DE10259169A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines - Google Patents

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DE10259169A1
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pressure
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DE2002159169
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Thomas KÜGLER
Jochen Mertens
Hasiman ÜSKÜDAR
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Kraftstoffeinspritzventil mit einem Ventilkörper (1), in dem eine Bohrung (2) ausgebildet ist, die an einem Ende von einem Ventilsitz (11) begrenzt wird, von dem wenigstens ein Einspritzkanal (14) abgeht. In der Bohrung (2) ist eine Ventilnadel (7) längsverschiebbar angeordnet, die an ihrem dem Ventilsitz (11) zugewandten Ende eine Ventildichtfläche (12) aufweist, mit der sie zum Öffnen und Schließen des wenigstens einen Einspritzkanals (14) mit dem Ventilsitz (11) zusammenwirkt. Zwischen der Ventilnadel (7) und der Wand der Bohrung (2) ist ein Druckraum (5) ausgebildet, der mit Kraftstoff unter Druck befüllbar ist. An der Ventilnadel (7) ist eine dem Ventilsitz (11) zugewandte Druckfläche (30) ausgebildet, die bei Anlage der Ventilnadel (7) auf dem Ventilsitz (11) über eine Drosselstelle (26) mit dem Druckraum (5) verbindbar ist (Figur 2).Fuel injection valve with a valve body (1) in which a bore (2) is formed which is delimited at one end by a valve seat (11) from which at least one injection channel (14) extends. A valve needle (7) is longitudinally displaceable in the bore (2) and has a valve sealing surface (12) at its end facing the valve seat (11), with which it opens and closes the at least one injection channel (14) with the valve seat ( 11) interacts. A pressure chamber (5) is formed between the valve needle (7) and the wall of the bore (2) and can be filled with fuel under pressure. A pressure surface (30) facing the valve seat (11) is formed on the valve needle (7) and can be connected to the pressure chamber (5) via a throttle point (26) when the valve needle (7) rests on the valve seat (11) (Figure 2).

Description

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen aus, wie es beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE (normales Ventil) A1 bekannt ist. Ein solches Kraftstoffeinspritzventil umfasst einen Ventilkörper, in dem in einer Bohrung eine kolbenförmige Ventilnadel längsverschiebbar angeordnet ist. Zwischen der Ventilnadel und der Wand der Bohrung ist ein Druckraum ausgebildet, der mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist. Die Bohrung wird an ihrem brennraumseitigen Ende von einem Ventilsitz begrenzt, von dem mehrere Einspritzöffnungen abgehen. Durch Anlage der Ventilnadel am Ventilsitz werden die Einspritzöffnungen verschlossen, während bei vom Ventilsitz abgehobener Ventilnadel Kraftstoff zwischen der Ventildichtfläche und dem Ventilsitz hindurch den Einspritzöffnungen zufließt und von dort in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.The invention relates to a fuel injection valve for internal combustion engines from, as for example from the published patent application DE (normal Valve) A1 is known. Such a fuel injector comprises a valve body, in which a piston-shaped valve needle is longitudinally displaceable in a bore is arranged. Between the valve needle and the wall of the bore is a pressure chamber formed with fuel under high pressure fillable is. At its end on the combustion chamber side, the bore is covered by a Valve seat limited, from which several injection openings extend. By planting the Valve needle on the valve seat, the injection ports are closed while at Valve needle lifted from the valve seat between the valve sealing surface and the valve seat flows through the injection openings and from there is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.

Die Bewegung der Ventilnadel zwischen der Öffnungs- und Schließposition erfolgt hierbei durch zwei entgegengerichtete Kräfte: einerseits durch eine Schließkraft, die in Richtung des Ventilsitzes auf die Ventilnadel wirkt, und andererseits durch eine Öffnungskraft, die hydraulisch erzeugt wird. Hierzu weist die Ventilnadel wenigstens eine Druckfläche auf, die vorzugsweise durch einen die Ventilnadel umlaufenden Absatz gebildet wird und durch den Kraftstoff im Druckraum beaufschlagt ist. Je nach dem, welche der Kräfte überwiegt, bewegt sich die Ventilnadel entweder in Anlage an den Ventilsitz oder hebt von diesem ab.The movement of the valve needle between the opening and closed position takes place here by two opposing forces: on the one hand by a closing force, which acts on the valve needle in the direction of the valve seat, and on the other hand by an opening force, which is generated hydraulically. For this purpose, the valve needle at least points a printing area on, preferably by a paragraph surrounding the valve needle is formed and acted upon by the fuel in the pressure chamber is. Depending on which of the forces predominates, the valve needle either abuts the valve seat or stands out from this.

Bei modernen Brennkraftmaschinen ist es von großer Bedeutung, dass der tatsächliche Einspritzzeitpunkt genau mit dem durch die Steuerung vorbestimmten Zeitpunkt übereinstimmt. Kommt es jedoch durch die Einspritzvorgänge und das Öffnen und Schließen der Ventilnadel im Druckraum zu Druckschwingungen, ist der Druck an der Druckfläche nicht genau bestimmt und damit auch nicht die Öffnungskraft. Somit verschiebt sich der Zeitpunkt, zu dem die Öffnungskraft gleich der Schließkraft ist und der Beginn der Öffnungsbewegung der Ventilnadel. Dies verändert den Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge, so dass die Verbrennung nicht optimal abläuft und gegebenenfalls die Schadstoffemissionen erhöht werden.In modern internal combustion engines it is of great Meaning that the actual Injection time exactly with that predetermined by the control Time coincides. However, it comes through the injection processes and the opening and Conclude the valve needle in the pressure chamber causing pressure vibrations is the pressure on the printing surface not exactly determined and therefore not the opening force. Thus shifts the time at which the opening force equal to the closing force is and the beginning of the opening movement the valve needle. This is changing the injection timing and the injection quantity so that the combustion does not work optimally and, if necessary, the pollutant emissions are increased.

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit dem kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass Schwankungen des Einspritzzeitpunkts vermindert werden, die durch Druckschwingungen im Druckraum hervorgerufen werden. Hierzu ist an der Ventilnadel eine Druckfläche ausgebildet, die bei Anlage der Ventilnadel am Ventilsitz über eine Drosselstelle mit dem Druckraum verbindbar ist. Auftretende Druckschwingungen werden gedämpft, so dass der Kraftstoffdruck, der effektiv auf die Druckfläche wirkt, deutlich geringere Druckschwankungen aufweist als der Druck im Druckraum. Der Zeitpunkt, zu dem die Ventilnadel bedingt durch den hydraulischen Druck auf die Druckfläche vom Ventilsitz abhebt, ist somit genau bestimm bar, so dass die Einspritzung zum optimalen Zeitpunkt beginnt.The fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1, in contrast, the The advantage is that fluctuations in the injection timing are reduced that are caused by pressure vibrations in the pressure chamber. For this purpose, a pressure surface is formed on the valve needle, which when in contact the valve needle on the valve seat a throttle point can be connected to the pressure chamber. Occurring pressure vibrations are steamed so that the fuel pressure that effectively acts on the printing surface becomes clear has lower pressure fluctuations than the pressure in the pressure chamber. The time at which the valve needle is caused by the hydraulic Pressure on the printing area lifts off the valve seat, can thus be determined precisely, so that the injection starts at the optimal time.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Drosselstelle beim Abheben der Ventilnadel vom Ventilsitz aufgesteuert. Hierdurch wird die Druckfläche nunmehr vom vollen Kraftstoffdruck des Druckraums beaufschlagt, so dass ein schnelles Öffnen der Ventilnadel ermöglicht wird.In a first advantageous embodiment of the Invention is the throttle point when lifting the valve needle from Opened valve seat. As a result, the printing area is now acted upon by the full fuel pressure of the pressure chamber, so that a quick opening the valve needle is made possible.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Drosselstelle durch einen Ringspalt zwischen dem Ventilsitz und der Ventilnadel ausgebildet. Die Drosselstelle wird so beim Abheben der Ventilnadel vom Ventilsitz rasch aufgesteuert, und die Stärke der Drosselung lässt sich durch die Breite des Ringspalts einfach einstellen.In a further advantageous embodiment the throttle point through an annular gap between the valve seat and the valve needle. The throttle point is so at Lifting the valve needle from the valve seat opened quickly, and the Strength of Throttling leaves adjust itself simply by the width of the ring gap.

Die Drosselwirkung hängt nicht nur von der Ausbildung der Drosselstelle ab, sondern auch vom Volumen des Raums, der durch die Drosselstelle mit dem Druckraum verbunden ist und den die Druckfläche der Ventilnadel begrenzt. Für eine weitere Optimierung ist es vorteilhaft, an der Ventilnadel eine Ringnut anzubringen, in der die Druckfläche ausgebildet ist, wobei die Ringnut die Ventilnadel auf ihrem Umfang umgibt. Über die Tiefe und Ausgestaltung der Ringnut lässt sich die Dämpfungswirkung an der Drosselstelle beeinflussen. Die Ringnut kann auch so tief ausgebildet sein, dass an ihrem äußeren Rand eine umlaufende Lippe ausgebildet ist, zwischen der und dem Ventilsitz die Drosselstelle ausgebildet ist.The throttling effect does not depend only on the design of the throttle point, but also on the volume of the space connected to the pressure space by the throttle and the printing area the valve needle limited. For A further optimization is advantageous on the valve needle to attach an annular groove in which the pressure surface is formed, wherein the annular groove surrounds the valve needle on its circumference. About the The depth and design of the annular groove can be the damping effect influence at the throttle point. The ring groove can also be as deep be formed that a on its outer edge circumferential lip is formed between the and the valve seat the throttle point is formed.

Es kann auch vorgesehen sein, die Druckfläche als Teil der Ventildichtfläche auszubilden. In diesem Fall ist eine Ringnut im Ventilsitz ausgebildet, zwischen deren radial äußeren Rand und der Druckfläche an der Ventildichtfläche der Drosselspalt gebildet ist. Die Ventilnadel kann hier gegenüber den sonst verwendeten Ventilnadeln unverändert bleiben.It can also be provided that print area as part of the valve sealing surface train. In this case, an annular groove is formed in the valve seat between the radially outer edge and the printing area on the valve sealing surface the throttle gap is formed. The valve needle can be compared to the otherwise used valve needles unchanged stay.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ventilnadel in einer Hohlnadel angeordnet, die ebenfalls mit dem Ventilsitz zusammenwirkt und bei Anlage am Ventilsitz die Verbindung der Ventilnadel mit dem Druckraum unterbricht. Eine solche Hohlnadel dient der Steuerung wenigstens eines weiteren Einspritzkanals, der vom Ventilsitz abgeht. Durch das Abheben der Hohlnadel vom Ventilsitz fließt der Kraftstoff aus dem Druckraum dieser wenigstens einen Einspritzöffnung zu und trifft dabei auch auf die Ventilnadel und deren Druckfläche. Durch diesen plötzlichen Druckanstieg im Bereich der Druckfläche sind starke Druckschwingungen zu erwarten, was durch die erfindungsgemäße Dämpfung an der Drosselstelle wirksam abgeschwächt wird.In a further advantageous embodiment the valve needle arranged in a hollow needle, which also with interacts with the valve seat and the connection when it is in contact with the valve seat the valve needle interrupts the pressure chamber. Such a hollow needle is used to control at least one further injection channel, the leaves the valve seat. By lifting the hollow needle from the valve seat flows the fuel from the pressure chamber to this at least one injection opening and also hits the valve needle and its pressure surface. By this sudden Pressure increases in the area of the pressure surface are strong pressure vibrations to be expected, which is due to the damping according to the invention at the throttle point effectively weakened becomes.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Ventilnadel, die von einer Hohlnadel umgeben ist, eine zusätzliche, zweite Druckfläche angeordnet, die dem Ventilsitz abgewandt zur Druckfläche ausgebildet ist. Diese zweite Druckfläche ist mit dem Druckraum über einen zwischen der Ventilnadel und der Hohlnadel ausgebildeten Ringspalt verbunden, der eine zweite Drosselstelle bildet. Durch die zusätzliche Druckfläche an der Ventilnadel kann die hydraulische Öffnungskraft auf die Druckfläche und die zweite Druckfläche aufgeteilt werden, was einen größeren Gestaltungsspielraum bei der Konstruktion eröffnet.In a further advantageous embodiment on the valve needle, which is surrounded by a hollow needle, an additional, second printing area arranged, which faces away from the valve seat to the pressure surface is. This second printing area is over with the pressure chamber an annular gap formed between the valve needle and the hollow needle connected, which forms a second throttle point. By the additional print area the hydraulic opening force on the pressure surface and the second printing area be split up, giving greater scope opened during construction.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Es zeigtIn the drawing, an embodiment of the Fuel injector according to the invention shown. It shows

1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil, 1 2 shows a longitudinal section through a fuel injection valve according to the invention,

2 eine vergrößerte Darstellung des mit II bezeichneten Ausschnitts von 1, 2 an enlarged view of the section designated by II of 1 .

3 denselben Ausschnitt wie 2 eines weiteren Ausführungsbeispiels, 3 the same section as 2 another embodiment,

4 einen Längsschnitt durch ein weiteres erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil, 4 2 shows a longitudinal section through a further fuel injection valve according to the invention,

5 eine vergrößerte Darstellung des mit V bezeichneten Ausschnitts von 4 und 5 an enlarged view of the section of V designated by 4 and

6 eine vergrößerte Darstellung des mit VI bezeichneten Ausschnitts von 5. 6 an enlarged view of the section designated by VI of 5 ,

Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment

In der 1 ist ein Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil dargestellt. Ein Ventilkörper 1 weist eine Bohrung 2 auf, die an ihrem brennraumseitigen Ende von einem konischen Ventilsitz 11 begrenzt wird. Vom Ventilsitz 11 geht wenigstens ein, meist aber mehrere Einspritzkanäle 14 aus, die in Einbaulage des Kraftstoffeinspritzventils in einer Brennkraftmaschine in den Brennraum derselben münden. In der Bohrung 2 ist eine kolbenförmige Ventilnadel 7 längsverschiebbar angeordnet, die in einem Führungsabschnitt 102 der Bohrung 2 dichtend geführt ist. Die Ventilnadel 7 verjüngt sich dem Ventilsitz 11 zu unter Bildung einer Druckschulter 9 zu einem verjüngten Abschnitt und geht an ihrem dem Ventilsitz 11 zugewandten Ende in eine Ventildichtfläche 12 über, die im wesentlichen konisch ausgebildet ist. Zwischen der Ventilnadel 7 und der Wand der Bohrung 2 ist zwischen dem Führungsabschnitt 102 und dem Ventilsitz 11 ein Druckraum 5 ausgebildet, der über einen in der Zeichnung nicht dargestellten und im Ventilkörper 1 verlaufenden Zulaufkanal mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist.In the 1 a longitudinal section through an inventive fuel injection valve is shown. A valve body 1 has a hole 2 on the combustion chamber end of a conical valve seat 11 is limited. From the valve seat 11 goes at least one, but usually several injection channels 14 from which open into the combustion chamber of the same in the installed position of the fuel injection valve in an internal combustion engine. In the hole 2 is a piston-shaped valve needle 7 arranged in a longitudinally displaceable manner in a guide section 102 the hole 2 is sealingly led. The valve needle 7 tapers the valve seat 11 to form a pressure shoulder 9 to a tapered section and go to their valve seat 11 facing end in a valve sealing surface 12 about, which is substantially conical. Between the valve needle 7 and the wall of the hole 2 is between the guide section 102 and the valve seat 11 a pressure room 5 formed of a not shown in the drawing and in the valve body 1 running inlet channel can be filled with fuel under high pressure.

Die Ventilnadel 7 wirkt mit ihrer Ventildichtfläche 12 so mit dem Ventilsitz 11 zusammen, dass dadurch ein Ventil gebildet wird, durch das der Druckraum 5 mit den Einspritzkanälen 14 verbunden oder diesen getrennt wird. Die Bewegung der Ventilnadel 7 erfolgt dabei durch das Gleichgewicht zweiter Kräfte: zum einen wirkt auf das dem Ventilsitz 11 abgewandte Ende der Ventilnadel 7 eine Schließkraft F, die in Richtung des Ventilsitzes 11 gerichtet ist und die Ventilnadel 7 gegen diesen presst. Bedingt durch die Schließkraft verharrt die Ventilnadel 7 beim Fehlen weiterer Kräfte in ihrer Schließstellung, verschließt also die Einspritzkanäle 14. Der Schließkraft entgegen ist eine Öffnungskraft gerichtet, die durch die hydraulische Kraft des im Druckraum 5 befindlichen Kraftstoffs auf die Ventilnadel 7 erzeugt wird. Das Verhältnis der beiden Kräfte lässt sich entweder über den Kraftstoffdruck im Druckraum 5 und/oder über eine Änderung der Schließkraft erreichen. Je nach dem, welche Kraft überwiegt, gleitet die Ventilnadel 7 in ihre Schließ- oder Öffnungsstellung.The valve needle 7 works with its valve sealing surface 12 so with the valve seat 11 together that a valve is formed through which the pressure chamber 5 with the injection channels 14 connected or separated. The movement of the valve needle 7 takes place through the balance of two forces: on the one hand acts on the valve seat 11 opposite end of the valve needle 7 a closing force F in the direction of the valve seat 11 is directed and the valve needle 7 presses against it. Due to the closing force, the valve needle remains 7 in the absence of additional forces in its closed position, it closes the injection channels 14 , The closing force is directed against an opening force caused by the hydraulic force in the pressure chamber 5 fuel on the valve needle 7 is produced. The ratio of the two forces can either be determined by the fuel pressure in the pressure chamber 5 and / or achieve a change in the closing force. Depending on which force predominates, the valve needle slides 7 in their closed or open position.

2 zeigt eine Vergrößerung des mit II bezeichneten Ausschnitts von 1. Zwischen der Ventildichtfläche 12 und dem verjüngten Abschnitt der Ventilnadel 7 ist eine Ringnut 20 ausgebildet, die die Ventilnadel 7 auf ihrem gesamten Umfang umgibt. Die Ringnut 20 wird einerseits von der ersten Ringkante 22 und andererseits von der zweiten Ringkante 24 begrenzt. Zwischen dem radial äußeren Rand der Ringnut 20, also der ersten Ringkante 22, und dem Ventilsitz 11 wird bei Anlage der Ventilnadel 7 auf dem Ventilsitz 11 eine Drosselstelle 26 gebildet, über die der Ringraum, der von der Ringnut 20 und dem Ventilsitz 11 begrenzt wird, mit dem Druckraum 5 verbunden ist. Durch die Ringnut 20 wird eine Druckfläche 30 gebildet, die, neben der Druckschulter 9, bei entsprechender Druckbeaufschlagung eine Öffnungskraft auf die Ventilnadel 7 bewirkt. Die Druckfläche 30 kann hierbei eine größere oder auch kleine hydraulisch wirksame Fläche aufweisen als die Druckschulter 9. In jedem Fall ist die Schließkraft aber so bemessen, dass zum Bewegen der Ventilnadel 7 entgegen der Schließkraft die Druckbeaufschlagung sowohl der Druckschulter 9 als auch der Druckfläche 30 nötig ist. Hebt die Ventilnadel 7 vom Ventilsitz 11 ab, so wird die Drosselstelle 11 aufgesteuert und der Kraftstoff kann aus dem Druckraum 5 an der Druckfläche 30 vorbei ungehindert den Einspritzkanälen 14 zuströmen. 2 shows an enlargement of the section of II designated by 1 , Between the valve sealing surface 12 and the tapered portion of the valve needle 7 is an annular groove 20 trained the valve needle 7 surrounds on their entire circumference. The ring groove 20 is on the one hand from the first ring edge 22 and on the other hand from the second ring edge 24 limited. Between the radially outer edge of the ring groove 20 , i.e. the first ring edge 22 , and the valve seat 11 is when the valve needle 7 on the valve seat 11 a choke point 26 formed over which the annulus, by the annular groove 20 and the valve seat 11 is limited with the pressure chamber 5 connected is. Through the ring groove 20 becomes a printing area 30 formed which, in addition to the pressure shoulder 9 an opening force on the valve needle when the pressure is applied accordingly 7 causes. The printing area 30 can have a larger or smaller hydraulically effective area than the pressure shoulder 9 , In any case, the closing force is dimensioned such that the valve needle can be moved 7 against the closing force, the pressurization of both the pressure shoulder 9 as well as the printing area 30 is necessary. Raise the valve needle 7 from the valve seat 11 the throttling point 11 opened and the fuel can come from the pressure chamber 5 on the printing surface 30 passing the injection channels unhindered 14 flow to.

Die Funktionsweise der Drosselstelle 26 ist hierbei wie folgt: Während der Einspritzung fließt Kraftstoff durch den Druckraum 5 in Richtung der Einspritzkanäle zwischen der Ventildichtfläche 12 und dem Ventilsitz 11 hindurch und wird schließlich durch die Einspritzkanäle 14 in den Brennraum eingespritzt. Durch das Schließen des Kraftstoffeinspritzventils bei beendigter Einspritzung, also durch das Aufsetzen der Ventilnadel 7 auf dem Ventilsitz 11, wird der in Bewegung befindliche Kraftstoff im Druckraum 5 abrupt abgebremst. Die kinetische Energie des Kraftstoffs wird in Kompressionsarbeit umgewandelt, so dass sich Druckschwingungen im Druckraum 5 ausbilden. Bis zum Beginn der nächsten Einspritzung sind diese Druckschwingungen unter Umständen noch nicht abgeklungen, so dass der Druck an der Druckfläche 30 oszilliert und sich keine definierte Öffnungskraft auf die Ventilnadel 7 ergibt. Da die Öffnungskraft somit nicht genau bekannt ist, schwankt auch der Öffnungszeitpunkt der Ventilnadel 7 und damit der Beginn der Einspritzung, da dieser gerade dann erreicht ist, wenn die Öffnungskraft die Schließkraft übersteigt. Durch die Drosselstelle 26 hingegen werden die Druckschwingungen im Druckraum 5 nur gedämpft in die Ringnut 20 weitergetragen, so dass an der Druckfläche 30 ein relativ gleichbleibender Druck mit nur gedämpften Druckschwingungen herrscht. Dies ermöglicht eine genau definierte Öffnungskraft auf die Ventilnadel 7, die dadurch genau zum berechneten Zeitpunkt öffnet, was insbesondere bei modernen, schnelllaufenden Brennkraftmaschinen unerlässlich ist, um eine geräusch- und schadstoffarme Verbrennung zu ermöglichen. Das Ausmaß der Dämpfung lässt sich dabei über die Größe der Drosselstelle 26 oder die Tiefe der Ringnut 20 einstellen.How the throttle works 26 is as follows: During the injection, fuel flows through the pressure chamber 5 in the direction of the injection channels between the valve sealing surface 12 and the valve seat 11 through and eventually through the injection channels 14 injected into the combustion chamber. By closing the fuel injection valve when the injection has ended, that is to say by fitting the valve needle 7 on the valve seat 11 , the fuel in motion is in the pressure chamber 5 abruptly slowed down. The kinetic energy of the fuel is converted into compression work, so that there are pressure fluctuations in the pressure chamber 5 form. Until the beginning of the next injection pressure, these pressure fluctuations may not have subsided, so that the pressure on the printing surface 30 oscillates and there is no defined opening force on the valve needle 7 results. Since the opening force is therefore not exactly known, the opening time of the valve needle also fluctuates 7 and thus the beginning of the injection, since this has been reached when the opening force exceeds the closing force. Through the throttle 26 however, the pressure vibrations in the pressure chamber 5 only steamed into the ring groove 20 carried on, so that on the printing surface 30 there is a relatively constant pressure with only damped pressure fluctuations. This enables a precisely defined opening force on the valve needle 7 , which opens exactly at the calculated time, which is essential, especially in modern, high-speed internal combustion engines, to enable low-noise and low-pollution combustion. The extent of the damping can be determined by the size of the throttle point 26 or the depth of the ring groove 20 to adjust.

3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils. Die Druckfläche 30 ist hier als Teil der Ventildichtfläche 12 ausgebildet, wobei sich die Druckfläche 30 zwischen der ersten Ringkante 22, die am Übergang der Ventildichtfläche 12 zum verjüngten Abschnitt der Ventilnadel 7 ausgebildet ist, und der in der Zeichnung gestrichelt dargestellten Linie erstreckt. Die gestrichelte Linie deutet hierbei die brennraumseitige Kante einer Sitzringnut 28 an, die im Ventilsitz 11 ausgebildet ist. Zwischen der brennraumabgewandten Kante 31 der Sitzringnut 28 und der ersten Ringkante 22 ist die Drosselstelle 26 ausgebildet, die in gleicher Weise funktioniert wie die Drosselstelle 26 des in 2 gezeigten Ausführungsbeispiels. Sobald die Ventilnadel 7 vom Ventilsitz 11 abhebt, wird die Drosselstelle 26 aufgesteuert und der Kraftstoff kann ungehindert zwischen der Ventildichtfläche 12 und dem Ventilsitz 11 hindurch den Einspritzkanälen 14 zuströmen. 3 shows a further embodiment of the fuel injection valve according to the invention. The printing area 30 is here as part of the valve sealing surface 12 formed, the printing area 30 between the first ring edge 22 that at the transition of the valve sealing surface 12 to the tapered section of the valve needle 7 is formed, and extends the line shown in dashed lines in the drawing. The dashed line indicates the edge of a seat ring groove on the combustion chamber side 28 on in the valve seat 11 is trained. Between the edge facing away from the combustion chamber 31 the seat ring groove 28 and the first ring edge 22 is the throttling point 26 trained who works in the same way as the throttle 26 of in 2 shown embodiment. Once the valve needle 7 from the valve seat 11 takes off, the throttling point 26 opened and the fuel can flow freely between the valve sealing surface 12 and the valve seat 11 through the injection channels 14 flow to.

4 zeigt einen Längsschnitt durch ein weiteres erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil. Der Aufbau des Ventilkörpers 1 und der Bohrung 2 ist im wesentlichen identisch mit dem in 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzventil. In der Bohrung 2 ist hier neben der Ventilnadel 7 eine weitere Ventilnadel in Form einer Hohlnadel 8 ausgebildet, in der die Ventilnadel 7 in einem brennraumseitigen, ersten Führungsbereich 35 und in einem brennraumabgewandten, zweiten Führungsbereich 36 in der Hohlnadel 8 geführt wird. Zwischen diesen Führungsbereichen 35, 36 ist an der Ventilnadel 7 ein Freistich vorgesehen, so dass hier keine Führung der Ventilnadel 7 in der Hohlnadel 8 stattfindet. Sowohl die Ventilnadel 7 als auch die Hohlnadel 8 werden zumindest zeitweise von einer Schließkraft in Richtung des Ventilsitzes 11 beaufschlagt, wobei die Schließkräfte auf das dem Ventilsitz 11 abgewandte Ende der Hohlnadel 8 und der Ventilnadel 7 aufgebracht werden, beispielsweise durch Federkraft oder hydraulische Kräfte. Im Ventilsitz 11 sind zwei Reihen von Einspritzkanälen ausgebildet, die jeweils aus mehreren Einspritzkanälen 14 bestehen und über den Umfang des Ventilkörpers 1 verteilt angeordnet sind. Sie bilden eine erste Einspritzkanalreihe 114 und eine zweite Einspritzkanalreihe 214, wobei die erste Einspritzkanalreihe 114 stromaufwärts zur zweiten Einspritzkanalreihe 214 angeordnet ist. 4 shows a longitudinal section through a further fuel injection valve according to the invention. The structure of the valve body 1 and the hole 2 is essentially identical to that in 1 fuel injector shown. In the hole 2 is here next to the valve needle 7 another valve needle in the form of a hollow needle 8th trained in the valve needle 7 in a first guide area on the combustion chamber side 35 and in a second guide area facing away from the combustion chamber 36 in the hollow needle 8th to be led. Between these management areas 35 . 36 is on the valve needle 7 an undercut is provided so that there is no guidance of the valve needle 7 in the hollow needle 8th takes place. Both the valve needle 7 as well as the hollow needle 8th are at least temporarily from a closing force in the direction of the valve seat 11 acted upon, the closing forces on the valve seat 11 opposite end of the hollow needle 8th and the valve pin 7 are applied, for example by spring force or hydraulic forces. In the valve seat 11 are formed two rows of injection channels, each of several injection channels 14 exist and over the circumference of the valve body 1 are distributed. They form a first row of injection channels 114 and a second row of injection ports 214 , the first row of injection channels 114 upstream to the second row of injection channels 214 is arranged.

Die Hohlnadel 8 wirkt mit ihrer äußeren Ventildichtfläche 16 mit dem Ventilsitz 11 zusammen, so dass ein Ventil gebildet wird, das die Verbindung zwischen der ersten Einspritzkanalreihe 114 und dem zwischen der Hohlnadel 8 und der Wand der Bohrung 2 ausgebildeten Druckraum 5 steuert. In gleicher Weise wird durch die Ventildichtfläche 12 der Ventilnadel 7 und den Ventilsitz 11 ein Ventil gebildet, das die Verbindung zwischen dem Druckraum 5 und der zweiten Einspritzkanalreihe 214 öffnet und schließt, wobei dieses zweite Ventil erst wirksam wird, wenn die Hohlnadel 8 die Verbindung mit dem Druckraum 5 bereits geöffnet hat.The hollow needle 8th works with its outer valve sealing surface 16 with the valve seat 11 together so that a valve is formed that connects the first row of injection ports 114 and that between the hollow needle 8th and the wall of the hole 2 trained pressure room 5 controls. In the same way through the valve sealing surface 12 the valve needle 7 and the valve seat 11 a valve is formed that connects the pressure chamber 5 and the second row of injection channels 214 opens and closes, this second valve only taking effect when the hollow needle 8th the connection to the pressure room 5 has already opened.

In 5 ist der mit V bezeichnete Ausschnitt der 4 nochmals vergrößert dargestellt. Die äußere Ventildichtfläche 16 der Hohlnadel 8 weist zwei Konusflächen auf, an deren Übergang eine Dichtkante 18 ausgebildet ist, so dass bei Anlage der Hohlnadel am Ventilsitz 11 eine hohe Flächenpressung in diesem Bereich auftritt und damit eine sichere Abdichtung an dieser Stelle gewährleistet ist, auch wenn im Druckraum 5 ein sehr hoher Druck herrscht. Ein Teil der äußeren Ventildichtfläche 16 der Hohlnadel 8 wird vom Kraftstoffdruck des Druckraums 5 beaufschlagt, so dass sich dadurch eine der Schließkraft entgegengesetzte Öffnungskraft auf die Hohlnadel 8 ergibt.In 5 is the section marked V 4 shown again enlarged. The outer valve sealing surface 16 the hollow needle 8th has two conical surfaces, at the transition of which a sealing edge 18 is designed so that when the hollow needle rests on the valve seat 11 a high surface pressure occurs in this area and thus a secure seal is guaranteed at this point, even if in the pressure chamber 5 there is a very high pressure. Part of the outer valve sealing surface 16 the hollow needle 8th is determined by the fuel pressure in the pressure chamber 5 acted on, so that thereby an opening force opposite to the closing force is exerted on the hollow needle 8th results.

Die Ventilnadel 7 weist, ausgehend von der Ventildichtfläche 12, dem Ventilsitz 11 abgewandt eine Ringnut 20 auf, wie sie auch bei dem in 2 dargestellten Einspritzventil vorhanden ist. In der Ringnut 20 ist die Druckfläche 30 ausge bildet, durch deren Druckbeaufschlagung eine Öffnungskraft auf die Ventilnadel 7 bewirkt wird. Neben der Druckfläche 30 ist als weitere, hydraulisch wirksame Fläche eine zweite Druckfläche 32 an der Ventilnadel 7 ausgebildet, die durch einen Absatz in der Ventilnadel 7 gebildet ist, der sich unmittelbar an den ersten Führungsabschnitt 35 der Ventilnadel 7 anschließt. Die zweite Druckfläche 32 ist durch einen Ringspalt, der zwischen der Ventilnadel 7 und der Hohlnadel 8 ausgebildet ist, mit dem Druckraum 5 verbindbar, wobei dieser Ringspalt eine zweite Drosselstelle 34 bildet. Sowohl die Druckfläche 30 als auch die zweite Druckfläche 32 sind somit über Drosselstellen 26, 32 mit dem Druckraum 5 verbindbar. Nach Abheben der Ventilnadel 7 vom Ventilsitz 11 wird in der bereits oben beschriebenen Weise der Kraftstoffstrom zu der zweiten Einspritzkanalreihe 214 geöffnet. Eine detaillierte Ansicht dieses Bereichs ist in 6 dargestellt, die eine Vergrößerung des in 5 mit VI bezeichneten Ausschnitts ist.The valve needle 7 has, starting from the valve sealing surface 12, the valve seat 11 facing away an annular groove 20 on how they also at the in 2 shown injector is present. In the ring groove 20 is the printing area 30 out forms, by pressurizing them an opening force on the valve needle 7 is effected. In addition to the printing area 30 is a second, hydraulically effective surface, a second pressure surface 32 on the valve needle 7 trained by a paragraph in the valve needle 7 is formed, which is located directly on the first guide section 35 the valve needle 7 followed. The second printing area 32 is through an annular gap between the valve needle 7 and the hollow needle 8th is formed with the pressure chamber 5 connectable, this annular gap a second throttle point 34 forms. Both the printing area 30 as well as the second printing area 32 are therefore via throttling points 26 . 32 with the pressure room 5 connectable. After lifting the valve needle 7 from the valve seat 11 becomes the fuel flow to the second row of injection channels in the manner already described above 214 open. A detailed view of this area is in 6 shown, which is an enlargement of the 5 section marked with VI.

Beim Einspritzen von Kraftstoff arbeitet das in den 4, 5 und 6 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil wie folgt: Durch einen erhöhten Kraftstoffdruck im Druckraum 5 und/oder eine Reduzierung der Schließkraft auf die Hohlnadel 8 ergibt sich eine hydraulische Öffnungskraft auf die Druckschulter 9 und auf den Teil der äußeren Ventildichtfläche 16, der vom Kraftstoff des Druckraums 5 beaufschlagt wird. Die Hohlnadel 8 hebt daraufhin vom Ventilsitz 11 ab, und Kraftstoff fließt aus dem Druckraum 5 zu der äußeren Einspritzkanalreihe 114, durch die der Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Durch das Abheben der Hohlnadel 8 vom Ventilsitz 11 wird nun die Ventilnadel 7 vom Kraftstoffdruck des Druckraums 5 beaufschlagt und hierbei insbesondere die Druckfläche 30 und die zweite Druckfläche 32. Auftretende Druckschwingungen an den Druckflächen 30, 32, die durch das rasche Öffnen der Hohlnadel 8 entstehen, werden durch die Drosselstellen 26, 32 gemildert, so dass eine definierte Öffnungskraft auf die Ventilnadel 7 ausgeübt wird. Übersteigen die hydraulischen Öffnungskräfte auf die Ventilnadel 7 die Schließkraft, so hebt auch die Ventilnadel 7 vom Ventilsitz 11 ab und die zweite Einspritzkanalreihe 214 wird freigegeben. Beim Schließen des Kraftstoffeinspritzventils zum Ende der Einspritzung wird der Druck im Druckraum 5 erniedrigt oder die Schließkraft auf die Ventilnadel 7 und die Hohlnadel 8 erhöht. Hierdurch gleiten diese zurück in ihre Schließstellung und die Einspritzung ist beendet.When fuel is injected, it works in the 4 . 5 and 6 Fuel injector shown as follows: Due to an increased fuel pressure in the pressure chamber 5 and / or a reduction in the closing force on the hollow needle 8th there is a hydraulic opening force on the pressure shoulder 9 and on the part of the outer valve sealing surface 16 from the fuel of the pressure chamber 5 is applied. The hollow needle 8th then lifts off the valve seat 11 and fuel flows out of the pressure chamber 5 to the outer row of injection channels 114 , through which the fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine. By lifting the hollow needle 8th from the valve seat 11 now becomes the valve needle 7 from the fuel pressure of the pressure chamber 5 acted upon and in particular the printing surface 30 and the second printing area 32 , Pressure vibrations occurring on the pressure surfaces 30 . 32 by the rapid opening of the hollow needle 8th are created by the throttling points 26 . 32 mitigated so that a defined opening force on the valve needle 7 is exercised. Exceed the hydraulic opening forces on the valve needle 7 the closing force also raises the valve needle 7 from the valve seat 11 and the second row of injection channels 214 is released. When the fuel injector closes at the end of the injection, the pressure in the pressure chamber 5 decreased or the closing force on the valve needle 7 and the hollow needle 8th elevated. As a result, they slide back into their closed position and the injection is ended.

Claims (11)

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Ventilkörper (1), in dem eine Bohrung (2) ausgebildet ist, die an einem Ende von einem Ventilsitz (11) begrenzt wird, von dem wenigstens ein Einspritzkanal (14; 114; 214) abgeht, und mit einer Ventilnadel (7), die in der Bohrung (2) längsverschiebbar angeordnet ist und die an ihrem dem Ventilsitz (11) zugewandten Ende eine Ventildichtfläche (12) aufweist, mit der sie zum Öffnen und Schließen des wenigstens einen Einspritzkanals (14; 114; 214) mit dem Ventilsitz (11) zusammenwirkt, und mit einem zwischen der Ventilnadel (7) und der Wand der Bohrung (2) ausgebildeten Druckraum (5), der mit Kraftstoff unter Druck befüllbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ventilnadel (7) wenigstens eine dem Ventilsitz (11) zugewandte Druckfläche (30; 32) ausgebildet ist, die bei Anlage der Ventilnadel (7) auf dem Ventilsitz (11) über eine Drosselstelle (26; 32) mit dem Druckraum (5) verbindbar ist.Fuel injection valve for internal combustion engines with a valve body ( 1 ) in which a hole ( 2 ) which is formed at one end by a valve seat ( 11 ) is limited, of which at least one injection channel ( 14 ; 114 ; 214 ) comes off, and with a valve needle ( 7 ) in the hole ( 2 ) is arranged to be longitudinally displaceable and which at its the valve seat ( 11 ) end facing a valve sealing surface ( 12 ) with which it opens and closes the at least one injection channel ( 14 ; 114 ; 214 ) with the valve seat ( 11 ) cooperates, and with a between the valve needle ( 7 ) and the wall of the hole ( 2 ) trained pressure room ( 5 ), which can be filled with fuel under pressure, characterized in that on the valve needle ( 7 ) at least one of the valve seat ( 11 ) facing printing area ( 30 ; 32 ) is formed which, when the valve needle ( 7 ) on the valve seat ( 11 ) via a throttling point ( 26 ; 32 ) with the pressure room ( 5 ) is connectable. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (26; 32) beim Abheben der Ventilnadel (7) vom Ventilsitz (11) aufgesteuert wird.Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the throttle point ( 26 ; 32 ) when lifting the valve needle ( 7 ) from the valve seat ( 11 ) is turned on. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (26; 32) durch einen Spalt zwischen dem Ventilsitz (11) und der Ventilnadel (7) ausgebildet ist.Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the throttle point ( 26 ; 32 ) through a gap between the valve seat ( 11 ) and the valve needle ( 7 ) is trained. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (30) an der Ventilnadel (7) in einer Ringnut (20) ausgebildet ist, die die Ventilnadel (7) auf ihrem Umfang umgibt.Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the pressure surface ( 30 ) on the valve needle ( 7 ) in an annular groove ( 20 ) which the valve needle ( 7 ) surrounds on their perimeter. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (30) an der Ventildichtfläche (12) ausgebildet ist.Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the pressure surface ( 30 ) on the valve sealing surface ( 12 ) is trained. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (26) zwischen dem Außenrand einer im Ventilsitz (11) verlaufenden Sitzringnut (28) und der Druckfläche (30) ausgebildet ist.Fuel injection valve according to claim 5, characterized in that the throttle point ( 26 ) between the outer edge of one in the valve seat ( 11 ) seat ring groove ( 28 ) and the printing area ( 30 ) is trained. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (26) zwischen dem radial äußeren Rand der Ringnut (20) und dem Ventilsitz (11) ausgebildet ist.Fuel injection valve according to claim 4, characterized in that the throttle point ( 26 ) between the radially outer edge of the ring groove ( 20 ) and the valve seat ( 11 ) is trained. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (7) von einer Hohlnadel (8) umgeben ist, die ebenfalls mit dem Ventilsitz (11) zusammenwirkt und die bei Anlage am Ventilsitz (11) die Ventilnadel (7) vom Druckraum (5) hydraulisch trennt.Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the valve needle ( 7 ) from a hollow needle ( 8th ) which is also surrounded by the valve seat ( 11 ) interacts and that when installed on the valve seat ( 11 ) the valve needle ( 7 ) from the pressure room ( 5 ) separates hydraulically. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ventilnadel (7) eine zweite Druckfläche (32) ausgebildet ist, die dem Ventilsitz (11) abgewandt zur Druckfläche (30) ausgebildet ist und die durch einen zwischen der Hohlnadel (8) und der Ventilnadel (7) ausgebildeten Ringspalt mit dem Druckraum (5) verbindbar ist, wobei der Ringspalt die Drosselstelle (32) bildet. Fuel injection valve according to claim 8, characterized in that on the valve needle ( 7 ) a second printing area ( 32 ) is formed, the valve seat ( 11 ) facing away from the printing surface ( 30 ) and which is formed by a between the hollow needle ( 8th ) and the valve needle ( 7 ) formed annular gap with the pressure chamber ( 5 ) can be connected, the annular gap being the throttle point ( 32 ) forms. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Ventilsitz (11) als auch die Ventildichtfläche (12) im wesentlichen konisch ausgebildet sind, wobei die Spitze des die Konusflächen bildenden Kegels jeweils in Richtung des Brennraums weist.Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that both the valve seat ( 11 ) as well as the valve sealing surface ( 12 ) are essentially conical, the tip of the cone forming the conical surfaces pointing in the direction of the combustion chamber. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (7) und die Hohlnadel (8) von einer Schließkraft zumindest zeitweise in Richtung des Ventilsitzes (11) beaufschlagt wird und dass die hydraulische Kraft auf den durch die Drosselverbindung (26) mit dem Druckraum (5) verbundenen Teil der Ventildichtfläche (12) der Schließkraft entgegengesetzt ist.Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve needle ( 7 ) and the hollow needle ( 8th ) of a closing force at least temporarily in the direction of the valve seat ( 11 ) is applied and that the hydraulic force on the through the throttle connection ( 26 ) with the pressure room ( 5 ) connected part of the valve sealing surface ( 12 ) the closing force is opposite.
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