region of the first valve element element and a first inner surface of the coupling element. The coupling element may comprise further elements for connection to the first and the second valve member element. The end region of the first valve member element and a region of the coupling element enclosing the latter can be approximately configured as full or hollow cylinders with a circular cross section, so that the outer surface of the end region of the first valve element element and the first inner surface of the coupling element are approximately circular cylindrical. The annular gap can have a uniform or an uneven width along the circumference of the first valve member element. The injection valve is designed such that the valve member, in particular the coupling element, can be at least partially surrounded by a pressurized fluid. In particular, the valve member is surrounded during operation of the injection valve in the region of the opening of the annular gap of the pressurized fluid. Upon application of a tensile force to the valve member, whereby the protruding into the coupling element first valve member element and the second valve member element, which may be connected to the coupling element in other ways than the first, are pulled apart, arises in an interior of the coupling element, in which the first VEN extends tilgliedelement and which, apart from the annular gap, closed or sealed, a negative pressure. Due to the negative pressure pressure fluid can flow through the annular gap in the interior. The annular gap is dimensioned such that at least for a period of time during which the tensile force acts to carry out an injection, a sufficiently small amount of liquid flows into the interior space in order to maintain the negative pressure substantially. The annular gap is thus dimensioned such that the kinematic coupling of the first and a second valve member element adjacent in the longitudinal direction is maintained at least for this period of time. The annular gap can for this purpose have a width in the micrometer range, for example of a maximum of about 5 μπι. The first and the second valve member element are at least as far surrounded by the pressure fluid, so that by the negative pressure in relation to the surrounding pressure of the pressure fluid and possibly taking into account other forces, such as a spring, a corresponding movement of the first and the second valve member member is triggered. As a result, an operative connection for transmitting the tensile force or the longitudinal movement of the valve member is created, which allows the compensation of the angular error without exerting substantial lateral forces. Due to the hydraulic coupling created in this way, a further connection between the first and the second valve member element is not necessary, in particular, no positive or frictional connection is necessary.
Dadurch, dass zwischen einer Außenfläche des Endbereichs des ersten Ventilgliedelements und einer ersten Innenfläche des Koppelelements ein Ringspalt vorhanden ist, wird ein Ausgleich eines Winkelfehlers zwischen einer Längsachse des ersten Ventilgliedelements und einer Längsachse des Koppelelements und damit insbesondere einer Längsachse des zweiten Ventilgliedelements ermöglicht. Insbesondere ermöglicht das durch den Ringspalt gewährleistete Spiel eine Verkippung des ersten Ventilgliedelements gegenüber dem Koppelelement, ohne dass hierfür von den Führungen des Ventilglieds eine Kraft zur Verformung des Koppelelements aufgebracht werden muss. Da zum Ausgleich des Winkelfehlers keine Biegung des Koppelelements oder des ersten Ventilgliedelements notwendig ist, können diese aus beständigen Werkstoffen hoher Steifigkeit, etwa aus Stahl, insbesondere aus gehärtetem Stahl, hergestellt werden. Hierdurch wird eine Wirkverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilgliedelement vermittelt, die eine Betätigung des Ventilglieds zum Öffnen und Verschließen der Einspritz- Öffnung ermöglicht, wobei jedoch beispielsweise Verformungen und Führungsfehler der Ventilgliedelemente toleriert werden können. Characterized in that an annular gap is present between an outer surface of the end region of the first valve member element and a first inner surface of the coupling element, a compensation of an angular error between a longitudinal axis of the first valve member element and a longitudinal axis of the coupling element and thus in particular a longitudinal axis of the second valve member element is made possible. In particular, the clearance ensured by the annular gap makes it possible to tilt the first valve element element relative to the coupling element, without having to apply a force for deforming the coupling element from the guides of the valve element. Since no deflection of the coupling element or the first valve member element necessary to compensate for the angular error are, they can be made of resistant materials of high rigidity, such as steel, in particular hardened steel. As a result, an operative connection between the first and the second valve member element is provided, which allows actuation of the valve member for opening and closing the injection port, however, for example, deformations and guiding errors of the valve member elements can be tolerated.
In bevorzugter Weise sind die in Längsrichtung gemessene Länge des Ringspalts und die Breite des Ringspalts derart bemessen, dass ein Winkelfehler von mindes- tens ca. 2' (2 Bogenminuten) ausgeglichen werden kann. Dies entspricht einer Abweichung von beispielsweise ca. 0,01 mm auf eine Länge von 15 mm. Hierdurch können unter Zugrundelegung von fertigungstechnisch mit üblichen Mitteln erreichbaren Toleranzen die entstehenden Winkelfehler in der Regel kompensiert werden, wodurch eine kostengünstige Fertigung ermöglicht wird. Preferably, the length of the annular gap measured in the longitudinal direction and the width of the annular gap are dimensioned such that an angular error of at least approximately 2 '(2 arc minutes) can be compensated. This corresponds to a deviation of, for example, about 0.01 mm to a length of 15 mm. As a result, based on manufacturing tolerances achievable with conventional means tolerances the resulting angular error can be compensated usually, creating a cost-effective production is possible.
Wenn zum Verschließen der zumindest einen Einspritzöffnung bzw. zum Auslösen einer entsprechenden Beschleunigung eines Ventilgliedelements eine Druckkraft in Längsrichtung auf das Ventilglied wirkt, so kann das Druckfluid durch den Ringspalt entweichen. Insbesondere dann, wenn die Druckkraft während län- gerer Zeiträume als die Zugkraft wirkt, kann es vorgesehen sein, dass das Druckfluid so weitgehend aus dem Innenraum des Koppelelements entweicht, dass der Endbereich des ersten Ventilgliedelements in Berührung mit einem Endbereich des zweiten Ventilgliedelements oder auch mit einem entsprechend ausgebildeten Anschlag des Koppelelements gelangt. Hierdurch wird eine sichere Übertragung der Druckkraft ermöglicht. When a pressure force in the longitudinal direction acts on the valve member for closing the at least one injection opening or for triggering a corresponding acceleration of a valve member element, the pressure fluid can escape through the annular gap. In particular, when the pressure force acts for longer periods than the tensile force, it may be provided that the pressure fluid escapes so much from the interior of the coupling element, that the end portion of the first valve member element in contact with an end portion of the second valve member element or a correspondingly formed stop of the coupling element passes. As a result, a secure transmission of the pressure force is possible.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung ist das Ventilglied allseitig oder praktisch allseitig von dem Druckfluid umgebbar; zumindest während des Einspritzvorgangs ist das Ventilglied allseitig oder praktisch allseitig von dem Druckfluid umgeben. Insbesondere dann, wenn das Ventilglied allseitig oder praktisch allseitig von dem Druckfluid umgeben ist, tritt bei der Ausführung eines Einspritzvorgangs die Situation auf, dass innerhalb des Ventilglieds eine Zugkraft wirkt. Der Ringspalt ist derart bemessen, dass bei Anlegen einer Zugkraft an das Ventilglied im Innenraum des Koppelelements ein Unterdruck ausgebildet wird; der Unterdruck dient zur Übertragung der Zugkraft zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilgliedelement. Somit ist keine weitere Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilgliedelement notwendig, um die bei der Ausfuhrung des Einspritzvorgangs entstehende Zugkraft zu übertragen. Dadurch, dass das Ventilglied allseitig oder praktisch allseitig von dem Druckfluid umgeben werden kann, wird eine besonders einfache Ausführung ermöglicht; insbesondere ist keine druckdichte Abdichtung des Ventilglieds erforderlich. According to a particularly preferred embodiment of the invention, the valve member on all sides or practically on all sides of the pressurized fluid umber; at least during the injection process, the valve member is surrounded on all sides or practically on all sides by the pressurized fluid. In particular, when the valve member is surrounded on all sides or practically on all sides by the pressurized fluid, occurs in the execution of an injection process, the situation that within the valve member a Traction acts. The annular gap is dimensioned such that upon application of a tensile force to the valve member in the interior of the coupling element, a negative pressure is formed; the negative pressure is used to transmit the tensile force between the first and second valve member element. Thus, no further connection between the first and the second valve member element is necessary to transmit the resulting in the execution of the injection process tensile force. The fact that the valve member can be surrounded on all sides or practically on all sides by the pressure fluid, a particularly simple design is possible; In particular, no pressure-tight sealing of the valve member is required.
Vorzugsweise sind das erste und das zweite Ventilgliedelement in Längsrichtung bei Anliegen einer Zugkraft nur hydraulisch, d.h. durch den dabei entstehenden Unterdruck, miteinander gekoppelt. Durch den Wegfall weiterer Verbindungen zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilgliedelement werden eine einfache Fertigung und Montage sowie ein verbesserter Ausgleich der Winkelfehler ermöglicht. Preferably, the first and second valve member members are hydraulic only in the longitudinal direction when a tensile force is applied, i. by the resulting negative pressure, coupled together. By eliminating further connections between the first and the second valve member element a simple manufacture and assembly and an improved compensation of the angular errors are made possible.
In besonders vorteilhafter Weise ist der Ringspalt derart bemessen, dass bei Anlegen der Zugkraft an das Ventilglied eine so geringe Menge des Druckfluids in den Innenraum des Koppelelements eindringt, dass keine wesentliche Dämpfung der Bewegung des Ventilglieds erfolgt. Insbesondere wird somit die Bewegung eines düsenferneren des ersten oder des zweiten Ventilgliedelements auf ein düsennäheres der beiden miteinander verbundenen Ventilgliedelemente übertragen, ohne dass eine wesentliche Relativbewegung der beiden Ventilgliedelement unterei- nander stattfindet. Eine solche Relativbewegung würde die Kontrolle des Einspritzvorgangs, insbesondere die Kontrolle der Bewegung einer Düsennadel, verringern. In a particularly advantageous manner, the annular gap is dimensioned such that upon application of the tensile force to the valve member such a small amount of the pressurized fluid penetrates into the interior of the coupling element, that there is no significant damping of the movement of the valve member. In particular, the movement of a nozzle-remote of the first or the second valve member element is thus transferred to a nozzle closer of the two interconnected valve member elements, without substantial relative movement of the two valve member element takes place underneath each other. Such a relative movement would reduce the control of the injection process, in particular the control of the movement of a nozzle needle.
Das Koppelelement ist in bevorzugter Weise derart ausgebildet, dass es unter der Wirkung des Unterdrucks deformiert wird, so dass die Breite des Ringspalts zur Aufrechterhaltung des Unterdrucks verkleinert wird. Hierfür kann das Koppelelement zumindest in einem Teilbereich, der den Endbereich des ersten Ventil- gliedelements umschließt, dünnwandig ausgebildet sein. Aufgrund des im Innenraum des Koppelelements herrschenden Unterdrucks gegenüber dem außen bestehenden Druck des Druckfluids wird das Koppelelement im Mikrometerbereich komprimiert, so dass die Breite des Ringspalts verkleinert und die nachströmende Menge des Druckfluids verringert wird. Durch die Verformung kann das Koppelelement unter der Wirkung des Unterdrucks den Endbereich des ersten Ventilgliedelements sogar dichtend umschließen. Hierdurch wird die Übertragung einer Hubbewegung des Ventilglieds weiter verbessert. Insbesondere ist das Druckfluid unter Druck stehender flüssiger Brennstoff bzw. Kraftstoff, der über einen Hochdruckanschluss des Ventilgehäuses zuführbar ist. Dadurch, dass der einzuspritzende Brennstoff als Druckfluid zur Vermittlung der Kopplung zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilgliedelement verwendet wird, wird eine besonders einfache und sichere Ausführung des Einspritzvorgangs erreicht. The coupling element is preferably designed such that it is deformed under the effect of the negative pressure, so that the width of the annular gap to maintain the negative pressure is reduced. For this purpose, the coupling element can, at least in a partial region which surrounds the end region of the first valve element. limb member encloses, be formed thin-walled. Due to the prevailing in the interior of the coupling element negative pressure compared to the external pressure of the pressure fluid, the coupling element is compressed in the micrometer range, so that the width of the annular gap is reduced and the inflowing amount of the pressurized fluid is reduced. Due to the deformation, the coupling element can even enclose the end region of the first valve member element in a sealing manner under the effect of the negative pressure. As a result, the transmission of a lifting movement of the valve member is further improved. In particular, the pressurized fluid is pressurized liquid fuel or fuel that can be supplied via a high-pressure connection of the valve housing. Characterized in that the fuel to be injected is used as the pressurized fluid for mediating the coupling between the first and the second valve member element, a particularly simple and safe execution of the injection process is achieved.
In bevorzugter Weise ist das erfindungsgemäße Einspritzventil als Einspritzventil einer Einspritzanlage mit einer gemeinsamen Hochdruckversorgung ausgebildet. Eine derartige Einspritzanlage zeichnet sich durch eine Hochdruckpumpe aus, die den einzuspritzenden Brennstoff unter einem hohen Druck, beispielsweise 100 bar bis über 2500 bar, einer Mehrzahl von Einspritzventilen über ein gemeinsames Hochdruckleitungssystem zur Verfügung stellt. Derartige Einspritzanlagen werden deshalb auch als Common-Rail-Systeme bezeichnet. Die Hochdruckversorgung der Einspritzventile in einer solchen Einspritzanlage ist an sich bekannt. Die Einspritzventile bewirken eine intermittierende Einspritzung des unter hohem Druck bereitgestellten Brennstoffs in den Brennraum eines Verbrennungsmotors, wobei die Einspritzvorgänge in der Regel durch eine elektronische Motorsteuerung gesteuert werden. Weiterhin ist es bevorzugt, dass das Ventilglied in einer zentralen Bohrung des Ventilgehäuses geführt ist und der Brennstoff vom Hochdruckanschluss durch die zentrale Bohrung zur Einspritzöffhung zuführbar ist. Dadurch, dass der Brennstoff in demselben Raum des Ventilgehäuses, in dem das Ventilglied angeordnet ist, zur Einspritzöffnung geführt wird, kann auf einfache Weise sichergestellt werden, dass das Ventilglied, insbesondere das Koppelelement, von unter Druck stehendem Brennstoff umgeben ist und dadurch auch bei Anliegen einer Zugkraft eine Wirkverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilgliedelement aufgrund des im Innenraum des Koppelelements aufgrund der Zugkraft entstehenden Unterdrucks besteht. Dadurch, dass das Ventilglied und der Brennstoff in einer zentralen Bohrung geführt werden, wird eine einfache und kostengünstige Fertigung ermöglicht. Preferably, the injection valve according to the invention is designed as an injection valve of an injection system with a common high-pressure supply. Such an injection system is characterized by a high-pressure pump which provides the fuel to be injected at a high pressure, for example 100 bar to over 2500 bar, of a plurality of injection valves via a common high-pressure line system. Such injection systems are therefore also referred to as common rail systems. The high-pressure supply of the injection valves in such an injection system is known per se. The injectors effect an intermittent injection of the high pressure fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, the injections typically being controlled by an electronic engine controller. Furthermore, it is preferred that the valve member is guided in a central bore of the valve housing and the fuel from the high pressure port through the central bore can be fed to the Einspritzöffhung. Because of that, the fuel In the same space of the valve housing, in which the valve member is arranged, is guided to the injection port, can be ensured in a simple manner that the valve member, in particular the coupling element, is surrounded by pressurized fuel and thereby even when applying a tensile force an operative connection between consists of the first and the second valve member element due to the resulting in the interior of the coupling element due to the tensile force negative pressure. The fact that the valve member and the fuel are guided in a central bore, a simple and inexpensive production is possible.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die erste Innenfläche des Koppelelements und/oder die Außenfläche des Endbereichs des ersten Ventilgliedelements im Längsschnitt gesehen ballig ausgebildet. Räumlich gesehen ist die erste Innenfläche des Koppelelements somit spindelförmig bzw. die Außenfläche des Endbereichs des ersten Ventilgliedelements fassförmig ausgebildet. Dabei können die Abweichungen von einer zylindrischen, insbesondere kreiszylindrischen Form derart bemessen sein, dass ein Ausgleich von Winkelfehlern im gewünschten Maße erfolgt, jedoch die Breite des Ringspalts insbesondere in einem mittleren Bereich ausreichend gering ist, um den Zustrom von Druckfluid in den Innenraum des Koppelelements so weit zu begrenzen, dass eine Aufrechterhaltung eines ausreichenden Unterdrucks für eine zur Betätigung des Ventilglieds ausreichende Zeit gewährleistet ist bzw. dass eine genügend geringe Fluidmenge in den Innenraum eindringt, so dass keine wesentliche Dämpfung auftritt. Hierdurch kann ein Ausgleich größerer Winkelfehler unter Aufrechterhal- hing der Wirkverbindung zwischen dem ersten und einem zweiten Ventilgliedelement ermöglicht werden. According to a preferred embodiment of the invention, the first inner surface of the coupling element and / or the outer surface of the end region of the first valve member element seen in longitudinal section is formed crowned. Seen spatially, the first inner surface of the coupling element is thus spindle-shaped or the outer surface of the end region of the first valve member element is barrel-shaped. The deviations from a cylindrical, in particular circular cylindrical shape can be dimensioned such that a compensation of angular errors to the desired extent, however, the width of the annular gap, in particular in a central region is sufficiently low to the inflow of pressurized fluid into the interior of the coupling element so far to limit that maintaining a sufficient negative pressure for a time sufficient for actuation of the valve member is ensured or that a sufficiently small amount of fluid penetrates into the interior, so that no significant damping occurs. As a result, a compensation of larger angle errors while maintaining the operative connection between the first and a second valve member element can be made possible.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die erste Innenfläche des Koppelelements und/oder die Außenfläche des Endbereichs des ersten Ventil- gliedelements kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Zusätzlich kann in der beschriebenen Weise eine Balligkeit überlagert sein. Auch hierdurch kann ein Aus- gleich größerer Winkelfehler unter Aufrechterhaltung der Wirkverbindung ermöglicht werden. According to a further preferred embodiment, the first inner surface of the coupling element and / or the outer surface of the end region of the first valve member member may be formed frusto-conical. In addition, a crown may be superimposed in the manner described. This can also equal larger angle error while maintaining the operative connection are made possible.
Weiterhin kann es in vorteilhafter Weise vorgesehen sein, dass zwischen dem Endbereich des ersten Ventilgliedelements und einem Endbereich eines zweiten Ventilgliedelements, d.h. in einem Innenraum des Koppelelements, mindestens eine Distanzscheibe angeordnet ist bzw. angeordnet werden kann. Die mindestens eine Distanzscheibe ist insbesondere zur Übertragung einer Druckkraft zwischen dem ersten und dem zweiten Ventilgliedelement ausgebildet. Hierdurch können Längenabweichungen der Ventilgliedelemente ausgeglichen werden. Es kann auch vorgesehen sein, dass entsprechend der Abmessungen und der Zahl der Distanzscheiben unterschiedlich lange Koppelelemente verwendet werden können. Furthermore, it can be advantageously provided that between the end region of the first valve member element and an end region of a second valve member element, i. in an interior of the coupling element, at least one spacer is arranged or can be arranged. The at least one spacer is formed in particular for transmitting a compressive force between the first and the second valve member element. As a result, length deviations of the valve member elements can be compensated. It can also be provided that according to the dimensions and the number of spacers different length coupling elements can be used.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Koppelelement mit einem zweiten Ventilgliedelement fest verbunden, beispielsweise aufgeschrumpft oder durch Löten verbunden, oder mit dem zweiten Ventilgliedelement einstückig ausgebildet, d.h. mit diesem zu einem Bauteil integriert. Hierdurch wird eine besonders einfache, feste und sichere Verbindung zur Übertragung von Zug- und Druckkräften innerhalb des Ventilglieds erzielt. According to one embodiment of the invention, the coupling element is fixedly connected to a second valve member element, for example shrunk or connected by soldering, or formed integrally with the second valve element element, i. integrated with this into a component. As a result, a particularly simple, firm and secure connection for the transmission of tensile and compressive forces within the valve member is achieved.
Alternativ hierzu kann das Koppelelement einen Endbereich eines zweiten Ventilgliedelements derart umschließen, dass zwischen einer Außenfläche des Endbereichs des zweiten Ventilgliedelements und einer zweiten Innenfläche des Koppelelements ein Ringspalt zum Ausgleich eines Winkelfehlers zwischen einer Längsachse des zweiten Ventilgliedelements und einer Längsachse des Koppelelements gebildet wird. Das Koppelelement ist gemäß dieser Ausfuhrungsform insbesondere in entsprechender Weise mit dem zweiten Ventilgliedelement verbunden wie mit dem ersten Ventilgliedelement. Hierdurch werden das erste und das zweite Ventilgliedelement derart miteinander gekoppelt, dass sowohl bei der Verbindung des ersten wie bei der Verbindung des zweiten Ventilgliedelements mit dem Koppelelement ein Ausgleich eines Winkelfehlers ermöglicht wird. Dadurch kann insgesamt ein größerer Winkelfehler ausgeglichen werden, es kann aber auch ein radialer Versatz der Achsen des ersten und des zweiten Ventilgliedelements ausgeglichen werden. Alternatively, the coupling element may enclose an end region of a second valve element element such that an annular gap for compensating an angular error between a longitudinal axis of the second valve element element and a longitudinal axis of the coupling element is formed between an outer surface of the end region of the second valve element element and a second inner surface of the coupling element. The coupling element is connected according to this embodiment, in particular in a corresponding manner with the second valve member element as with the first valve member element. As a result, the first and the second valve member element are coupled to each other such that both in the connection of the first and in the connection of the second valve member element with the coupling element, a compensation of an angle error is made possible. This can be compensated for a total of a larger angle error, it can but also a radial offset of the axes of the first and second valve member element are compensated.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst das Ventilglied mehr als zwei Ventilgliedelemente, die durch eine Mehrzahl an Koppelelementen wirkverbunden sind. Hierdurch ist eine einfachere und kostengünstigere Fertigung als bei Verwendung entsprechend längerer ungeteilter Ventilgliedelemente möglich. Ferner ist hierdurch ein größerer Winkelfehler und insbesondere ein größerer radialer Versatz ausgleichbar. According to a further preferred embodiment of the invention, the valve member comprises more than two valve member elements, which are operatively connected by a plurality of coupling elements. As a result, a simpler and more cost-effective production than when using correspondingly longer undivided valve member elements is possible. Furthermore, a larger angle error and in particular a larger radial offset can be compensated thereby.
Insbesondere kann das Ventilglied ein als Düsennadel ausgebildetes Ventilgliedelement aufweisen, das zum Öffnen und Verschließen der Einspritzöffnung ausgebildet ist. An dem der Düsennadel gegenüberliegenden Ende weist das Ventilglied ein Steuerteil auf, das über eine mittels eines Aktors betätigbare Steuervor- richtung antreibbar ist. Das Steuerteil ist somit aufgrund der Tätigkeit des Aktors verschiebbar und treibt das Ventilglied zu seiner Bewegung in Längsrichtung an. Hierfür geeignete Aktoren bzw. Steuervorrichtungen sind an sich bekannt. Insbesondere kann der Aktor ein von einer Steuereinheit, etwa einer elektronischen Motorsteuerung, elektromagnetisch betätigbares Ventil aufweisen, das den Ablauf von Druckfluid aus einem Steuerraum steuert. Bei einem Ablauf des Druckfluids aus dem Steuerraum folgt das Steuerteil, so dass das Ventilglied die Einspritzöff- nung freigibt; wenn andererseits das Druckfluid den Steuerraum füllt, wird das Ventilglied durch eine Feder zum Verschließen der Einspritzöffnung in die umgekehrte Richtung bewegt. In particular, the valve member may comprise a valve member formed as a nozzle needle, which is designed to open and close the injection opening. At the end opposite the nozzle needle, the valve member has a control part, which can be driven via a control device which can be actuated by means of an actuator. The control part is thus displaced due to the action of the actuator and drives the valve member to its movement in the longitudinal direction. For this purpose, suitable actuators or control devices are known per se. In particular, the actuator may have a control unit, such as an electronic engine control, electromagnetically operable valve that controls the flow of pressurized fluid from a control room. When the pressurized fluid flows out of the control chamber, the control part follows, so that the valve member releases the injection opening; On the other hand, when the pressurized fluid fills the control space, the valve member is moved in the reverse direction by a spring for closing the injection port.
Das Ventilglied kann lediglich zwei Ventilgliedelemente umfassen, nämlich das als Düsennadel ausgebildete Ventilgliedelement und das Steuerteil, wobei diese beiden Ventilgliedelemente über ein oben beschriebenes Koppelelement in Wirk- verbindung stehen; das Ventilglied kann aber auch mehr als zwei Ventilgliedele- mente aufweisen, wobei mehr als ein Koppelelement der beschriebenen Art vorhanden sein kann. Das Koppelelement bzw. die Koppelelemente kann bzw. kön- nen auch in ein Ventilgliedelement integriert, d.h. mit diesem einstückig ausgebildet sein. The valve member may comprise only two valve member elements, namely the valve member element designed as a nozzle needle and the control part, wherein these two valve member elements are in operative connection via a coupling element described above; However, the valve member may also have more than two Ventilgliedele- elements, more than one coupling element of the type described may be present. The coupling element or the coupling elements can or can NEN also integrated into a valve member element, ie be integrally formed with this.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung gehen aus der prioritätsbegründenden Patentanmeldung DE 10 201 1 015 753.0 hervor, die durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird. Further embodiments of the invention are evident from the priority-based patent application DE 10 201 1015 753.0, which is incorporated by reference in the present application.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnung. Es zei- gen in schematischer Darstellung: Further aspects of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and the accompanying drawings. It shows in a schematic representation:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Einspritzventils; Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 ; 1 shows a longitudinal section of an embodiment of an injection valve according to the invention. Fig. 2 is an enlarged detail of Fig. 1;
Fig. 3 in vergrößerter Darstellung im Längsschnitt die geometrischen Verhältnisse an einem Koppelelement gemäß der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform bei einer Schiefstellung; 3 shows an enlarged view in longitudinal section of the geometric relationships on a coupling element according to the embodiment shown in Figures 1 and 2 in a misalignment ..;
Fig. 4 eine Querschnittsansicht entlang der in Fig. 3 gezeigten Ebene D-D; Fig. 4 is a cross-sectional view taken along the plane D-D shown in Fig. 3;
Fig. 5 ein Koppelelement gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt; 5 shows a coupling element according to a further embodiment of the invention in longitudinal section;
Fig. 6 ein Koppelelement gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, ebenfalls im Längsschnitt; Fig. 7 ein Koppelelement gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt; Fig. 8 ein Koppelelement gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt. 6 shows a coupling element according to a further embodiment of the invention, also in longitudinal section; 7 shows a coupling element according to a further embodiment of the invention in longitudinal section; Fig. 8 is a coupling element according to a further embodiment of the invention in longitudinal section.
Beim in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel der Erfindung umfasst ein Einspritzventil ein Ventilgehäuse 18, ein dem Ventilgehäuse 18 zugeordnetes und mit diesem über ein Halteteil 16 fest verbundenes Ventilsitzelement 13 und einen Aktor 1. Das Ventilsitzelement 13 weist eine Einspritzöffnung 14 auf; es können auch mehrere Einspritzöffnungen vorhanden sein. Die Einspritzöffnung 14 kann durch ein Sitzteil 12a eines innerhalb des Ventilgehäuses 18 angeordneten Ventilglieds El verschlossen werden. Das Ventilglied El ist dünn und langerstreckt ausgebildet und zumindest zum Teil in einer zentralen Bohrung 17 des Ventilgehäuses 18 angeordnet, worin es in seiner Längsrichtung verschiebbar geführt ist; hierfür können geeignete Führungen vorhanden sein (nicht dargestellt). Das Ventilglied El umfasst neben dem Sitzteil 12a ein Distanzteil I Ia und ein Steuerteil 8, die über Koppelelemente 9a, 9b miteinander gekoppelt sind. Das Sitzteil 12a, das Distanzteil I Ia und das Steuerteil 8 können beispielsweise jeweils einen Durchmesser von ca. 4 mm aufweisen und aneinandergereiht eine Gesamtlänge des Ventilglieds El von ca. 130 mm ergeben. Das Ventilgehäuse 18 verfügt über einen Brennstoffhochdruckanschluss 10, über den unter hohem Druck stehender flüssiger Brennstoff zugeführt wird. Der Brennstoffhochdruckanschluss 10 ist mit der zentralen Bohrung 17 verbunden, durch die der Brennstoff bis zur Einspritzöffnung 14 gelangt. Das Ventilglied El ist somit weitgehend von dem unter hohem Druck stehenden Brennstoff umgeben. In the embodiment of the invention shown in Fig. 1, an injection valve comprises a valve housing 18, a valve housing 18 associated with this and a holding member 16 fixedly connected valve seat member 13 and an actuator 1. The valve seat member 13 has an injection port 14; There may also be several injection openings. The injection opening 14 can be closed by a seat part 12a of a valve member El arranged inside the valve housing 18. The valve member El is formed thin and elongated and at least partially disposed in a central bore 17 of the valve housing 18, wherein it is slidably guided in its longitudinal direction; For this purpose, suitable guides may be present (not shown). The valve member El comprises, in addition to the seat part 12a, a spacer part 11a and a control part 8, which are coupled to one another via coupling elements 9a, 9b. The seat part 12a, the spacer I Ia and the control part 8, for example, each have a diameter of about 4 mm and strung together give a total length of the valve member El of about 130 mm. The valve housing 18 has a high-pressure fuel connection 10 through which liquid fuel under high pressure is supplied. The high-pressure fuel connection 10 is connected to the central bore 17, through which the fuel reaches the injection opening 14. The valve member El is thus largely surrounded by the fuel under high pressure.
An demjenigen Ende des Ventilgehäuses 18, welches dem Ventilsitzelement 13 gegenüberliegt, ist ein in Fig. 1 nicht im Einzelnen dargestellter Aktor 1 angeordnet, der beispielsweise einen Elektromagneten umfassen kann. Der Aktor 1 bildet zusammen mit einem Dichtsitz 2, einer Ablaufdrossel 3, einem Steuerraum 4, einer Zulaufdrossel 5, einer Feder 6 und einem dazugehörendem Federteller 7 eine Steuervorrichtung Sl . Die Stirnfläche 21 des Steuerteils 8 begrenzt als Wirkfläche den Steuerraum 4. Der Aktor 1 kann über ein nicht dargestelltes Steuergerät dazu veranlasst werden, den Dichtsitz 2 freizugeben. Es kann nun unter Druck stehender Brennstoff durch die Ablaufdrossel 3 aus dem Steuerraum 4 entweichen, der praktisch druckfrei über eine symbolisch dargestellte Rücklaufleitung zurück in einen Tank 22 fließen kann. Da der Steuerraum 4 nur über eine Zulaufdrossel 5 mit dem Brennstoff- hochdruckanschluss 10 verbunden ist, sinkt der Druck im Steuerraum 4, bis sich das Einspritzventilglied El, bestehend aus Steuerteil 8, Distanzteil I Ia, Sitzteil 12a und den beiden Koppelelementen 9a, 9b, aus seinem Sitz 15 bewegt. Damit wird Brennstoff in einen in Fig. 1 nicht dargestellten Brennraum eingespritzt. Soll die Einspritzung beendet werden, wird der Aktor 1 über das Steuergerät veranlasst, den Dichtsitz 2 zu verschließen. Somit kann kein Brennstoff über die Ablaufdrossel 3 mehr entweichen und der Druck im Steuerraum 4 steigt. Mit Hilfe der Feder 6, welche sich mit ihrem Federteller 7 auf dem Einspritzventilglied El abstützt, wird dieses in seinen Sitz 15 gedrückt und die Einspritzung wird beendet. At that end of the valve housing 18, which is opposite to the valve seat member 13, a not shown in Fig. 1 in detail actuator 1 is arranged, which may for example comprise an electromagnet. The actuator 1, together with a sealing seat 2, an outlet throttle 3, a control chamber 4, an inlet throttle 5, a spring 6 and an associated spring plate 7, a control device Sl. The end face 21 of the control part 8 limits the effective area of the control chamber 4. The actuator 1 can be caused via an unillustrated control unit to release the sealing seat 2. It can now escape under pressure fuel through the outlet throttle 3 from the control chamber 4, which can flow virtually pressure-free via a symbolically illustrated return line back into a tank 22. Since the control chamber 4 is connected to the fuel high-pressure connection 10 only via an inlet throttle 5, the pressure in the control chamber 4 drops until the injection valve member E 1, comprising the control part 8, spacer part 11a, seat part 12a and the two coupling elements 9a, 9b, moved out of his seat 15. This fuel is injected into a combustion chamber, not shown in Fig. 1. If the injection is to be terminated, the actuator 1 is caused by the control unit to close the sealing seat 2. Thus, no fuel can escape through the outlet throttle 3 more and the pressure in the control chamber 4 increases. With the help of the spring 6, which is supported with its spring plate 7 on the injection valve member El, this is pressed into its seat 15 and the injection is stopped.
Die Funktionsweise des Aktors 1 bzw. der Steuervorrichtung Sl ist hier nur exemplarisch beschrieben. Es sind auch andere Ausführungsformen des Aktors 1 bzw. der Steuervorrichtung Sl zur Ansteuerung der Bewegung des Ventilglieds El bekannt, die ebenso im Rahmen der vorliegenden Erfindung verwendet wer- den können. The operation of the actuator 1 or the control device Sl is described here only by way of example. There are also known other embodiments of the actuator 1 and the control device Sl for controlling the movement of the valve member El, which can also be used in the context of the present invention.
Fig. 2 zeigt ein Koppelelement 9b, wodurch das Distanzteil 1 la und das Sitzteil 12a wirkverbunden sind. Das Koppelelement 9b ist mindestens so fest mit dem Distanzteil 1 la verbunden, dass die Funktion zur Vermittlung der Bewegung vom Distanzteil I Ia zum Sitzteil 12a gewährleistet ist. Das Koppelelement 9b könnte beispielsweise auf dem Distanzteil I Ia aufgeschrumpft, aufgepresst oder aufgelötet sein, wobei auch andere Verbindungsarten denkbar sind. Auf der Seite des Sitzteils 12a besitzt das Koppelelement 9b eine Innenfläche, die als im Wesentlichen kreiszylindrische Ringfläche 19a ausgebildet ist und die mit einer Spielpassung das Sitzteil 12a an seinem Endbereich, der eine im Wesentlichen kreiszylindrische Außenfläche 24a aufweist, umschließt. Zwischen der Außenfläche 24a und der Ringfläche 19a ist somit ein Ringspalt 26 vorhanden. Die Spielpassung ist so hinreichend dichtend bzw. der Ringspalt 26 hinreichend eng, dass sich bei einer Hubbewegung in Gegenrichtung zum Sitz 15 (s. Fig. 1) im Innenraum 20 des Koppelelements 9a mindestens ein solcher Unterdruck einstellt, dass mit der daraus resultierenden Kraft und allenfalls mit einer zwischen Ringfläche 19a und Außenfläche 24a wirkenden Reibkraft das Sitzteil 12a aus seinem Sitz 15 gezogen wird. Fig. 2 shows a coupling element 9b, whereby the spacer 1 la and the seat part 12a are operatively connected. The coupling element 9b is at least as firmly connected to the spacer 1 la, that the function of mediating the movement of the spacer I Ia is guaranteed to the seat part 12a. The coupling element 9b could, for example, be shrunk, pressed or soldered onto the spacer part 11a, although other types of connection are also conceivable. On the side of the Seat part 12a, the coupling element 9b has an inner surface which is formed as a substantially circular cylindrical annular surface 19a and which encloses with a clearance fit the seat part 12a at its end portion having a substantially circular cylindrical outer surface 24a. Between the outer surface 24a and the annular surface 19a thus an annular gap 26 is present. The clearance fit is sufficiently tight or the annular gap 26 sufficiently narrow that at a stroke in the opposite direction to the seat 15 (see Fig. 1) in the interior 20 of the coupling element 9a at least one such negative pressure sets that with the resulting force and if necessary, with a frictional force acting between annular surface 19a and outer surface 24a, the seat part 12a is pulled out of its seat 15.
Der Ringspalt 26 kann zunächst etwas breiter sein als für eine ausreichend lange Aufrechterhaltung des Unterdrucks notwendig ist. Der beim Beginn der Hubbe- wegung im Innenraum 20 zustande kommende Druckabfall kann ausreichen, um das Koppelelement 9b so zu verformen, dass sich die Spielpassung verkleinert bzw. der Ringspalt 26 enger wird. Hierdurch kann die Spielpassung hinreichend dichtend werden, so dass ein ausreichender Unterdruck genügend lange erhalten bleibt, um das Sitzteil 12a aus dem Sitz 15 (s. Fig. 1) zu ziehen. Vorzugsweise ist hierfür das Koppelelement 9b zumindest im Bereich seiner Ringfläche 19a dünnwandig ausgeführt. Die Spielpassung muss aber mindestens so eng sein, das beim Start der Hubbewegung ein für die Verformung ausreichender Druckabfall zustande kommt. In Fig. 2 ist der Idealfall dargestellt, in dem die Längsachsen von Sitzteil 12a und Distanzteil I Ia übereinstimmen und eine gemeinsame Längsachse 23 bilden; das Koppelelement 9b kann ebenfalls rotationssymmetrisch ausgebildet sein, so dass eine Längsachse des Koppelelements 9b ebenfalls mit der Längsachse 23 zusammenfällt. Beispielsweise durch Ungenauigkeiten der Fertigung der Ventilglied- elemente 8, I Ia, 12a oder des Ventilgehäuses 18 können jedoch Abweichungen zwischen den einzelnen Achsen entstehen, die erfindungsgemäß ausgeglichen werden. Dies wird im Folgenden anhand der Figuren 3 und 4 erläutert. In Fig. 3 ist der untere Teil des Koppelelements 9b und der Endbereich des Sitzteils 12a, der die Außenfläche 24a aufweist, dargestellt. Das Distanzteil 1 la ist in Fig. 3 nicht gezeigt. Wie in Fig. 3 gezeigt, kann die Längsachse des Sitzteils 12a gegenüber der Längsachse des Koppelelements 9b, die hier mit der des Distanzteils 1 la übereinstimmt, um einen Winkel Wl verkippt sein. Wie in Fig. 3 nichtmaßstäblich dargestellt, sind der Durchmesser Dl der Ringfläche 19a, d.h. der Innendurchmesser des Koppelelements 9b, und der Durchmesser DO der Außenfläche 24a des Endbereichs des Sitzteils 12a so bemessen, dass zwischen der Ringfläche 19a und der Außenfläche 24a ein Ringspalt 26 besteht. Die Breite des Ringspalts beträgt bei symmetrischer Anordnung 'Λ (Dl -DO). The annular gap 26 may initially be slightly wider than is necessary for a sufficiently long maintenance of the negative pressure. The pressure drop occurring at the beginning of the stroke movement in the interior 20 may be sufficient to deform the coupling element 9b such that the clearance is reduced or the annular gap 26 becomes narrower. As a result, the clearance can be sufficiently sealed, so that a sufficient negative pressure is maintained long enough to pull the seat part 12a out of the seat 15 (see Fig. 1). For this purpose, the coupling element 9b is preferably made thin-walled at least in the region of its annular surface 19a. However, the clearance must be at least so tight that at the start of the stroke movement sufficient for the deformation pressure drop comes about. In Fig. 2, the ideal case is shown, in which the longitudinal axes of the seat part 12a and spacer I Ia match and form a common longitudinal axis 23; The coupling element 9b may also be rotationally symmetrical, so that a longitudinal axis of the coupling element 9b also coincides with the longitudinal axis 23. However, for example due to inaccuracies in the manufacture of the valve member elements 8, 11a, 12a or of the valve housing 18, deviations may arise between the individual axes, which are compensated according to the invention. This will be explained below with reference to FIGS. 3 and 4. In Fig. 3, the lower part of the coupling element 9b and the end portion of the seat part 12a, which has the outer surface 24a shown. The spacer 1 la is not shown in Fig. 3. As shown in FIG. 3, the longitudinal axis of the seat part 12a can be tilted by an angle W1 relative to the longitudinal axis of the coupling element 9b, which here coincides with that of the spacer part 1a. As shown not to scale in FIG. 3, the diameter D1 of the annular surface 19a, ie the inner diameter of the coupling element 9b, and the diameter DO of the outer surface 24a of the end region of the seat part 12a are dimensioned such that an annular gap 26 is formed between the annular surface 19a and the outer surface 24a consists. The width of the annular gap is in a symmetrical arrangement 'Λ (Dl -DO).
Der Winkelfehler Wl , der durch die Verbindung zwischen Koppelelement 9a und Sitzteil 12a ausgeglichen werden kann, ist umso größer, je größer die Breite des Ringspalts 26 ist und je kürzer die Länge LI der Spielpassung zwischen der im wesentlichen kreiszylindrischen Ringfläche 19a und der Außenfläche 24a ist. Wird in Fig. 3 bei gegebenem Durchmesser DO und gegebenem Winkelfehler Wl die Länge LI der Ringfläche 19a vergrößert, so muss sich auch der Durchmesser Dl der Ringfläche 19a und damit die Breite des Ringspalts 26 vergrößern, um den Winkelfehler Wl ohne Deformation des Koppelelements 9b oder des Sitzteils 12a auszugleichen. The angular error Wl, which can be compensated by the connection between coupling element 9a and seat part 12a, is greater, the greater the width of the annular gap 26 and the shorter the length LI of the clearance between the substantially circular cylindrical annular surface 19a and the outer surface 24a , If the length LI of the annular surface 19a is increased in FIG. 3 for a given diameter DO and given angular error Wl, then the diameter D1 of the annular surface 19a and thus the width of the annular gap 26 must increase in order to obtain the angular error W1 without deformation of the coupling element 9b or 9b of the seat part 12a compensate.
In Fig. 4 ist die in Fig. 3 dargestellte Situation als ein Querschnitt in der Ebene D- D gezeigt. In der Ebene D-D ist der Ringspalt 26 über den Umfang des Endbe- reichs des Sitzteils 12a ungleichmäßig breit. Für die an zwei einander gegenüberliegenden Positionen gemessenen Spaltbreiten S2, S3 gilt (s. auch Fig. 3): In Fig. 4, the situation shown in Fig. 3 is shown as a cross section in the plane D-D. In the plane D-D, the annular gap 26 is unevenly wide over the circumference of the end region of the seat part 12a. For the gap widths S2, S3 measured at two opposing positions (see also Fig. 3):
S2 + S3 = D1 - DO Je breiter der Ringspalt 26 ist, d.h. je größer S2 bzw. S3 werden, desto geringer wird die Dichtwirkung der Spielpassung zwischen der Ringfläche 19a und der Außenfläche 24a des Endbereichs des Sitzteils 12a. Die Dichtwirkung darf aber ein gewisses Maß nicht unterschreiten, um zu gewährleisten, dass der Druck im Innenraum 20 des Koppelelements 9b bei einer Hubbewegung soweit abfallen kann, dass das Sitzteil 12a mit dem Distanzteil 1 la mitgezogen werden kann. Ferner soll die Dichtwirkung genügend groß sein, so dass bei der Hubbewegung nur eine geringe Menge des Druckfluids in den Innenraum 20 des Koppelelements 9b einströmt und zwischen den Endbereich des Sitzteils 12a und den diesem benachbarten Endbereich des Distanzteils I Ia gelangt. Die Menge soll insbesondere so gering sein, dass keine nennenswerte Dämpfung durch ein zwischen dem Endbereich des Sitzteils 12a und dem Distanzteil I Ia gebildetes Flüssigkeitskissen er- folgt. Dies soll insbesondere auch bei der der Hubbewegung folgenden umgekehrten Bewegung, also bei der Ausübung einer Druckkraft im Ventilglied El zum Schließen der Einspritzdüse 14, gelten. Hierdurch wird eine verbesserte Kontrolle der Bewegung des Sitzteils 12a ermöglicht und eine Verringerung des Nutzhubs des Sitzteils 12a und damit eine Verringerung des Durchflusses durch das Ventil- sitzelement 13 und die Einspritzöffhung 14 vermieden, was speziell bei Mehrfacheinspritzungen und entsprechend kurzer Ansteuerdauer des Ventilglieds El vorteilhaft ist. Die Relativbewegung des Sitzteils 12a relativ zum Distanzteil I Ia bzw. zum Steuerteil 8 soll in vorteilhafter Weise so gering sein, dass sich durch die Relativbewegung die Einspritzmenge beim Volllastpunkt des Motors bei glei- eher Ansteuerdauer des Ventils um weniger als 3 % verringert. S2 + S3 = D1 - DO The wider the annular gap 26, ie, the larger S2 and S3 become, the lower the sealing effect of the clearance fit between the annular surface 19a and the outer surface 24a of the end portion of the seat portion 12a. The sealing effect may but do not fall below a certain level to ensure that the pressure in the interior 20 of the coupling element 9b may drop so far during a lifting movement that the seat part 12a can be pulled along with the spacer 1 la. Furthermore, the sealing effect should be sufficiently large, so that during the lifting movement only a small amount of the pressurized fluid flows into the interior 20 of the coupling element 9b and passes between the end region of the seat part 12a and the adjacent end region of the spacer I Ia. The quantity should in particular be so small that no appreciable damping takes place by means of a liquid cushion formed between the end region of the seat part 12a and the spacer part 11a. This should also apply in particular to the reverse movement following the stroke movement, ie when a pressure force is exerted in the valve member El for closing the injection nozzle 14. As a result, an improved control of the movement of the seat part 12a is made possible and a reduction in the Nutzhubs of the seat part 12a and thus a reduction in the flow through the valve seat member 13 and the Einspritzöffhung 14 avoided, which is advantageous especially for multiple injections and correspondingly short driving time of the valve member El , The relative movement of the seat part 12a relative to the spacer part 11a or to the control part 8 should advantageously be so low that the relative quantity reduces the injection quantity at the full load point of the engine by less than 3% for the same control duration of the valve.
Die Menge des pro Zeiteinheit durch den Ringspalt in den Innenraum 20 des Koppelelements 9b einströmenden Druckfluids ist bei gegebener Druckdifferenz im einfachsten Fall näherungsweise proportional zur dritten Potenz der Breite des Ringspalts und umgekehrt proportional zur Länge LI der Spielpassung. Die Kombination der Durchmesser DO, Dl und der Länge LI ist daher so zu wählen, dass einerseits die Spielpassung ausreichend dicht ist, andererseits eine Kompensation des Winkelfehlers Wl über eine Schrägstellung des Endbereichs des Sitzteils 12a im Ringspalt 26 erfolgt und nicht oder nicht zu einem wesentlichen An- teil über eine Deformation des Koppelelements 9b bzw. des Endbereichs des Sitzteils 12a, da eine solche Deformation zu hohen Seitenkräften auf das Einspritzventilglied El führen würde, was problematisch für dessen Funktion wäre. In bevorzugter Weise sind die Breite des Ringspalts 26 und die Länge LI der Ringfläche 19a so gewählt, dass ein Winkelfehler Wl von mindestens ca. 2' zulässig ist. Bei einer Breite des Ringspalts 26 von maximal ca. 2 μπι und einer Länge LI von ca. 6 mm kann ein solcher Winkelfehler noch ohne Verformung des Koppelelements 9b oder des Sitzteils 12a ausgeglichen werden. Eine solche Spielpassung ist wirtschaftlich herzustellen, wobei auf diese Weise auch eine in der Regel genügend belastbare und ausreichend gelenkige Verbindung zwischen dem Distanzteil 1 la und dem Sitzteil 12a erzielt werden kann. Das Koppelelement 9b kann auch derart ausgebildet sein, dass durch den im Innenraum 20 bei einer Hubbewegung entstehenden Unterdruck das Koppelelement 9b verformt und die Breite des Ringspalts 26 verringert wird; bei einem Innendurchmesser Dl von ca. 4 mm kann hierfür bei Verwendung von nicht-gehärtetem Stahl eine Wandstärke im betreffenden Bereich des Koppelelements 9b von ca. 0,4 mm geeignet sein. The amount of pressure fluid flowing through the annular gap into the inner space 20 of the coupling element 9b per unit of time is approximately proportional to the cube of the width of the annular gap and inversely proportional to the length LI of the clearance fit for a given pressure difference in the simplest case. The combination of the diameter DO, Dl and the length LI is therefore to be chosen so that on the one hand the clearance is tight enough, on the other hand, a compensation of the angular error Wl via an inclined position of the end portion of the seat portion 12a in the annular gap 26 and not or not to a substantial Part of a deformation of the coupling element 9b and the end portion of the seat part 12a, since such a deformation would lead to high side forces on the injection valve member El, which would be problematic for its function. Preferably, the width of the annular gap 26 and the length LI of the annular surface 19a are selected such that an angular error Wl of at least approximately 2 'is permissible. With a width of the annular gap 26 of a maximum of about 2 μπι and a length LI of about 6 mm, such an angle error can be compensated without deformation of the coupling element 9b or the seat part 12a. Such a clearance fit is economical to produce, whereby in this way a sufficiently resilient and sufficiently articulated connection between the spacer 1 la and the seat part 12 a can be achieved in this way. The coupling element 9b can also be designed such that the coupling element 9b is deformed by the negative pressure arising in the interior 20 during a lifting movement and the width of the annular gap 26 is reduced; With an inner diameter D1 of approximately 4 mm, a wall thickness in the relevant region of the coupling element 9b of approximately 0.4 mm may be suitable for this purpose when using non-hardened steel.
Prinzipiell gelten die gleichen Überlegungen, wenn das Koppelelement 9b mit dem Sitzteil 12a fest verbunden ist und das Distanzteil 1 la unter Ausbildung eines Ringspalts vom Koppelelement 9b umschlossen wird. Das Distanzteil 1 la kann in gleicher Weise durch ein Koppelelement 9a mit dem Steuerteil 8 wirkverbunden sein, wie dies in den Figuren 3 und 4 für die Verbindung zwischen Sitzteil 12a und Distanzteil 1 la dargestellt ist. Wenn das Einspritzventilglied El mehr als ein Koppelelement umfasst, so kann in der Summe auch ein radialer Versatz der Achsen der miteinander verbundenen Elemente ausgeglichen werden. Bei der in Fig. 5 dargestellten weiteren Ausführungsform ist das Koppelelement einstückig mit einem Distanzteil I Ib ausgeführt. Die Ringfläche 19b wird daher vom Distanzteil I Ib gebildet. Ein separates Bauteil, das die Koppelfunktion übernimmt, entfällt. Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 6 gezeigt. Hier besitzt ein Koppelelement 9c zwei Innenflächen, die jeweils als Ringflächen 19c, 19d ausgebildet sind. Hierdurch werden das Sitzteil 12a und das Distanzteil 1 lc gelenkig mit dem Kop- pelelement 9c und miteinander verbunden. Dadurch kann ein größerer Winkelfehler bzw. ein radialer Versatz ausgeglichen werden. In principle, the same considerations apply if the coupling element 9b is firmly connected to the seat part 12a and the spacer part 1a is enclosed by the coupling element 9b to form an annular gap. The spacer 1 la may be operatively connected in the same way by a coupling element 9 a with the control part 8, as shown in Figures 3 and 4 for the connection between the seat part 12 a and spacer 1 la. If the injection valve member El comprises more than one coupling element, as a whole, a radial offset of the axes of the interconnected elements can be compensated. In the further embodiment shown in FIG. 5, the coupling element is designed in one piece with a spacer part Ib. The annular surface 19b is therefore formed by the spacer part Ib. A separate component, which takes over the coupling function, is eliminated. Another embodiment is shown in FIG. Here, a coupling element 9c has two inner surfaces which are each designed as annular surfaces 19c, 19d. As a result, the seat part 12a and the spacer 1 lc are articulated with the head pelelement 9c and connected to each other. As a result, a larger angle error or a radial offset can be compensated.
Gemäß Fig. 7 kann eine Distanzscheibe 25 zwischen dem Distanzteil I Ia und dem Sitzteil 12a vorgesehen sein, welche vom Koppelelement 9b umschlossen wird. Die Distanzscheibe kann beispielsweise aus gehärtetem Stahl bestehen. According to FIG. 7, a spacer 25 can be provided between the spacer part 11a and the seat part 12a, which is enclosed by the coupling element 9b. The spacer may for example consist of hardened steel.
In Fig. 8 ist eine vereinfachte Ausführungsform dargestellt. Dabei bildet die Ringfläche 19e gleichzeitig auch die Aufnahme für das Distanzteil l ld, so dass das Koppelelement 9d nur einen einzigen Innendurchmesser aufweist. Die Außenfläche 24b des Endbereichs des Sitzteils 12b ist dem entsprechenden Durchmesser unter Ausbildung eines Ringspalts 26 angepasst. FIG. 8 shows a simplified embodiment. The annular surface 19e simultaneously forms the receptacle for the spacer part ld, so that the coupling element 9d has only a single inner diameter. The outer surface 24 b of the end portion of the seat portion 12 b is adapted to the corresponding diameter to form an annular gap 26.
Der Übersichtlichkeit halber sind nicht in allen Figuren alle Bezugszeichen darge- stellt. Zu einer Figur nicht erläuterte Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie in den übrigen Figuren. For the sake of clarity, not all figures are shown in all figures. Reference numerals not explained to a figure have the same meaning as in the other figures.
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
El Ventilglied El valve member
Sl Steuervorrichtung  Sl control device
1 Aktor  1 actuator
2 Dichtsitz  2 sealing seat
3 Ablaufdrossel  3 outlet throttle
4 Steuerraum  4 control room
5 Zulaufdrossel  5 inlet throttle
6 Feder  6 spring
7 Federteller  7 spring plate
8 Steuerteil  8 control part
9a, 9b, 9c, 9d Koppelelement  9a, 9b, 9c, 9d coupling element
10 Brennstoffhochdruckanschluss 1 la, I Ib, l lc Distanzteil  10 high-pressure fuel connection 1 la, l Ib, l lc spacer
12a, 12b Sitzteil 12a, 12b seat part
13 Ventilsitzelement  13 valve seat element
14 Einspritzöffhung  14 injection opening
15 Sitz  15 seat
16 Halteteil 16 holding part
17 Zentrale Bohrung  17 Central hole
18 Ventilgehäuse  18 valve housing
19a, 19b, 19c, 19d, 19e Ringfläche 20 Innenraum  19a, 19b, 19c, 19d, 19e annular surface 20 interior
21 Stirnfläche 21 face
22 Tank  22 tank
23 Längsachse  23 longitudinal axis
24a, 24b Außenfläche  24a, 24b outer surface
25 Distanzscheibe 25 spacer
26 Ringspalt 26 annular gap

Claims

Patentansprüche claims
1. Einspritzventil zur Brennstoffeinspritzung in einen Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Ventilgehäuse (18) und einem in diesem zum Öffnen und Verschließen mindestens einer Einspritzöffnung (14) in einer1. injection valve for fuel injection into a combustion chamber of an internal combustion engine with a valve housing (18) and in this opening and closing at least one injection port (14) in one
Längsrichtung verschiebbar angeordneten Ventilglied (El), das eine Mehrzahl von in der Längsrichtung hintereinander angeordneten Ventilgliedelementen (8, I Ia, I Ib, 1 1c, 12a, 12b) sowie mindestens ein Koppelelement (9a, 9b, 9c, 9d) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (9a, 9b, 9c, 9d) einen Endbereich eines ersten Ventilgliedelements derart umschließt, dass zwischen einer Außenfläche (24a, 24b) des Endbereichs des ersten Ventilgliedelements und einer ersten Innenfläche des Koppelelements (9a, 9b, 9c, 9d) ein Ringspalt (26) verbleibt zum Ausgleich eines Winkelfehlers (Wl) zwischen einer Längsachse des ersten Ventilgliedelements und einer Längsachse des Koppelelements (9a, 9b, 9c, 9d), und dass das Ventilglied (El), insbesondere das Koppelelement (9a, 9b, 9c, 9d), zumindest teilweise von einem Druckfluid umgebbar ist und der Ringspalt (26) derart bemessen ist, dass bei Anlegen einer Zugkraft an das Ventilglied (El) in einem Innenraum (20) des Koppelelements (9a, 9b, 9c, 9d) ein Unterdruck zur kinematischen Kopplung des ersten und eines zweiten Ventilgliedelements ausgebildet wird. Longitudinally displaceably arranged valve member (El), which comprises a plurality of longitudinally successively arranged valve member elements (8, I Ia, I Ib, 1 1c, 12a, 12b) and at least one coupling element (9a, 9b, 9c, 9d), characterized characterized in that the coupling element (9a, 9b, 9c, 9d) encloses an end portion of a first valve member member such that between an outer surface (24a, 24b) of the end portion of the first valve member member and a first inner surface of the coupling member (9a, 9b, 9c, 9d ) an annular gap (26) remains to compensate for an angular error (Wl) between a longitudinal axis of the first valve member element and a longitudinal axis of the coupling element (9a, 9b, 9c, 9d), and that the valve member (El), in particular the coupling element (9a, 9b , 9c, 9d), at least partially surrounded by a pressure fluid and the annular gap (26) is dimensioned such that upon application of a tensile force to the valve member (El) in an interior (20) of the coupling element ( 9a, 9b, 9c, 9d) a negative pressure for the kinematic coupling of the first and a second valve member element is formed.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die in Längsrichtung gemessene Länge und die Breite des Ringspalts (26) derart bemessen sind, dass ein Winkelfehler (Wl) von mindestens 2' ausgeglichen werden kann. 2. Injection valve according to claim 1, characterized in that the length measured in the longitudinal direction and the width of the annular gap (26) are dimensioned such that an angular error (Wl) of at least 2 'can be compensated.
3. Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (El) zumindest zeitweise allseitig von dem Druckfluid umgebbar ist. 3. Injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the valve member (El) is at least temporarily surrounded on all sides by the pressure fluid.
4. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Ventilgliedelement in Längsrichtung nur hydraulisch miteinander gekoppelt sind. 4. Injection valve according to one of claims 1 to 3, characterized in that the first and the second valve member element are coupled in the longitudinal direction only hydraulically with each other.
5. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringspalt (26) derart bemessen ist, dass bei Anlegen der Zugkraft an das Ventilglied (El) in den Innenraum (20) des Koppelelements (9a, 9b, 9c, 9d) eine so geringe Menge des Druckfluids eindringt, dass keine wesentliche Dämpfung der Bewegung des Ventilglieds erfolgt. 5. Injection valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the annular gap (26) is dimensioned such that upon application of the tensile force to the valve member (El) in the interior (20) of the coupling element (9a, 9b, 9c, 9d) penetrates such a small amount of the pressurized fluid that there is no significant damping of the movement of the valve member.
6. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (9a, 9b, 9c, 9d) derart ausgebildet ist, dass es unter der Wirkung des Unterdrucks deformiert und die Breite des Ringspalts (26) zur Aufrechterhaltung des Unterdrucks verkleinert wird. 6. Injection valve according to one of claims 1 to 5, characterized in that the coupling element (9a, 9b, 9c, 9d) is designed such that it deforms under the action of the negative pressure and the width of the annular gap (26) for maintaining the negative pressure is reduced.
7. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckfluid unter Druck stehender Brennstoff ist, der über einen Hochdruckanschluss (10) des Ventilgehäuses (18) zuführbar ist. 7. Injection valve according to one of claims 1 to 6, characterized in that the pressurized fluid is pressurized fuel which can be supplied via a high pressure port (10) of the valve housing (18).
8. Einspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (El) in einer zentralen Bohrung (17) des Ventilgehäuses (18) geführt ist und der Brennstoff vom Hochdruckanschluss (10) durch die zentrale Bohrung (17) zur Einspritzöffnung (14) zuführbar ist. 8. An injector according to claim 7, characterized in that the valve member (El) in a central bore (17) of the valve housing (18) is guided and the fuel from the high pressure port (10) through the central bore (17) to the injection port (14) can be fed.
9. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Innenfläche des Koppelelements (9a, 9b, 9c, 9d) und/oder die Außenfläche (24a, 24b) des Endbereichs des ersten Ventilgliedelements ballig ausgebildet ist. 9. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the first inner surface of the coupling element (9a, 9b, 9c, 9d) and / or the outer surface (24a, 24b) of the end portion of the first valve member element is formed crowned.
10. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Endbereich des ersten Ventilgliedelements und einem Endbereich eines zweiten Ventilgliedelements mindestens eine Distanzscheibe (25) angeordnet ist. 10. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that between the end region of the first valve member element and an end region of a second valve member element at least one spacer (25) is arranged.
1 1. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Koppelelement (9a, 9b, 9c, 9d) mit einem zweiten Ventilgliedelement fest verbunden oder mit diesem einstückig ausgebildet ist. 1 1. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling element (9a, 9b, 9c, 9d) is fixedly connected to a second valve member element or formed integrally therewith.
12. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelelement (9c) einen Endbereich eines zweiten Ventilgliedele- ments derart umschließt, dass zwischen einer Außenfläche (24a) des Endbereichs des zweiten Ventilgliedelements und einer zweiten Innenfläche des Koppelelements ein Ringspalt (26) verbleibt zum Ausgleich eines Winkelfehlers zwischen einer Längsachse des zweiten Ventilgliedelements und einer Längsachse des Koppelelements (9c). 12. Injection valve according to one of claims 1 to 10, characterized in that the coupling element (9c) an end portion of a second Ventilgliedele- element encloses such that between an outer surface (24a) of the end portion of the second valve member element and a second inner surface of the coupling element, an annular gap (26) remains to compensate for an angular error between a longitudinal axis of the second valve member element and a longitudinal axis of the coupling element (9c).
13. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (El) eine Mehrzahl an Koppelelementen (19a, 19b, 19c, 19d, 19e) und mehr als zwei Ventilgliedelemente (8, I Ia, I Ib, 11c, 12a, 12b) umfasst. 13. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve member (El) a plurality of coupling elements (19a, 19b, 19c, 19d, 19e) and more than two valve member elements (8, I Ia, I Ib, 11c, 12a , 12b).
14. Einspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (El) durch eine an einem der Einspritzöffnung (14) gegenüberliegenden Ende angeordnete und mittels eines Aktors (1) betätigbare Steuervorrichtung (Sl) verschiebbar ist. 14. Injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve member (El) by a at one of the injection port (14) opposite end and by means of an actuator (1) operable control device (Sl) is displaceable.
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