WO2016206850A1 - Fuel injector with control valve - Google Patents

Fuel injector with control valve Download PDF

Info

Publication number
WO2016206850A1
WO2016206850A1 PCT/EP2016/060289 EP2016060289W WO2016206850A1 WO 2016206850 A1 WO2016206850 A1 WO 2016206850A1 EP 2016060289 W EP2016060289 W EP 2016060289W WO 2016206850 A1 WO2016206850 A1 WO 2016206850A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
valve
valve element
fuel injector
chamber
valve seat
Prior art date
Application number
PCT/EP2016/060289
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Fabian FISCHER
Oezguer Tuerker
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2016206850A1 publication Critical patent/WO2016206850A1/en

Links

Classifications

    • 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
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/007Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059
    • F02M63/0073Pressure balanced valves
    • 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
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/0014Valves characterised by the valve actuating means
    • F02M63/0015Valves characterised by the valve actuating means electrical, e.g. using solenoid
    • 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
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/007Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059
    • F02M63/0071Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059 characterised by guiding or centering means in valves including the absence of any guiding means, e.g. "flying arrangements"
    • 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
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/007Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059
    • F02M63/0078Valve member details, e.g. special shape, hollow or fuel passages in the valve member
    • 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
    • F02M63/00Other fuel-injection apparatus having pertinent characteristics not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00; Details, component parts, or accessories of fuel-injection apparatus, not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M39/00 - F02M61/00 or F02M67/00; Combination of fuel pump with other devices, e.g. lubricating oil pump
    • F02M63/0012Valves
    • F02M63/007Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014 - F02M63/0059
    • F02M63/0078Valve member details, e.g. special shape, hollow or fuel passages in the valve member
    • F02M63/008Hollow valve members, e.g. members internally guided
    • 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
    • F02M2547/00Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/003Valve inserts containing control chamber and valve piston

Abstract

The invention relates to a fuel injector (10) for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine having a nozzle needle (2) which is arranged such that it can be displaced longitudinally, wherein the nozzle needle (2) opens and closes at least one spray hole (4) into the combustion chamber by way of the longitudinal movement thereof. The longitudinal movement of the nozzle needle (2) can be controlled by way of the pressure in a control chamber (60), wherein the control chamber (60) can be connected to a low pressure chamber (35) by means of a control valve (18) which can be actuated by an actuator (28). The control valve (18) comprises a valve element (20) which can be moved by the actuator (2), a valve seat (42) and a closing element (44). The closing element (44) interacts with the valve seat (42) in order to open and close a hydraulic connection from the control chamber (60) to the low pressure chamber (35). The valve seat (42) is configured on a valve piece (12), and the valve element (20) is guided in an end region (11) of the valve piece (12), with the result that a guide gap (9) is configured between the valve element (20) and the end region (11). According to the invention, at least one groove (8) is configured on the valve element (20) and/or on the end region (11) in the region of the guide gap (9).

Description

Beschreibung Titel  Description title
Kraftstoffinjektor mit Steuerventil Die Erfindung betrifft einen Kraftstoff! njektor mit einem Steuerventil.  Fuel injector with control valve The invention relates to a fuel! injector with a control valve.
Stand der Technik Ein Kraftstoffinjektor mit einem Steuerventil ist aus der EP 2855914 A1 bekannt. Der bekannte Kraftstoffinjektor ist zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer PRIOR ART A fuel injector with a control valve is known from EP 2855914 A1. The known fuel injector is for injecting fuel into the combustion chamber of a
Brennkraftmaschine vorgesehen. Er umfasst eine längsverschiebbar angeordnete Internal combustion engine provided. It comprises a longitudinally displaceable arranged
Düsennadel, wobei die Düsennadel durch ihre Längsbewegung wenigstens ein Spritzloch in den Brennraum öffnet und schließt. Die Längsbewegung der Düsennadel ist durch den Druck in einem Steuerraum steuerbar. Der Steuerraum ist mittels eines von einem Aktuator betätigbaren Steuerventils mit einem Niederdruckraum verbindbar. Das Steuerventil umfasst ein von dem Aktuator bewegbares Ventilelement, einen Ventilsitz und ein Schließelement, wobei das Schließelement mit dem Ventilsitz zum Öffnen und Schließen einer hydraulischen Verbindung von dem Steuerraum zu dem Niederdruckraum zusammenwirkt. Der Ventilsitz ist an einem Ventilstück ausgebildet. Das Ventilelement ist in einem Endbereich des Nozzle needle, wherein the nozzle needle opens and closes by its longitudinal movement at least one injection hole in the combustion chamber. The longitudinal movement of the nozzle needle is controllable by the pressure in a control room. The control chamber is connectable by means of an actuatable by an actuator control valve with a low-pressure chamber. The control valve comprises a valve element movable by the actuator, a valve seat and a closing element, wherein the closing element cooperates with the valve seat for opening and closing a hydraulic connection from the control space to the low-pressure space. The valve seat is formed on a valve piece. The valve element is in an end region of the
Ventilstücks geführt, so dass zwischen dem Ventilelement und dem Endbereich ein Valve piece out, so that between the valve element and the end portion
Führungsspalt ausgebildet ist. Guide gap is formed.
Das Ventilelement des bekannten Kraftstoffinjektors ist statisch nicht vollständig The valve element of the known fuel injector is not completely static
bestimmt, so dass es zu einer Schiefstellung des Ventilelements in dem Ventilstück kommt. Aufgrund dieses Schiefstands muss sich das Ventilelement beim Erreichen des Hubanschlags innerhalb der Führung durch das Ventilstück ausrichten, um so den vollen Öffnungsquerschnitt am Ventilsitz freizugeben. Dieser Ausrichtung wirken determined, so that there is a misalignment of the valve element in the valve piece. Due to this inconsistency, the valve element must align when reaching the stroke stop within the guide through the valve piece, so as to release the full opening cross-section of the valve seat. This alignment work
dämpfende Fluidkräfte entgegen. Sind die dämpfenden Fluidkräfte zu groß, so kann sich das Ventilelement nicht voll ausrichten, was effektiv einer Hubreduzierung des Ventilelements entspricht. Weiterhin kommt es dadurch auch zu erhöhtem Verschleiß, sowohl zwischen Ventilelement und Ventilhülse als auch zwischen Schließelement und Ventilsitz. counteracting dampening fluid forces. If the damping fluid forces are too great, then the valve element can not fully align, which effectively reduces the stroke of the Valve element corresponds. Furthermore, this also leads to increased wear, both between the valve element and the valve sleeve and between the closing element and the valve seat.
Offenbarung epiphany
Demgegenüber richtet sich das Ventilelement des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kraftstoffinjektors in der Ventilhülse aus. Somit kommt es zu keinem Schiefstand des Ventilelements in der Ventilhülse. Damit ist zum einen das Ventilelementhub nicht reduziert und zum anderen der Verschleiß des gesamten Steuerventils minimiert. In contrast, the valve element of the inventively proposed fuel injector is oriented in the valve sleeve. Thus, there is no skewing of the valve element in the valve sleeve. Thus, on the one hand the valve element stroke is not reduced and, on the other hand, the wear of the entire control valve is minimized.
Dazu umfasst der Kraftstoffinjektor eine längsverschiebbar angeordnete Düsennadel, wobei die Düsennadel durch ihre Längsbewegung wenigstens ein Spritzloch in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine öffnet und schließt. Die Längsbewegung der Düsennadel ist durch den Druck in einem Steuerraum steuerbar, wobei der Steuerraum mittels eines von einem Aktuator betätigbaren Steuerventils mit einem Niederdruckraum verbindbar ist. Das For this purpose, the fuel injector comprises a longitudinally displaceable nozzle needle, wherein the nozzle needle opens by its longitudinal movement at least one injection hole in a combustion chamber of an internal combustion engine and closes. The longitudinal movement of the nozzle needle is controllable by the pressure in a control chamber, wherein the control chamber is connectable by means of an actuatable by an actuator control valve with a low-pressure chamber. The
Steuerventil umfasst ein von dem Aktuator bewegbares Ventilelement, einen Ventilsitz und ein Schließelement. Das Schließelement wirkt mit dem Ventilsitz zum Öffnen und Schließen einer hydraulischen Verbindung von dem Steuerraum zu dem Niederdruckraum zusammen. Der Ventilsitz ist an einem Ventilstück ausgebildet, und das Ventilelement ist in einem Endbereich des Ventilstücks geführt, so dass zwischen dem Ventilelement und dem Control valve comprises a valve element movable by the actuator, a valve seat and a closing element. The closure member cooperates with the valve seat to open and close a hydraulic connection from the control chamber to the low pressure space. The valve seat is formed on a valve piece, and the valve element is guided in an end region of the valve piece, so that between the valve element and the
Endbereich ein Führungsspalt ausgebildet ist. Erfindungsgemäß ist im Bereich des End region is formed a guide gap. According to the invention is in the field of
Führungsspalts an dem Ventilelement und/oder an dem Endbereich zumindest eine Nut ausgebildet. Guide gap formed on the valve member and / or at the end region at least one groove.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der zumindest einen Nut im Führungsspalt werden die dort wirkenden dämpfenden Fluidkräfte und -momente zwischen dem Ventilelement und dem Ventilstück reduziert, wodurch eine Ausrichtung des Ventilelements ermöglicht wird und somit ein Schiefstand des Ventilelements und daraus resultierende Hubverluste vermieden werden. Die zumindest eine Nut sorgt für einen Druckausgleich über den Umfang des Ventilelements. Dadurch gleichen sich die hydraulisch wirkenden Kräfte auf das The arrangement according to the invention of the at least one groove in the guide gap reduces the damping forces and moments acting there between the valve element and the valve element, thereby enabling alignment of the valve element and thus avoiding an oblique position of the valve element and resulting lifting losses. The at least one groove ensures a pressure equalization over the circumference of the valve element. As a result, the hydraulic forces on the same
Ventilelement, speziell in radialer Richtung aus. Die zumindest eine Nut kann dazu entweder am Ventilelement oder am Ventilstück ausgebildet sein, oder es können mehrere Nuten an beiden Teilen ausgebildet sein. Die Verhinderung von Schiefstellungen des Ventilelements in der Ventilhülse minimiert oder verhindert zusätzlich den Verschleiß zwischen Ventilelement und Ventilhülse, aber auch den Verschleiß zwischen Schließelement und Ventilsitz, da sich das Ventilelement im Idealfall koaxial zum Ventilsitz bewegt. Valve element, especially in the radial direction. For this purpose, the at least one groove can be formed either on the valve element or on the valve piece, or several grooves can be formed on both parts. The prevention of misalignment of the valve element in the valve sleeve minimizes or additionally prevents the wear between the valve element and the valve sleeve, but also the wear between the closing element and the valve seat, since the valve element moves in the ideal case coaxially to the valve seat.
In einer vorteilhaften Ausführung ist die zumindest eine Nut an dem Ventilelement ausgebildet. Dies ist fertigungstechnisch sehr einfach und verringert die bewegte Masse des Ventilelements. Dadurch verbessert sich auch die Einspritzcharakteristik des In an advantageous embodiment, the at least one groove is formed on the valve element. This is very easy to manufacture and reduces the moving mass of the valve element. This also improves the injection characteristics of
Kraftstoffinjektors, da das Ventilelement schneller beschleunigt und verzögert werden kann. Fuel injector, since the valve element can be accelerated and decelerated faster.
In einer anderen vorteilhaften Ausführung ist die zumindest eine Nut an dem Endbereich, also am Ventilstück ausgebildet. Dies ist die bzgl. Festigkeitsgründe bevorzugte Variante, da das Ventilelement nicht geschwächt wird. In another advantageous embodiment, the at least one groove is formed on the end region, ie on the valve piece. This is the preferred because strength reasons, because the valve element is not weakened.
In Weiterbildungen der Erfindung können auch beide Teile, sowohl das Ventilelement als auch der Ventilsitz, eine oder mehrere Nuten aufweisen. Die Ausrichtung des Ventilelements zur Ventilhülse kann dadurch noch besser erfolgen, weil beispielsweise durch Kreuzen von Axial- und Längsnuten auf der jeweils gegenüberliegenden Komponente eine Art von Schmiertaschen erzeugt werden kann. In developments of the invention, both parts, both the valve element and the valve seat, may have one or more grooves. The alignment of the valve element to the valve sleeve can be done even better because, for example, by crossing of axial and longitudinal grooves on the opposite component, a type of lubrication pockets can be generated.
In vorteilhaften Ausführungen ist die zumindest eine Nut in axialer Richtung, also in In advantageous embodiments, the at least one groove in the axial direction, ie in
Öffnungsrichtung bzw. in Schließrichtung des Ventilelements, ausgebildet. Vorteilhafterweise sind in dieser Ausführung drei oder vier Nuten gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet. Dadurch kann sich das Ventilelement sehr gut zur Ventilhülse ausrichten, da in den Nuten ein vergleichsweise konstanter hydrostatischer Druck aufgebaut wird. Opening direction or in the closing direction of the valve element is formed. Advantageously, in this embodiment, three or four grooves are distributed uniformly over the circumference. As a result, the valve element can align very well with the valve sleeve, since a comparatively constant hydrostatic pressure is built up in the grooves.
In vorteilhaften Weiterbildungen ist die zumindest eine Nut - bzw. die drei oder vier Nuten - in axialer Richtung mit einem Abstand a zum ventilsitzseitigen Beginn des Führungsspalts angeordnet. Dadurch wird der Leckageströmungsquerschnitt - also der In advantageous developments, the at least one groove - or the three or four grooves - arranged in the axial direction at a distance a to the valve seat side beginning of the guide gap. As a result, the leakage flow cross-section - ie the
Strömungsquerschnitt des Führungsspalts - nicht über die gesamte Länge des  Flow cross section of the guide gap - not over the entire length of the
Führungsspalts erhöht. Es ergibt sich eine Art Drossel der Länge a, die den Sitzraum gut gegenüber dem Niederdruckraum abdichtet. In einer anderen vorteilhaften Ausführung ist die zumindest eine Nut in axialer Richtung mit einem Abstand b zum Niederdruckraum angeordnet. Dadurch wird der Leading gaps increased. This results in a type throttle of length a, which seals the seat well against the low pressure chamber. In another advantageous embodiment, the at least one groove is arranged in the axial direction at a distance b from the low-pressure space. This will be the
Leckageströmungsquerschnitt nicht über die gesamte Länge des Führungsspalts erhöht. Es ergibt sich eine Art Drossel der Länge b, die den Sitzraum bzw. den Führungsspalt gut gegenüber dem Niederdruckraum abdichtet. Leakage flow cross section is not increased over the entire length of the guide gap. This results in a kind of throttle of length b, which seals the seat space or the guide gap well against the low-pressure chamber.
In einer kombinierten Ausführung kann die zumindest eine Nut sowohl mit einem Abstand a zum Sitzraum als auch mit einem Abstand b zum Niederdruckraum angeordnet sein. Dies erhöht die Abdichtung des Sitzraums gegenüber dem Niederdruckraum. Dadurch ergibt sich eine erste Drossel der Länge a vom Sitzraum zum Führungsspalt und eine zweite Drossel der Länge b vom Führungsspalt zum Niederdruckraum. In a combined embodiment, the at least one groove can be arranged both at a distance a from the seat space and at a distance b from the low-pressure space. This increases the sealing of the seat space with respect to the low-pressure space. This results in a first throttle of length a from the seat to the guide gap and a second throttle of length b from the guide gap to the low-pressure chamber.
Vorteilhafterweise ist das Ventilelement im Wesentlichen zylindrisch. Dadurch kann die wesentliche Ventilfunktion axialsymmetrisch dargestellt werden, was sowohl funktionell einen Vorteil darstellt als auch die Festigkeit erhöht. Advantageously, the valve element is substantially cylindrical. Thereby, the essential valve function can be represented axially symmetrical, which is both a functional advantage and increases the strength.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die zumindest eine Nut in radial umlaufender Richtung zur Zylinderachse des Ventilelements ausgebildet. Das heißt die Nut bzw. die Nuten verlaufen tangential zur Öffnungs- bzw. Schließrichtung des Ventilelements. Dadurch erhöht sich die Leckagemenge durch den Führungsspalt nicht. Bei der Ausbildung in radialerIn an advantageous development, the at least one groove is formed in a radially circumferential direction to the cylinder axis of the valve element. That is, the groove or grooves run tangentially to the opening or closing direction of the valve element. As a result, the amount of leakage through the guide gap does not increase. When training in radial
Richtung sollten vorzugsweise zwei bis vier Nuten vorgesehen sein, um für die Ausrichtung des Ventilelements eine günstige Druckverteilung im Führungsspalt zu erzielen. Direction should preferably be provided two to four grooves in order to achieve a favorable pressure distribution in the guide gap for the alignment of the valve element.
In vorteilhaften Ausführungen sind das Ventilelement und das Schließelement einstückig ausgeführt. Eine Endfläche des Ventilelements wirkt demzufolge mit dem Ventilsitz zusammen. Dies ist eine bauteilsparende und günstige Ausführung des Steuerventils. In advantageous embodiments, the valve element and the closing element are made in one piece. An end surface of the valve element thus cooperates with the valve seat. This is a component-saving and cheap version of the control valve.
Weiterhin können dadurch das Schließelement bzw. die Endfläche und die von dem Furthermore, thereby the closing element or the end face and the of the
Ventilstück geführte Fläche des Ventilelements in einer Aufspannung gefertigt werden, so dass sehr enge Toleranzen realisiert werden können. Valve piece guided surface of the valve element can be made in one setting, so that very tight tolerances can be realized.
In vorteilhaften Weiterbildungen ist das Ventilelement hülsenförmig mit einer Innenfläche gestaltet. Vorzugsweise ist die Innenfläche dabei einen Ventilbolzen radial umgebend angeordnet. Dadurch kann die auf das Ventilelement wirkende resultierende hydraulische Kraft in axialer Richtung, also in Öffnungs- bzw. Schließrichtung des Steuerventils, reduziert werden. Weiterhin vorteilhafterweise sind die Durchmesser der Innenfläche des Ventilelements und des Ventilsitzes gleich groß, wobei die Innenfläche zylindrisch und der Ventilsitz kreisförmig ausgebildet sind. Dadurch ist ein druck- bzw. kraftausgeglichenes In advantageous developments, the valve element is designed sleeve-shaped with an inner surface. Preferably, the inner surface is arranged radially surrounding a valve pin. Thereby, the force acting on the valve element resulting hydraulic force in the axial direction, ie in the opening or closing direction of the control valve can be reduced. Further advantageously, the diameters of the inner surface of the valve element and the valve seat are the same size, wherein the inner surface is cylindrical and the valve seat are circular. This is a pressure or force balanced
Steuerventil realisiert. Im geschlossenen Zustand, also bei Anlage des als Ankerhülse ausgeführten Ventilelements an den Ventilsitz, sind die auf das Ventilelement Control valve realized. In the closed state, that is to say when the valve element designed as an anchor sleeve bears against the valve seat, these are on the valve element
wirkenden hydraulischen Kräfte nahezu ausgeglichen, also in Summe etwa Null. Somit kann die Ansteuerung des Steuerventils durch den Aktuator sehr schnell mit bereits geringer Kraft erfolgen. Die Konstruktion eines druckausgeglichenen Steuerventils erfordert in der vorliegenden Erfindung ein Steuerventil mit einem Ventilbolzen. acting hydraulic forces almost balanced, so in total about zero. Thus, the control of the control valve by the actuator can be done very quickly with already low power. The design of a pressure compensated control valve in the present invention requires a control valve with a valve pin.
In vorteilhaften Ausführungen ist das Ventilelement durch eine Ventilfeder in Schließrichtung des Ventilsitzes beaufschlagt. Dadurch wird das Steuerventil auf einfache und schnelle Weise geschlossen, wenn der Aktuator keine öffnende Kraft auf das Ventilelement mehr ausübt. Besonders bei sehr schnellen Schließ- und Öffnungsbewegungen des In advantageous embodiments, the valve element is acted upon by a valve spring in the closing direction of the valve seat. As a result, the control valve is closed in a simple and fast manner when the actuator exerts no opening force on the valve element more. Especially with very fast closing and opening movements of the
Ventilelements ist eine möglichst koaxiale Ausrichtung des Ventilelements zur Ventilhülse vorteilhaft, da die Ausrichtung dann sehr verschleißreduzierend wirkt.  Valve element is a possible coaxial alignment of the valve element to the valve sleeve advantageous because the alignment then acts very wear-reducing.
Bei vorteilhaften Ausführungen ist der Endbereich als zylindrischer Fortsatz mit einer inneren Führungsfläche ausgeführt. Dadurch kann die Führung axialsymmetrisch ausgeführt werden, in Richtung der Zylinderachse der Führungsfläche. Dies ist tribologisch besonders vorteilhaft. In advantageous embodiments, the end region is designed as a cylindrical extension with an inner guide surface. As a result, the guide can be made axially symmetrical, in the direction of the cylinder axis of the guide surface. This is particularly advantageous in tribology.
In vorteilhaften Gestaltungen ist der Aktuator ein elektromagnetischer Aktuator und das Ventilelement dementsprechend als Anker ausgeführt. Dies ist eine einfache Form der direkten Ansteuerung des Ventilelements. In advantageous embodiments, the actuator is an electromagnetic actuator and the valve element is accordingly designed as an armature. This is a simple form of direct control of the valve element.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS With reference to the drawing, the invention will be described in more detail below.
Es zeigen: Show it:
Fiq.1 einen Schnitt durch einen erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kraftstoffinjektor zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Fig.2 eine weitere Ausführungsform des Kraftstoffinjektors, wobei nur die wesentlichen Bereiche, insbesondere ein Steuerventil, dargestellt sind. Fig.3 einen Längsschnitt und einen Schnitt A-A durch ein Ventilelement und eine 1 shows a section through a fuel injector proposed according to the invention for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, wherein only the essential regions are shown. 2 shows a further embodiment of the fuel injector, wherein only the essential areas, in particular a control valve, are shown. 3 shows a longitudinal section and a section AA through a valve element and a
Ventilhülse des Steuerventils.  Valve sleeve of the control valve.
Fig.4 einen Längsschnitt und einen Schnitt B-B durch das Ventilelement und die 4 shows a longitudinal section and a section B-B through the valve element and the
Ventilhülse in einer weiteren Ausführung des Steuerventils.  Valve sleeve in another embodiment of the control valve.
Ausführungsvarianten variants
Der Darstellung gemäß Fig.1 ist eine erste Ausführungsvariante des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Kraftstoffinjektors mit Steuerventil zu entnehmen, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. 1 shows a first embodiment variant of the fuel injector with control valve proposed according to the invention, only the essential areas being shown.
Fig.1 zeigt einen Kraftstoffinjektor 10, der ein Ventilstück 12 umfasst. Das Ventilstück 12 ist über eine Ventilspannschraube 16 in einem Haltekörper 14 aufgenommen. Das Ventilstück 12 begrenzt einen Steuerraum 60, der über eine im Ventilstück 12 ausgebildete 1 shows a fuel injector 10, which comprises a valve piece 12. The valve piece 12 is received in a holding body 14 via a valve clamping screw 16. The valve piece 12 defines a control chamber 60 which is formed via a valve piece 12 in the
Zulaufdrossel 61 von einer Hochdruckquelle 84, beispielsweise einem Inlet throttle 61 from a high pressure source 84, for example a
Hochdrucksammeiraum (Common-Rail) oder einem Förderaggregat mit Systemdruck beaufschlagt ist. Der Steuerraum 60 im Ventilstück 12 ist über eine Ablaufdrossel 62 druckentlastbar, wobei ein Ablaufkanal durch ein hier kugelförmig ausgebildetes Hochdrucksammeiraum (common rail) or a delivery unit is pressurized with system pressure. The control chamber 60 in the valve piece 12 is depressurized via an outlet throttle 62, wherein a flow channel formed by a spherical here
Schließelement 44 verschlossen ist. Ein am Ventilstück 12 ausgebildeter Ventilsitz 42 ist durch das kugelförmig ausgebildete Schließelement 44 in der in Fig.1 dargestellten Stellung verschlossen. Demzufolge ist der Steuerraum 60 des Kraftstoffinjektors 10 nicht Closing element 44 is closed. A valve seat 42 formed on the valve seat 42 is closed by the ball-shaped closing element 44 in the position shown in FIG. As a result, the control space 60 of the fuel injector 10 is not
druckentlastet, sondern steht unter Systemdruckniveau. Optional ist das Schließelement 44, wie in Fig.1 dargestellt, in einer Kalotte 46 an derdepressurized, but is below system pressure level. Optionally, the closing element 44, as shown in Figure 1, in a cap 46 on the
Unterseite einer Druckfläche 52 des Ventilelements 20 aufgenommen. Das Schließelement 44 und die Kalotte 46 befinden sich innerhalb eines Sitzraumes 48, in dem der Ventilsitz 42 liegt. Im Sitzraum 48 herrscht Sitzraumdruck 50 bzw. Niederraumdruck. In dem Ventilstück 12 ist eine Düsennadel 2 längsverschiebbar zum Öffnen und Schließen von im Haltekörper 14 ausgebildeter Spritzlöcher 4 in einen Brennraum einer Bottom of a pressure surface 52 of the valve member 20 is added. The closure member 44 and the cap 46 are located within a seat 48 in which the valve seat 42 is located. In the seat 48 there is a seat pressure 50 or Niederraumdruck. In the valve piece 12, a nozzle needle 2 is longitudinally displaceable for opening and closing formed in the holding body 14 injection holes 4 in a combustion chamber a
Brennkraftmaschine angeordnet. Eine den Spritzlöchern 4 gegenüberliegende Stirnfläche der Düsennadel 2 begrenzt den Steuerraum 60, wodurch die Stirnfläche mit Druck beaufschlagt ist. Die Längsbewegung der Düsennadel 2 wird somit durch den Druck in dem Steuerraum 60 gesteuert, wie es aus dem Stand der Technik vielfach bekannt ist. Internal combustion engine arranged. An injection nozzle 4 opposite end face of the nozzle needle 2 limits the control chamber 60, whereby the end face is pressurized. The longitudinal movement of the nozzle needle 2 is thus controlled by the pressure in the control chamber 60, as is widely known from the prior art.
Der Kraftstoff! njektor 10 der Ausführungsform der Fig.1 weist ein Steuerventil 18 auf, das im Wesentlichen ein Ventilelement 20 sowie das Schließelement 44, das Ventilstück 12 und den Ventilsitz 42 umfasst. Ein oberer Hubanschlag zur Begrenzung des Ventilelementhubs ist durch das Bezugszeichen 26 identifiziert und durch eine Magnetunterseite 30 eines als Magneten ausgebildeten elektrischen Aktuators 28 zur Betätigung des Kraftstoff! njektors 10 gegeben. In dieser Ausführung ist dementsprechend das Ventilelement 20 als Anker ausgeführt. Alternativ kann jedoch auch ein anderer Aktuator 28, beispielsweise ein piezoelektrischer Aktuator 28, verwendet werden. The fuel! The injector 10 of the embodiment of FIG. 1 has a control valve 18, which essentially comprises a valve element 20 and the closing element 44, the valve piece 12 and the valve seat 42. An upper stroke stop for limiting the Ventilelementhubs is identified by the reference numeral 26 and by a magnetic underside 30 of a magnet formed as an electric actuator 28 for actuating the fuel! Njektors 10 given. In this embodiment, accordingly, the valve element 20 is designed as an anchor. Alternatively, however, another actuator 28, for example a piezoelectric actuator 28, may also be used.
Ein Ablaufstutzen 34 mit einem Niederdruckanschluss und der elektrische Aktuator 28 in Form eines Magneten sind von einer Magnethülse 32 umschlossen und mit dem Haltekörper 14 durch eine Magnetspannmutter verschraubt. Innerhalb des Haltekörpers 14 bzw. An outlet nozzle 34 with a low-pressure connection and the electric actuator 28 in the form of a magnet are enclosed by a magnetic sleeve 32 and screwed to the holding body 14 by a magnetic clamping nut. Within the holding body 14 and
innerhalb der Magnethülse 32 ist ein Niederdruckraum 35 ausgebildet. Der Niederdruckraum 35 ist dabei hydraulisch mit dem Sitzraum 48 durch im Ventilstück 12 ausgebildete inside the magnetic sleeve 32, a low pressure space 35 is formed. The low-pressure space 35 is hydraulically formed with the seat space 48 through in the valve piece 12
Abiaufbohrungen 22 verbunden. Die Abiaufbohrungen 22 können gegebenenfalls als Drosselbohrungen ausgeführt sein. Der Niederdruckraum 35 wiederum ist mit dem Abiaufbohrungen 22 connected. The Abiaufbohrungen 22 may optionally be designed as throttle bores. The low-pressure space 35 in turn is connected to the
Niederdruckanschluss des Ablaufstutzens 34 hydraulisch verbunden, wobei der Low pressure connection of the drain nozzle 34 hydraulically connected, wherein the
Niederdruckanschluss in ein Rücklaufsystem des Kraftstoff! njektors 10 führt. Low pressure connection in a return system of the fuel! Njektors 10 leads.
Aus der Darstellung gemäß Fig.1 geht desweiteren hervor, dass das Ventilelement 20 des Steuerventils 18 durch eine Ventilfeder 36, die eine Ventilfederkraft 38 in Richtung auf den Ventilsitz 42 ausübt, beaufschlagt ist. Die Ventilfeder 36 stützt sich an einer Auflagefläche 40 an der Innenseite des Ablaufstutzens 34 ab. 1 shows that the valve element 20 of the control valve 18 is acted upon by a valve spring 36, which exerts a valve spring force 38 in the direction of the valve seat 42. The valve spring 36 is supported on a bearing surface 40 on the inside of the drain nozzle 34.
Das Ventilstück 12 weist ein hülsenförmiges Endstück 1 1 auf, an dem eine innere The valve piece 12 has a sleeve-shaped end piece 1 1, on which an inner
Führungsfläche 13 ausgebildet ist. Durch die Führungsfläche 13 ist das Ventilelement 20 mit einer äußeren Zylinderfläche 21 längsbeweglich geführt, so dass das Ventilelement 20 nahezu koaxial zum Ventilsitz 42 bewegt wird. Zwischen der Führungsfläche 13 des Ventilstücks 12 und der Zylinderfläche 21 des Ventilelements 20 ist ein Führungsspalt 9 ausgebildet, der vorzugsweise nur wenige Mikrometer breit ist. Guide surface 13 is formed. By the guide surface 13, the valve member 20 is longitudinally movably guided with an outer cylindrical surface 21, so that the valve element 20 is moved almost coaxially with the valve seat 42. Between the guide surface 13 of Valve piece 12 and the cylindrical surface 21 of the valve element 20, a guide gap 9 is formed, which is preferably only a few microns wide.
Erfindungsgemäß sind im Endstück 1 1 des Ventilstücks 12 an der Führungsfläche 13 radial umlaufende Nuten 8 ausgebildet, die somit lokal den Führungsspalt 9 vergrößern. In alternativen Ausführungsformen können die Nuten 8 auch im Ventilelement 20 an der Zylinderfläche 21 ausgebildet sein. Die Nuten 8 dienen dabei einer Minimierung von auf das Ventilelement 20 wirkenden radialen Dämpfungskräften, die einer koaxialen Ausrichtung des Ventilelements 20 zum Ventilstück 12 entgegenwirken. According to the invention in the end piece 1 1 of the valve piece 12 on the guide surface 13 radially encircling grooves 8 are formed, which thus locally enlarge the guide gap 9. In alternative embodiments, the grooves 8 may also be formed in the valve element 20 on the cylindrical surface 21. The grooves 8 serve to minimize acting on the valve element 20 radial damping forces, which counteract a coaxial alignment of the valve element 20 to the valve piece 12.
Fig.2 zeigt eine weitere Ausführungsform des Kraftstoffinjektors 10, wobei nur die wesentlichen Bereiche, insbesondere das Steuerventil 18, dargestellt sind. Die im Folgenden nicht näher erläuterten Bereiche des Kraftstoffinjektors 10 sind analog zur Ausführungsform der Fig.1. 2 shows a further embodiment of the fuel injector 10, wherein only the essential areas, in particular the control valve 18, are shown. The areas of the fuel injector 10 which are not explained in detail below are analogous to the embodiment of FIG.
In der Ausführungsform der Fig.2 ist das Ventilelement 20 als Ankerhülse ausgeführt und bildet gleichzeitig das Schließelement 44, ist mit diesem also einstückig ausgeführt. An einer zylindrischen Innenfläche 19 des Ventilelements 20 bzw. das Ventilelementhülse ist ein Ventilbolzen 15 angeordnet, der sich an dem Ablaufstutzen 34 abstützt. Der Ventilbolzen 15, das Ventilelement 20 und das Ventilstück 12 begrenzen einen Ventilraum 3, der hydraulisch betrachtet von der Ablaufdrossel 62 bis zu der zumindest einen Abiaufbohrung 22 reicht. Zwischen dem Ventilbolzen 15 und der Innenfläche 19 ist ein Dichtspalt ausgebildet, der nur eine sehr geringe Leckage aufweist. In der in Fig.2 dargestellten Stellung des Steuerventils 18 wirkt das Ventilelement 20 mit dem Ventilsitz 42 zusammen, so dass der Druck im Steuerraum 60 auf Hochdruckniveau gehalten wird. Zur Druckentlastung des Steuerraums 60 hebt das Ventilelement 20 von dem Ventilsitz 42 ab und öffnet damit eine hydraulische Verbindung von dem Ventilraum 3 zu dem Sitzraum 48, der wiederum über die zumindest eine Abiaufbohrung 22 mit dem In the embodiment of Figure 2, the valve element 20 is designed as an anchor sleeve and at the same time forms the closing element 44, so it is made in one piece with this. On a cylindrical inner surface 19 of the valve element 20 and the valve element sleeve, a valve pin 15 is arranged, which is supported on the discharge nozzle 34. The valve pin 15, the valve element 20 and the valve piece 12 define a valve space 3, which, viewed hydraulically, extends from the outlet throttle 62 to the at least one drainage bore 22. Between the valve pin 15 and the inner surface 19, a sealing gap is formed, which has only a very small leakage. In the position of the control valve 18 shown in FIG. 2, the valve element 20 cooperates with the valve seat 42, so that the pressure in the control chamber 60 is maintained at high pressure level. To relieve the pressure of the control chamber 60, the valve member 20 lifts off from the valve seat 42 and thus opens a hydraulic connection from the valve chamber 3 to the seat 48, which in turn via the at least one Abiaufbohrung 22 with the
Niederdruckraum 35 und weiter mit dem Niederdruckanschluss verbunden ist. Low pressure space 35 and further connected to the low pressure port.
In dieser Ausführungsform kann das Steuerventil 18 auch als druckausgeglichenes bzw. kraftausgeglichenes Steuerventil 18 ausgeführt werden, nämlich dann, wenn die beiden Durchmesser von Ventilsitz 42 und Innenfläche 19 gleich groß sind. Dann ist im geschlossen Zustand des Steuerventils 18, also bei Anlage des Ventilelements 20 an den Ventilsitz 42, die hydraulisch resultierende Kraft, insbesondere in axialer Richtung, auf das Schließelement bzw. das Ventilelement 20 Null. In this embodiment, the control valve 18 can also be designed as a pressure-balanced or force-balanced control valve 18, namely, when the two diameters of valve seat 42 and inner surface 19 are equal. Then, in the closed state of the control valve 18, ie upon contact of the valve element 20 to the valve seat 42, the hydraulically resulting force, in particular in the axial direction, to the closing element or the valve element 20 zero.
In der Ausführung der Fig.2 sind die Nuten 8 an der Zylinderfläche 21 des Ventilelements 20 ausgebildet. Dabei sind drei radial umlaufende Nuten 8 ausgebildet. Auch hier können in alternativen Ausführungen die Nuten 8 an der Führungsfläche 13 des Ventilstücks 12 ausgebildet sein. Dabei können beliebig viele Nuten 8 in beliebigen Richtungen angeordnet sein. Die bevorzugten Richtungen sind radial umlaufend, axial und gewindeförmig. Im Folgenden werden weitere Ausführungsformen der Nuten 8 beschrieben; beispielsweise wurde dabei das Steuerventil 18 der Fig.2 mit Innenfläche 19 des Ventilelements 20 und mit Ventilbolzen 15 als Grundlage gewählt. Die im Folgenden beschriebenen Ausführungen sind jedoch auch auf das Steuerventil 18 der Fig.1 übertragbar. Die Fig.3 zeigt im Längsschnitt und im Schnitt A-A drei Nuten 8, die in axialer Richtung auf der Zylinderfläche 21 des Ventilelements 20 angeordnet sind. Dabei sind die Nuten 8 vorzugsweise mit einem axialen Abstand a zum Beginn des Führungsspalts 9 bzw. zum Sitzraum 48 entfernt angeordnet, um keinen zusätzlichen Leckagequerschnitt über den gesamten Führungsspalt 9 zu erhalten. Wie in Schnitt A-A zu sehen, haben die Nuten 8 im Querschnitt eine rechteckige Kontur. Alternativ können sie jedoch auch trapezförmig, halbkreisförmig oder anderweitig konkav gestaltet sein. Generell kann eine beliebige Anzahl von Nuten 8 - vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt- auf der Zylinderfläche 21 ausgebildet sein; vorteilhafterweise sind es jedoch drei oder vier Nuten 8. Die Fig.4 zeigt im Längsschnitt und im Schnitt B-B vier Nuten 8, die in axialer Richtung auf der Führungsfläche 13 des Ventilstücks 12 bzw. des Endstücks 1 1 angeordnet sind. Dabei sind die Nuten 8 vorzugsweise mit einem axialen Abstand a zum ventilsitzseitigen Beginn des Führungsspalts 9 bzw. mit einem Abstand a zum Sitzraum 48 angeordnet, um keinen zusätzlichen Leckagequerschnitt über den gesamten Führungsspalt 9 zu erhalten. Optional oder alternativ können die Nuten 8 auch einen axialen Abstand b zum Ende des In the embodiment of FIG. 2, the grooves 8 are formed on the cylindrical surface 21 of the valve element 20. In this case, three radially circumferential grooves 8 are formed. Again, the grooves 8 may be formed on the guide surface 13 of the valve member 12 in alternative embodiments. In this case, any number of grooves 8 can be arranged in any direction. The preferred directions are radially circumferential, axial and thread-shaped. In the following, further embodiments of the grooves 8 will be described; For example, while the control valve 18 of Figure 2 with inner surface 19 of the valve member 20 and valve pin 15 was selected as the basis. However, the embodiments described below are also applicable to the control valve 18 of Figure 1. 3 shows in longitudinal section and in section A-A three grooves 8, which are arranged in the axial direction on the cylindrical surface 21 of the valve element 20. In this case, the grooves 8 are preferably arranged at an axial distance a from the beginning of the guide gap 9 or the seat space 48, in order not to obtain any additional leakage cross section over the entire guide gap 9. As seen in section A-A, the grooves 8 have a rectangular contour in cross-section. Alternatively, however, they may also be trapezoidal, semicircular or otherwise concave. In general, any number of grooves 8 - preferably uniformly distributed over the circumference - be formed on the cylindrical surface 21; However, it is advantageously three or four grooves 8. FIG. 4 shows in longitudinal section and in section B-B four grooves 8 which are arranged in the axial direction on the guide face 13 of the valve piece 12 and the end piece 11, respectively. The grooves 8 are preferably arranged with an axial distance a to the valve seat side beginning of the guide gap 9 or at a distance a to the seat 48, in order to obtain no additional leakage cross section over the entire guide gap 9. Optionally or alternatively, the grooves 8 can also be at an axial distance b from the end of the
Führungsspalts 9 aufweisen. Wie in Schnitt B-B zu sehen, haben die Nuten 8 im Querschnitt eine halbkreisförmige Kontur. Alternativ können sie jedoch auch trapezförmig, rechteckig oder anderweitig konkav gestaltet sein. Generell kann eine beliebige Anzahl von Nuten 8 - vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang verteilt - auf der Führungsfläche 13 ausgebildet sein; vorteilhafterweise sind es jedoch drei oder vier Nuten 8. Die Funktionsweise des Kraftstoffinjektors 10 ist wie folgt: Guide gap 9 have. As seen in section BB, the grooves 8 have a semicircular contour in cross-section. Alternatively, however, they may also be trapezoidal, rectangular or otherwise concave. In general, any number of grooves 8 - preferably distributed uniformly over the circumference - be formed on the guide surface 13; however, advantageously, there are three or four grooves 8. The operation of the fuel injector 10 is as follows:
Die Düsennadel 2 ist in einem Druckraum angeordnet, welcher über einen Hochdruckzulauf hydraulisch in ständiger Verbindung mit der Hochdruckquelle 84 steht, beispielsweise einem Common Rail oder einer Hochdruckpumpe. Zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine wird die Düsennadel 2 von einem Düsennadelsitz abgehoben. Die Bewegung der Düsennadel 2 wird dabei durch das Steuerventil 18 gesteuert. Das Steuerventil 18 wird durch den Aktuator 28 angesteuert und steuert den Druck imThe nozzle needle 2 is arranged in a pressure chamber, which is hydraulically in constant communication with the high-pressure source 84 via a high-pressure inlet, for example a common rail or a high-pressure pump. For injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, the nozzle needle 2 is lifted off a nozzle needle seat. The movement of the nozzle needle 2 is controlled by the control valve 18. The control valve 18 is actuated by the actuator 28 and controls the pressure in
Steuerraum 60. Liegt im Steuerraum 60 hoher Druck an, so presst dieser die Düsennadel 2 entgegen der Kraft einer Düsenfeder und entgegen einer im Druckraum auf die Düsennadel 2 wirkenden resultierenden hydraulischen Kraft gegen den Düsennadelsitz. Soll eine Einspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine erfolgen, wird das Steuerventil 18 vom Aktuator 28 so angesteuert, dass das Ventilelement 20 bzw. das Schließelement 44 vom Ventilsitz 42 abhebt. Dadurch wird der Druck im Steuerraum 60 durch die Ablaufdrossel 62 in den Sitzraum 48 und weiter in den Niederdruckraum 35 entlastet. Mit dem verringerten Druck im Steuerraum 60 wird die Düsennadel 2 entgegen der Düsenfeder durch die resultierende hydraulische Kraft im Düsenraum vom Düsennadelsitz abgehoben und gibt dadurch die Spritzlöcher 4 frei. Somit erfolgt die Einspritzung des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs vom Druckraum durch die Spritzlöcher 4 in den Brennraum der Brennkraftmaschine. Zur Beendigung des Einspritzvorgangs wird die Ansteuerung des Aktuators 28 Control chamber 60. If high pressure prevails in the control chamber 60, it presses the nozzle needle 2 against the force of a nozzle spring and counteracts a resulting hydraulic force acting on the nozzle needle 2 in the pressure chamber against the nozzle needle seat. If an injection of the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, the control valve 18 is controlled by the actuator 28 so that the valve element 20 and the closing element 44 lifts from the valve seat 42. As a result, the pressure in the control chamber 60 is relieved by the outlet throttle 62 into the seat space 48 and further into the low-pressure space 35. With the reduced pressure in the control chamber 60, the nozzle needle 2 is lifted against the nozzle spring by the resulting hydraulic force in the nozzle chamber from the nozzle needle seat and thereby releases the spray holes 4. Thus, the injection of high-pressure fuel from the pressure chamber through the injection holes 4 takes place in the combustion chamber of the internal combustion engine. To terminate the injection process, the activation of the actuator 28
beendet, so dass das Ventilelement 20 bzw. das Schließelement 44 von das terminated, so that the valve element 20 and the closing element 44 of the
Ventilelementfeder 36 wieder gegen den Ventilsitz 42 gedrückt und damit die Valve element spring 36 again pressed against the valve seat 42 and thus the
Ablaufdrossel 62 verschlossen wird. Dadurch wird der Druck im Steuerraum 60 wieder durch den Zufluss über die Zulaufdrossel 61 so weit erhöht, dass dieser zusammen mit der Kraft der Düsenfeder ein Schließen der Düsennadel 2 bewirkt. Outflow throttle 62 is closed. As a result, the pressure in the control chamber 60 is again increased by the inflow via the inlet throttle 61 so that this causes a closing of the nozzle needle 2 together with the force of the nozzle spring.
Auf Grund von Schiefständen muss sich das Ventilelement 20 beim Erreichen des Due to inconsistencies, the valve element 20 must be on reaching the
Hubanschlags am Aktuator 28 bzw. an einer Restluftspaltscheibe innerhalb der Hubanschlags on the actuator 28 and at a residual air gap within the
Führung durch das Ventilstück 12 bzw. durch das Endstück 11 ausrichten, um so den vollen Öffnungsquerschnitt am Ventilsitz 42 freizugeben. Dabei wirken der Ausrichtung des Ventilelements 20 dämpfende Fluidkräfte (bzw. -momente), die ähnlich wie bei einem Quetschspalt im Führungsspalt 9 zwischen Ventilelement 20 und Ventilstück 12 entstehen, entgegen. Sind die dämpfenden Kräfte (Momente) zu groß, kann sich das Ventilelement 20 nicht voll ausrichten, was effektiv einer Hubreduzierung des Align guide through the valve piece 12 or through the end piece 11, so as to release the full opening cross section on the valve seat 42. In this case, the alignment of the valve element 20 damping fluid forces (or -momente), similar to at a squish gap in the guide gap 9 between the valve element 20 and valve piece 12 arise, contrary. If the damping forces (moments) are too large, the valve element 20 can not fully align, which effectively reduces the stroke of the
Ventilelements 20 entspricht. Valve element 20 corresponds.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung der zumindest einen Nut 8 im Führungsspalt 9 werden die dort wirkenden Dämpfungskräfte und Dämpfungsmomente zwischen Ventilelement 20 und Ventilstück 12 reduziert, wodurch eine leichtere Ausrichtung des Ventilelements 20 ermöglicht wird und somit Hubverluste vermieden werden. The inventive arrangement of the at least one groove 8 in the guide gap 9, the damping forces and damping moments acting there between valve element 20 and valve piece 12 are reduced, whereby a lighter orientation of the valve element 20 is made possible and thus lifting losses can be avoided.
Die zumindest eine Nut 8 sorgt für einen Druckausgleich über den Umfang des Ventilelements 20 bzw. der Zylinderfläche 21. Die zumindest eine Nut 8 kann dazu entweder an der Zylinderfläche 21 des Ventilelements 20 oder an der Führungsfläche 13 des Ventilstücks 12 ausgebildet sein. Ist die zumindest eine Nut 8 radial umlaufend ausgebildet, so erhöht sich die Leckagemenge im Führungsspalt 9 nicht. Bei der Ausbildung in axialer Richtung sollten vorzugsweise drei oder vier Nuten 8 vorgesehen sein. Dadurch wird eine sehr gute Ausrichtung des Ventilelements 20 erzielt, allerdings kann sich auch die Leckagemenge erhöhen. Daher sind die axialen Nuten 8 vorteilhafterweise mit einem Abstand a oder b zum Beginn bzw. zum Ende des Führungsspalts 9 angeordnet. The at least one groove 8 provides a pressure equalization over the circumference of the valve element 20 and the cylinder surface 21. The at least one groove 8 may be formed either on the cylindrical surface 21 of the valve element 20 or on the guide surface 13 of the valve member 12. If the at least one groove 8 is designed to be radially encircling, then the amount of leakage in the guide gap 9 does not increase. When forming in the axial direction, preferably three or four grooves 8 should be provided. As a result, a very good alignment of the valve element 20 is achieved, however, the amount of leakage can also increase. Therefore, the axial grooves 8 are advantageously arranged at a distance a or b to the beginning or to the end of the guide gap 9.

Claims

Ansprüche 1 . Kraftstoffinjektor (10) zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Claims 1. Fuel injector (10) for injecting fuel into a combustion chamber of a
Brennkraftmaschine mit einer längsverschiebbar angeordneten Düsennadel (2), wobei die Düsennadel (2) durch ihre Längsbewegung wenigstens ein Spritzloch (4) in den Brennraum öffnet und schließt, wobei die Längsbewegung der Düsennadel (2) durch den Druck in einem Steuerraum (60) steuerbar ist, wobei der Steuerraum (60) mittels eines von einem Aktuator (28) betätigbaren Steuerventils (18) mit einem  Internal combustion engine with a longitudinally displaceable nozzle needle (2), the nozzle needle (2) by its longitudinal movement at least one injection hole (4) opens and closes in the combustion chamber, the longitudinal movement of the nozzle needle (2) by the pressure in a control chamber (60) controllable is, wherein the control chamber (60) by means of an actuatable by an actuator (28) control valve (18) with a
Niederdruckraum (35) verbindbar ist, wobei das Steuerventil (18) ein von dem Aktuator (2) bewegbares Ventilelement (20), einen Ventilsitz (42) und ein Schließelement (44) umfasst, wobei das Schließelement (44) mit dem Ventilsitz (42) zum Öffnen und Schließen einer hydraulischen Verbindung von dem Steuerraum (60) zu dem  Low pressure chamber (35) is connectable, wherein the control valve (18) comprises a of the actuator (2) movable valve element (20), a valve seat (42) and a closing element (44), wherein the closing element (44) with the valve seat (42 ) for opening and closing a hydraulic connection from the control chamber (60) to the
Niederdruckraum (35) zusammenwirkt, wobei der Ventilsitz (42) an einem Ventilstück Low pressure chamber (35) cooperates, wherein the valve seat (42) on a valve piece
(12) ausgebildet ist, wobei das Ventilelement (20) in einem Endbereich (1 1 ) des (12) is formed, wherein the valve element (20) in an end region (1 1) of the
Ventilstücks (12) geführt ist, so dass zwischen dem Ventilelement (20) und dem  Valve piece (12) is guided so that between the valve element (20) and the
Endbereich (1 1 ) ein Führungsspalt (9) ausgebildet ist,  End region (1 1) is formed a guide gap (9),
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
im Bereich des Führungsspalts (9) an dem Ventilelement (20) und/oder an dem  in the region of the guide gap (9) on the valve element (20) and / or on the
Endbereich (1 1 ) zumindest eine Nut (8) ausgebildet ist.  End region (1 1) at least one groove (8) is formed.
2. Kraftstoffinjektor (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Nut (8) in Öffnungsrichtung des Ventilelements (20) ausgebildet ist. 2. Fuel injector (10) according to claim 1, characterized in that the at least one groove (8) is formed in the opening direction of the valve element (20).
3. Kraftstoffinjektor (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Nut (8) in Öffnungsrichtung des Ventilelements (20) mit einem Abstand a zum ventilsitzseitigen Beginn des Führungsspalts (9) angeordnet ist. 3. Fuel injector (10) according to claim 2, characterized in that the at least one groove (8) in the opening direction of the valve element (20) is arranged at a distance a to the valve seat side beginning of the guide gap (9).
4. Kraftstoffinjektor (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die 4. Fuel injector (10) according to claim 2 or 3, characterized in that the
zumindest eine Nut (8) in Öffnungsrichtung des Ventilelements (20) mit einem Abstand b zum Niederdruckraum (35) angeordnet ist.  at least one groove (8) is arranged in the opening direction of the valve element (20) at a distance b from the low-pressure space (35).
5. Kraftstoffinjektor (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das 5. fuel injector (10) according to claim 1, characterized in that the
Ventilelement (20) im Wesentlichen zylindrisch ist. Valve element (20) is substantially cylindrical.
6. Kraftstoffinjektor (10) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Nut (8) in radial umlaufender Richtung zu einer Zylinderachse des Ventilelements (20) ausgebildet ist. 6. fuel injector (10) according to claim 5, characterized in that the at least one groove (8) is formed in a radially circumferential direction to a cylinder axis of the valve element (20).
7. Kraftstoffinjektor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (20) und das Schließelement (44) einstückig ausgeführt sind. 7. Fuel injector (10) according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the valve element (20) and the closing element (44) are made in one piece.
8. Kraftstoffinjektor (10) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das 8. fuel injector (10) according to claim 7, characterized in that the
Ventilelement (20) hülsenförmig mit einer Innenfläche (19) gestaltet ist.  Valve element (20) is designed sleeve-shaped with an inner surface (19).
9. Kraftstoffinjektor (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche (19) einen Ventilbolzen (15) radial umgibt. 9. fuel injector (10) according to claim 8, characterized in that the inner surface (19) radially surrounding a valve pin (15).
10. Kraftstoffinjektor (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenfläche10. fuel injector (10) according to claim 9, characterized in that the inner surface
(19) zylindrisch ausgebildet ist, der Ventilsitz (42) kreisförmig ausgebildet ist und dass die Innenfläche (19) und der Ventilsitz (42) den gleichen Durchmesser aufweisen. (19) is cylindrical, the valve seat (42) is circular and that the inner surface (19) and the valve seat (42) have the same diameter.
1 1 . Kraftstoffinjektor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilelement (20) durch eine Ventilfeder (36) in Schließrichtung des 1 1. Fuel injector (10) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the valve element (20) by a valve spring (36) in the closing direction of the
Ventilsitzes (42) beaufschlagt ist.  Valve seat (42) is acted upon.
12. Kraftstoffinjektor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Endbereich (1 1 ) als zylindrischer Fortsatz mit einer inneren Führungsfläche (13) ausgeführt ist. 12. Fuel injector (10) according to one of claims 1 to 1 1, characterized in that the end region (1 1) is designed as a cylindrical extension with an inner guide surface (13).
13. Kraftstoffinjektor (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (28) ein elektromagnetischer Aktuator ist und dass das Ventilelement13. Fuel injector (10) according to one of claims 1 to 12, characterized in that the actuator (28) is an electromagnetic actuator and that the valve element
(20) als Anker ausgeführt ist. (20) is designed as an anchor.
PCT/EP2016/060289 2015-06-24 2016-05-09 Fuel injector with control valve WO2016206850A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102015211705.7A DE102015211705A1 (en) 2015-06-24 2015-06-24 Fuel injector with control valve
DE102015211705.7 2015-06-24

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016206850A1 true WO2016206850A1 (en) 2016-12-29

Family

ID=55913647

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2016/060289 WO2016206850A1 (en) 2015-06-24 2016-05-09 Fuel injector with control valve

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102015211705A1 (en)
WO (1) WO2016206850A1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1967726A2 (en) * 2007-03-07 2008-09-10 Robert Bosch Gmbh Magnetic valve injector
DE102010042688A1 (en) * 2010-10-20 2012-04-26 Robert Bosch Gmbh fuel injector
DE102011004186A1 (en) * 2011-02-16 2012-08-16 Robert Bosch Gmbh Fuel injection component has element, which is arranged in bore of guide element, where element has structured surface in area between inlet area and outlet area of bore
EP2778386A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-17 Delphi International Operations Luxembourg S.à r.l. Control valve assembly and fuel injector incorporating a control valve assembly
EP2855914A1 (en) 2012-06-01 2015-04-08 Robert Bosch GmbH Fuel injector
DE102013220913A1 (en) * 2013-10-15 2015-04-16 Continental Automotive Gmbh Valve

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10029297A1 (en) * 2000-06-14 2001-10-18 Bosch Gmbh Robert Valve for controling liquids has piezo actuator, dual piston hydraulic converter, valve closure element and spring element directly coupled to second piston of hydraulic converter
DE10102234A1 (en) * 2001-01-19 2002-07-25 Bosch Gmbh Robert High pressure fuel supply unit, for an IC motor with fuel injection, has a drilling through the valve body to take a piston with a sealing section against the guide section of the drilling, with a hydraulic piston centering action
KR101307563B1 (en) * 2003-07-16 2013-09-12 베르트질레 슈바이츠 악티엔게젤샤프트 Piston for a high pressure piston in cylinder unit
DE102007022587A1 (en) * 2007-05-14 2008-11-27 Robert Bosch Gmbh Injector with pressure compensated control valve

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1967726A2 (en) * 2007-03-07 2008-09-10 Robert Bosch Gmbh Magnetic valve injector
DE102010042688A1 (en) * 2010-10-20 2012-04-26 Robert Bosch Gmbh fuel injector
DE102011004186A1 (en) * 2011-02-16 2012-08-16 Robert Bosch Gmbh Fuel injection component has element, which is arranged in bore of guide element, where element has structured surface in area between inlet area and outlet area of bore
EP2855914A1 (en) 2012-06-01 2015-04-08 Robert Bosch GmbH Fuel injector
EP2778386A1 (en) * 2013-03-13 2014-09-17 Delphi International Operations Luxembourg S.à r.l. Control valve assembly and fuel injector incorporating a control valve assembly
DE102013220913A1 (en) * 2013-10-15 2015-04-16 Continental Automotive Gmbh Valve

Also Published As

Publication number Publication date
DE102015211705A1 (en) 2016-12-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE602005000662T2 (en) Injection valve of an internal combustion engine
EP1831537B1 (en) Injector for a fuel-injection system in an internal combustion engine
EP2021617B1 (en) Fuel injector comprising a pressure-compensated control valve
EP3478957B1 (en) Valve for injecting gaseous fuel
EP3535486B1 (en) Fuel injection valve for injecting a gaseous and / or liquid fuel
WO2002084106A1 (en) Valve for controlling liquids
DE10100390A1 (en) Injector
WO2014000961A1 (en) Fuel injector having a magnetic actuator
DE102007011047A1 (en) Magnetventilinjektor
EP1335128A2 (en) High pressure hydraulic valve, in particularly for an internal combustion engine fuel injection apparatus
WO2011079989A1 (en) Electromagnetically actuated volume control valve, in particular for controlling the delivery volume of a high-pressure fuel pump
DE102014217441A1 (en) Electromagnetically actuated proportional valve
EP3384149B1 (en) Fuel injector having a control valve
DE10158028A1 (en) Injector for a common rail fuel injection system with injection molding
DE102007010498A1 (en) Injector, particularly common-rail-injector for injecting fuel into combustion chamber of internal-combustion engine, has control valve connected with high pressure area and separated from low pressure area in primary switching position
WO2016206850A1 (en) Fuel injector with control valve
EP1483499A1 (en) Installation for the pressure-modulated formation of the injection behavior
DE102016209249A1 (en) Gas valve for dosing gaseous fuels
EP2957760B1 (en) Nozzle assembly for a fuel injector and fuel injector
EP3035520B1 (en) Hydraulic coupler unit for controlling a valve
WO2011160900A1 (en) Fuel injection device comprising a hydraulic coupler
DE102008000596A1 (en) Common rail injector for injecting fuel into combustion chamber of internal combustion engine, has nozzle needle comprising nozzle-sided part with extension, which is axially, displaceably guided into recess or hole on nozzle body
WO2017012730A1 (en) Fuel injector and method for producing a fuel injector
EP2185807A1 (en) Control valve for a fuel injector
EP3184803B1 (en) Fuel injector

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 16720864

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 16720864

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1