DE102012224398A1 - Fuel injection valve for injecting fuel into combustion chambers of high-speed self-ignition engine of vehicle, has switching case cooperating with sealing seat placed at inner side of valve piece to open and close inlet throttle - Google Patents

Fuel injection valve for injecting fuel into combustion chambers of high-speed self-ignition engine of vehicle, has switching case cooperating with sealing seat placed at inner side of valve piece to open and close inlet throttle Download PDF

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DE102012224398A1
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Henning Kreschel
Christian Grimminger
Holger Rapp
Marco Beier
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

The valve has a nozzle needle (6) for controlling a flow of fuel from a pressure chamber (5) to an injection port (10). A valve seat-turned away end of the needle is received from a longitudinally displaceable switching case (14) such that a control chamber (18) is limited by an inner wall of the case and the end of the needle. The control chamber is connected with the pressure chamber through an inlet throttle (20). The case is guided by a valve piece (9), and cooperates with a sealing seat (32) placed at an inner side of the piece to open and close the throttle.

Description

Kraftstoffeinspritzventile, wie sie zur Kraftstoffeinspritzung in Brennräume, insbesondere von schnelllaufenden selbstzündenden Brennkraftmaschinen, verwendet werden, sind beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 100 24 702 A1 bekannt. Die bekannten Kraftstoffeinspritzventile weisen dabei ein Gehäuse auf, in dem ein Druckraum mit einer darin längsverschiebbaren Düsennadel ausgebildet ist. Die Düsennadel wirkt mit einem Düsensitz zusammen und verschließt oder öffnet dadurch eine oder mehrere Einspritzöffnungen, über die Kraftstoff aus dem Druckraum in den entsprechenden Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Der verdichtete Kraftstoff wird dabei in einem Hochdruckspeicher zur Verfügung gestellt, der über eine Kraftstoffhochdruckpumpe mit verdichtetem Kraftstoff befüllt wird. Fuel injection valves, such as those used for fuel injection in combustion chambers, in particular of high-speed self-igniting internal combustion engines, are known for example from the published patent application DE 100 24 702 A1 known. The known fuel injection valves in this case have a housing in which a pressure chamber is formed with a longitudinally displaceable nozzle needle. The nozzle needle cooperates with a nozzle seat and thereby closes or opens one or more injection openings, via which fuel is injected from the pressure chamber into the corresponding combustion chamber of the internal combustion engine. The compressed fuel is made available in a high-pressure accumulator, which is filled via a high-pressure fuel pump with compressed fuel.

Zur Längsbewegung der Düsennadel ist ein Steuerraum vorgesehen, der die dem Düsensitz abgewandte Stirnseite der Düsennadel mit Kraftstoffdruck beaufschlagt. Über ein im Kraftstoffeinspritzventil angeordnetes Steuerventil lässt sich dieser Steuerraum mit einem Niederdruckraum verbinden, so dass der Druck im Steuerraum einstellbar ist und sich je nach Stellung des Steuerventils entweder dem hohen Kraftstoffdruck im Druckraum angleicht oder einen niedrigeren Druck annimmt, der zu einer entsprechend niedrigeren Schließkraft auf die Düsennadel führt. Sobald der Druck im Steuerraum unter einen bestimmten Schwelldruck abgefallen ist, wird die Düsennadel angetrieben durch den Kraftstoffdruck im Druckraum vom Düsensitz wegbewegt und gibt so die Einspritzöffnungen frei.For the longitudinal movement of the nozzle needle, a control chamber is provided, which acts on the nozzle seat facing away from the end face of the nozzle needle with fuel pressure. Via a control valve arranged in the fuel injection valve, this control chamber can be connected to a low-pressure chamber, so that the pressure in the control chamber is adjustable and, depending on the position of the control valve, either matches the high fuel pressure in the pressure chamber or assumes a lower pressure, resulting in a correspondingly lower closing force the nozzle needle leads. As soon as the pressure in the control chamber has fallen below a certain threshold pressure, the nozzle needle, driven by the fuel pressure in the pressure chamber, is moved away from the nozzle seat and thus releases the injection openings.

Die Befüllung des Steuerraums geschieht über eine Zulaufdrossel, die eine ständige Verbindung zwischen dem Steuerraum und dem Druckraum herstellt. Auch wenn das Steuerventil geöffnet ist und damit der Steuerraum mit dem Niederdruckraum verbunden ist, fließt beständig Kraftstoff über die Zulaufdrossel in den Steuerraum und von dort weiter über die Ablaufdrossel in den Niederdruckraum. Diese Kraftstoffmenge muss von der Kraftstoffhochdruckpumpe zusätzlich zu der Steuermenge, die beim Öffnen des Steuerventils notwendigerweise in den Steuerraum fließt, zur Verfügung gestellt werden. Dies erfordert eine Mehrleistung der Hochdruckpumpe, die sich in einem entsprechend höheren Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine niederschlägt und damit in einer höheren CO2-Emmission des Fahrzeugs, in dem diese Brennkraftmaschine arbeitet. Darüber hinaus bewirkt dieser zusätzliche Kraftstoff, der aus der Ablaufdrossel austritt und in den Niederdruckraum entspannt wird, eine beträchtliche Erwärmung in diesem Bereich, da die zuvor durch das Verdichten im Kraftstoff gespeicherte elastische Energie als Wärme freigesetzt wird.The filling of the control chamber via an inlet throttle, which establishes a permanent connection between the control room and the pressure chamber. Even if the control valve is open and thus the control chamber is connected to the low-pressure chamber, fuel constantly flows through the inlet throttle into the control chamber and from there via the outlet throttle into the low-pressure chamber. This amount of fuel must be provided by the high-pressure fuel pump in addition to the control amount that necessarily flows into the control chamber when opening the control valve. This requires an additional power of the high-pressure pump, which is reflected in a correspondingly higher fuel consumption of the internal combustion engine and thus in a higher CO 2 emission of the vehicle in which this internal combustion engine operates. In addition, this additional fuel, which exits the outlet throttle and is expanded into the low-pressure space, causes a considerable warming in this area, since the previously stored by the compression in the fuel elastic energy is released as heat.

Beispielsweise ist es aus der DE 101 31 617 A1 bekannt, für die Befüllung und die Entlastung des Steuerraums ein 3/2-Steuerventil vorzusehen. Dieses erlaubt die Befüllung und Entlastung des Steuerraums über eine gemeinsame Drossel, die als Ablauf- und als Zulaufdrossel dient. Das Steuerventil verbindet diese Ablauf- und Zulaufdrossel entweder mit einem Hochdruckzulauf oder mit dem Niederdruckraum, so dass während der Öffnungsphase des Kraftstoffeinspritzventils kein Kraftstoff in den Steuerraum gelangt. Diese Konstruktion ist jedoch relativ aufwendig und darüber hinaus erschwert es den Druckaufbau und Druckabbau innerhalb des Steuerraums, da die Flussrichtung des Kraftstoffs in der Zu- und Ablaufdrossel umgekehrt werden muss. Darüber hinaus müssen die relativ großen Volumina zwischen dem Steuerraum und dem Steuerventil zusätzlich zum Steuerraum be- und entlastet werden, was die Absteuermenge erhöht, also die Kraftstoffmenge, die beim Öffnen des Steuerventils unvermeidlich in den Niederdruckraum abfließt.For example, it is from the DE 101 31 617 A1 known to provide a 3/2-control valve for the filling and the discharge of the control room. This allows the filling and discharge of the control chamber via a common throttle, which serves as a drain and as inlet throttle. The control valve connects this drain and inlet throttle either with a high-pressure inlet or with the low-pressure chamber, so that no fuel enters the control chamber during the opening phase of the fuel injection valve. However, this construction is relatively complicated and, moreover, makes it difficult to build up pressure and pressure within the control chamber, since the flow direction of the fuel in the inlet and outlet throttle must be reversed. In addition, the relatively large volumes between the control chamber and the control valve in addition to the control room must be loaded and unloaded, which increases the Absteuermenge, ie the amount of fuel that inevitably flows into the low pressure chamber when opening the control valve.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Absteuermenge des Steuerventils auf ein Minimum reduziert ist und somit die Effizienz der Brennkraftmaschine gegenüber den bekannten Kraftstoffeinspritzventilen deutlich erhöht ist. Hierzu weist das Kraftstoffeinspritzventil ein Gehäuse auf, indem ein Druckraum ausgebildet ist, der mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist. In dem Druckraum ist eine Düsennadel längsverschiebbar angeordnet, die mit einem Düsensitz zusammenwirkt und dadurch einen Kraftstofffluss aus dem Druckraum zu wenigstens einer Einspritzöffnung steuert. Dabei ist ein Steuerraum vorhanden, über den eine hydraulische Schließkraft in Richtung des Ventilsitzes auf die Düsennadel ausgeübt wird. Das ventilsitzabgewandte Ende der Düsennadel ist in einer längsbeweglichen Schalthülse aufgenommen, so dass durch die Innenwandung der Schalthülse und das ventilsitzabgewandte Ende der Düsennadel der Steuerraum begrenzt wird, wobei der Steuerraum über eine Zulaufdrossel mit dem Druckraum verbindbar ist. Die Schalthülse wird mit ihrer Außenfläche in einem Ventilstück geführt, wobei an der Innenseite des Ventilstücks ein Dichtsitz ausgebildet ist, mit dem die Schalthülse zum Öffnen und Schließen der Zulaufdrossel zusammenwirkt. Bewegt sich die Schalthülse in Anlage an den Dichtsitz, so wird die Zulaufdrossel verschlossen, so dass während der Einspritzphase des Kraftstoffeinspritzventils, also dann wenn das Steuerventil den Steuerraum mit dem Niederdruckraum verbindet, kein zusätzlicher Kraftstoff über die Zulaufdrossel in den Steuerraum einfließt. Die Steuermenge wird so auf das notwendige Maß beschränkt und besteht im Wesentlichen aus der Kraftstoffmenge, die beim Öffnen des Steuerventils aus dem Steuerraum zur Erniedrigung des Drucks im Steuerraum abfließt und der Menge, die durch die Bewegung der Düsennadel verdrängt wird.In contrast, the fuel injection valve according to the invention has the advantage that the Absteuermenge of the control valve is reduced to a minimum, and thus the efficiency of the internal combustion engine compared to the known fuel injection valves is significantly increased. For this purpose, the fuel injection valve to a housing by a pressure chamber is formed which can be filled with fuel under high pressure. In the pressure chamber, a nozzle needle is arranged longitudinally displaceable, which cooperates with a nozzle seat and thereby controls a flow of fuel from the pressure chamber to at least one injection port. In this case, a control chamber is present, via which a hydraulic closing force is exerted in the direction of the valve seat on the nozzle needle. The valve seat facing away from the end of the nozzle needle is received in a longitudinally movable shift sleeve, so that is bounded by the inner wall of the shift sleeve and the valve seat facing away from the end of the nozzle needle, the control chamber, the control chamber is connected via an inlet throttle with the pressure chamber. The shift sleeve is guided with its outer surface in a valve piece, wherein on the inside of the valve piece, a sealing seat is formed, with which the shift sleeve for opening and closing the inlet throttle cooperates. If the switching sleeve moves into contact with the sealing seat, the inlet throttle is closed, so that during the injection phase of the fuel injection valve, ie when the control valve connects the control chamber to the low-pressure chamber, no additional fuel flows into the control chamber via the inlet throttle. The amount of control is thus limited to the necessary extent and consists essentially of the amount of fuel that when opening the control valve from the control room for lowering the pressure in the control chamber and the amount displaced by the movement of the nozzle needle.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Schalthülse eine Dichtfläche ausgebildet, mit der die Schalthülse auf dem Dichtsitz zur Abdichtung der Zulaufdrossel aufsitzt. Das so gebildete Sitzventil erlaubt eine sichere Abdichtung der Zulaufdrossel gegenüber dem Steuerraum, ohne dass über Leckagen am Dichtsitz vorbei Kraftstoff in den Steuerraum strömen kann. In a first advantageous embodiment, a sealing surface is formed on the shift sleeve, with which the shift sleeve is seated on the sealing seat for sealing the inlet throttle. The poppet valve thus formed allows a secure sealing of the inlet throttle relative to the control chamber, without allowing leakage over the sealing seat past fuel can flow into the control chamber.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung begrenzt die Schalthülse mit ihrem der Düsennadel abgewandten Ende einen weiteren Steuerraum, der über eine im Ventilstück ausgebildete Ablaufbohrung mit einem Niederdruckraum verbindbar ist. Dabei ist der weitere Steuerraum vorzugsweise über eine in der Schalthülse ausgebildete Ablaufbohrung mit dem Steuerraum verbunden, und der weitere Steuerraum ist in vorteilhafter Weise mit dem Niederdruckraum verbindbar. Die Verbindung der beiden Steuerräume erlaubt es, mit geringen Schaltzeiten und zuverlässig, sowohl die Schalthülse als auch die Düsennadel in Längsrichtung zu bewegen. Über die Abstimmung der einzelnen Verbindungsbohrungen lässt sich erreichen, dass die Schalthülse schon zu einem frühen Zeitpunkt zu Beginn der Öffnungshubbewegung der Düsennadel die Zulaufdrossel verschließt, was die Steuermenge auf ein Minimum beschränkt.In a further advantageous embodiment, the switching sleeve with its end remote from the nozzle needle defines a further control chamber which can be connected to a low-pressure space via a drain hole formed in the valve piece. In this case, the further control chamber is preferably connected via a drain hole formed in the switching sleeve with the control chamber, and the further control chamber is connected in an advantageous manner with the low-pressure chamber. The connection of the two control chambers makes it possible, with low switching times and reliably, to move both the switching sleeve and the nozzle needle in the longitudinal direction. About the vote of the individual connection holes can be achieved that the switching sleeve already at an early date at the beginning of the opening stroke of the nozzle needle closes the inlet throttle, which limits the control amount to a minimum.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schalthülse vollständig innerhalb des Ventilstücks angeordnet, wobei die Schalthülse innerhalb des Ventilstücks längsbeweglich ist. Eine solche Anordnung ermöglicht eine sehr kompakte Bauweise des Kraftstoffeinspritzventils und lässt ebenfalls zu, dass das Ventilstück zusammen mit der Schalthülse als separates Bauteil gefertigt wird, das komplett bei der Montage des Kraftstoffeinspritzventils in diesem verbaut werden kann und so die Zahl der Montagevorgänge begrenzt. Hierbei wird die Schalthülse vorzugsweise mit Hilfe eines Spannelements innerhalb des Ventilstücks fixiert, wobei das Spannelement vorzugsweise als Spannmutter ausgebildet ist, die in ein Innengewinde am Ventilstück angeschraubt ist. Um den Hub an der Schalthülse einzustellen ist es darüber hinaus in vorteilhafter Weise vorgesehen, dass zwischen der Spannmutter und der Schalthülse eine Einstellscheibe angeordnet ist, über deren axiale Ausdehnung der Längshub der Schalthülse eingestellt werden kann.In a further advantageous embodiment, the shift sleeve is disposed completely within the valve piece, wherein the shift sleeve is longitudinally movable within the valve piece. Such an arrangement allows a very compact design of the fuel injection valve and also allows that the valve piece is made together with the switching sleeve as a separate component that can be completely installed in the assembly of the fuel injection valve in this, thus limiting the number of assembly operations. Here, the shift sleeve is preferably fixed by means of a clamping element within the valve piece, wherein the clamping element is preferably designed as a clamping nut which is screwed into an internal thread on the valve piece. In order to set the stroke on the shift sleeve, it is also provided in an advantageous manner that between the clamping nut and the shift sleeve, a shim is arranged over the axial extent of the longitudinal stroke of the shift sleeve can be adjusted.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Schalthülse durch eine Spannfeder gegen das Spannelement vorgespannt. Dies stellt einen definierten Ausgangszustand sicher, so dass die Ansteuerung des Kraftstoffeinspritzventils präzise geschehen kann. Dabei ist die Spannfeder vorzugsweise innerhalb des weiteren Steuerraums angeordnet, was einen kompakten Aufbau erlaubt. In a further advantageous embodiment, the shift sleeve is biased by a tension spring against the clamping element. This ensures a defined initial state, so that the control of the fuel injection valve can be done precisely. In this case, the tension spring is preferably arranged within the further control chamber, which allows a compact construction.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung der Zeichnung entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the invention are the description of the drawing can be removed.

Zeichnungdrawing

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Es zeigt In the drawing, two embodiments of the fuel injection valve according to the invention are shown. It shows

1 in schematischer Darstellung und im Längsschnitt ein erstes erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil und 1 in a schematic representation and in longitudinal section a first inventive fuel injection valve and

2 in einer Teildarstellung des Kraftstoffeinspritzventils im Längsschnitt ein weiteres Ausführungsbeispiel. 2 in a partial view of the fuel injection valve in longitudinal section a further embodiment.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil schematisch im Längsschnitt dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Gehäuse 1 auf, das einen Injektorkörper 2 und einen Düsenkörper 3 umfasst, die über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Spannvorrichtung gegeneinander flüssigkeitsdicht verspannt sind. Im Gehäuse 1 ist ein Druckraum 5 ausgebildet, der über einen im Injektorkörper 2 ausgebildeten Hochdruckkanal 7 mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist. Innerhalb des Druckraums 5 ist eine kolbenförmige Düsennadel 6 längsverschiebbar angeordnet, die mit ihrem brennraumseitigen Ende mit einem konischen Ventilsitz 8 zusammenwirkt und dadurch das Öffnen und Schließen einer oder mehrerer Einspritzöffnungen 10 steuert, die im Düsenkörper 3 ausgebildet sind. Dabei werden die Einspritzöffnungen 10 durch die Anlage der Düsennadel 6 am Düsensitz 8 verschlossen, während bei abgehobener Düsennadel 6 Kraftstoff zwischen dem brennraumseitigen Ende der Düsennadel 6 und dem Düsensitz 8 hindurch aus dem Druckraum 5 zu den Einspritzöffnungen 10 strömt.In 1 a fuel injection valve according to the invention is shown schematically in longitudinal section. The fuel injection valve has a housing 1 on, that is an injector body 2 and a nozzle body 3 includes, which are clamped liquid-tight against each other via a tensioning device, not shown in the drawing. In the case 1 is a pressure room 5 formed, the one in the injector body 2 trained high-pressure channel 7 can be filled with fuel under high pressure. Inside the pressure room 5 is a piston-shaped nozzle needle 6 arranged longitudinally displaceable, with its combustion chamber end with a conical valve seat 8th cooperates and thereby opening and closing one or more injection ports 10 controls that in the nozzle body 3 are formed. At the same time, the injection openings become 10 through the attachment of the nozzle needle 6 at the nozzle seat 8th closed, while with lifted nozzle needle 6 Fuel between the combustion chamber end of the nozzle needle 6 and the nozzle seat 8th through from the pressure chamber 5 to the injection openings 10 flows.

Der Druckraum 5 wird an seinem ventilsitzabgewandten Ende durch ein Ventilstück 9 verschlossen. Das Ventilstück 9 weist einen scheibenförmigen Absatz 13 auf, mit dem das Ventilstück 9 auf einer entsprechenden Gegenfläche des Injektorkörpers 2 aufliegt und dadurch eine flüssigkeitsdichte Abdichtung des Druckraums 5 bewirkt. Dabei wird das Ventilstück 9 über ein Fixierelement 11, das beispielsweise als Schraubmutter ausgebildet ist, gegen den Absatz des Injektorkörpers 2 verspannt. Das Ventilstück 9 weist darüber hinaus einen zylindrischen Abschnitt auf, der in den Druckraum 5 hineinragt und in dem eine Stufenbohrung 12 ausgebildet ist. In der Stufenbohrung 12 ist eine Schalthülse 14 längsbeweglich aufgenommen, die im Wesentlichen eine Zylinderform aufweist und die innerhalb der Stufenbohrung 12 geführt ist. Die Schalthülse 14 wiederum weist eine Bohrung 15 auf, in der das düsensitzabgewandte Ende der Düsennadel 6 aufgenommen ist, das hier einen Führungsabschnitt 16 bildet. The pressure room 5 is at its valve seat facing away from the end by a valve piece 9 locked. The valve piece 9 has a disc-shaped heel 13 on, with which the valve piece 9 on a corresponding counter surface of the injector body 2 rests and thereby a liquid-tight seal of the pressure chamber 5 causes. This is the valve piece 9 via a fixing element 11 , which is formed for example as a nut, against the shoulder of the injector body 2 braced. The valve piece 9 moreover has a cylindrical portion which enters the pressure chamber 5 protrudes and in which a stepped bore 12 is trained. In the stepped bore 12 is a shift sleeve 14 longitudinally movable received, which has a substantially cylindrical shape and within the stepped bore 12 is guided. The shift sleeve 14 again has a hole 15 on, in the nozzle seat facing away from the end of the nozzle needle 6 is included, this is a leadership section 16 forms.

Durch die Bohrung 15 innerhalb der Schalthülse 14 und das düsensitzabgewandte Ende der Düsennadel 6 wird ein Steuerraum 18 begrenzt, wobei durch den Kraftstoffdruck im Steuerraum 18 eine in Richtung des Düsensitzes 8 wirkende Schließkraft auf die Düsennadel 6 ausgeübt wird. Der Steuerraum 18 wiederum ist über eine Ablaufbohrung 21, die an der düsensitzabgewandten Stirnseite der Schalthülse 14 ausgebildet ist, mit einem weiteren Steuerraum 25 verbunden, der durch die Schalthülse 14 und durch die Stufenbohrung 12 des Ventilstücks 9 begrenzt wird. Der weitere Steuerraum 25 ist über eine Ablaufbohrung 27 im Ventilstück 9 mit einem Steuerventil 30 verbunden, durch das eine Verbindung zu einem in der Zeichnung nicht näher dargestellten Niederdruckraum geöffnet oder geschlossen werden kann, in dem bei Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils stets ein niedriger Kraftstoffdruck herrscht. Innerhalb des weiteren Steuerraums 25 ist eine Spannfeder 17 unter Vorspannung angeordnet, an die eine Kraft in Richtung des Düsensitzes 8 auf die Schalthülse 14 ausübt. Through the hole 15 within the shift sleeve 14 and the nozzle seat facing away from the end of the nozzle needle 6 becomes a control room 18 limited by the fuel pressure in the control room 18 one in the direction of the nozzle seat 8th acting closing force on the nozzle needle 6 is exercised. The control room 18 In turn, there is a drain hole 21 , which on the nozzle seat facing away from the end of the shift sleeve 14 is formed, with another control room 25 connected by the switching sleeve 14 and through the stepped bore 12 of the valve piece 9 is limited. The further control room 25 is over a drain hole 27 in the valve piece 9 with a control valve 30 connected, can be opened or closed by the connection to a low pressure chamber, not shown in detail in the drawing, in which there is always a low fuel pressure during operation of the fuel injection valve. Within the other control room 25 is a tension spring 17 arranged under bias to which a force in the direction of the nozzle seat 8th on the shift sleeve 14 exercises.

Zur Begrenzung der Längsbewegung der Schalthülse 14 ist ein Spannelement 36 vorgesehen, dass hier die Form eine Spannmutter aufweist. Zur Befestigung der Spannmutter 36 dient ein Innengewinde, dass in der Stufenbohrung 12 des Ventilstücks 9 ausgebildet und in das die Spannmutter 36 eingeschraubt ist, so dass die Bewegung der Schalthülse 14 in Richtung des Düsensitzes 8 begrenzt wird. Um den Hub der Schalthülse 14 exakt einzustellen ist eine Einstellscheibe 37 vorgesehen, die zwischen der Spannmutter 36 und der Schalthülse 14 angeordnet ist. Je nach Dicke dieser Einstellscheibe 37 kann so der Hub der Schalthülse 14 bestimmt werden.To limit the longitudinal movement of the shift sleeve 14 is a tensioning element 36 provided that here the form has a clamping nut. For fastening the clamping nut 36 serves an internal thread that in the stepped bore 12 of the valve piece 9 trained and in this the clamping nut 36 is screwed in, allowing the movement of the shift sleeve 14 in the direction of the nozzle seat 8th is limited. To the stroke of the shift sleeve 14 to adjust exactly is a shim 37 provided between the clamping nut 36 and the shift sleeve 14 is arranged. Depending on the thickness of this shim 37 so can the stroke of the shift sleeve 14 be determined.

Zur Versorgung des Steuerraums 18 mit Kraftstoff ist im Ventilstück 9 eine Zulaufdrossel 20 vorgesehen, die als radiale Bohrung ausgeführt ist und den Druckraum 5 mit einem Ringraum 22 verbindet, wobei der Ringraum 22 durch einen Absatz in der Spannhülse 14 zwischen der Spannhülse 14 und dem Ventilstück 9 gebildet wird. Der Ringraum 22 wiederum ist über einen Ringspalt zwischen der Schalthülse 14 und dem Ventilstück 9 mit einer Verbindungsbohrung 23 verbunden, die eine Verbindung zum Steuerraum 18 herstellt. Zur Steuerung des Kraftstoffflusses zwischen dem Ringraum 22 und dem Steuerraum 18 ist an der Schalthülse 14 eine Dichtfläche 33 vorgesehen, die hier eine konische Form hat und die mit einem ebenfalls konischen Dichtsitz 32, der an der Innenseite des Ventilstücks 9 ausgebildet ist, zusammenwirkt. Ist die Schalthülse 14 mit ihrer Dichtfläche 33 in Anlage am Dichtsitz 32, so wird der Steuerraum 18 vom Ringraum 22 und damit von der Zulaufdrossel 20 hydraulisch getrennt. Befindet sich die Schalthülse 14 hingegen in ihrer unteren Schaltstellung, d. h. in Anlage an der Spannmutter 36 bzw. der Einstellscheibe 37, so wird ein Durchflussquerschnitt zwischen dem Dichtsitz 32 und der Dichtfläche 33 aufgesteuert und eine hydraulische Verbindung zwischen der Zulaufdrossel 20 und dem Steuerraum 18 hergestellt.To supply the control room 18 with fuel is in the valve piece 9 an inlet throttle 20 provided, which is designed as a radial bore and the pressure chamber 5 with an annulus 22 connects, with the annulus 22 through a shoulder in the adapter sleeve 14 between the clamping sleeve 14 and the valve piece 9 is formed. The annulus 22 In turn, there is an annular gap between the shift sleeve 14 and the valve piece 9 with a connection hole 23 connected to the control room 18 manufactures. To control the fuel flow between the annulus 22 and the control room 18 is on the shift sleeve 14 a sealing surface 33 provided, which here has a conical shape and which also has a conical sealing seat 32 which is on the inside of the valve piece 9 is formed, cooperates. Is the shift sleeve 14 with its sealing surface 33 in attachment to the sealing seat 32 , so will the control room 18 from the annulus 22 and thus of the inlet throttle 20 hydraulically isolated. Is the shift sleeve located 14 however, in its lower switching position, ie in contact with the clamping nut 36 or the shim 37 , so is a flow area between the sealing seat 32 and the sealing surface 33 controlled and a hydraulic connection between the inlet throttle 20 and the control room 18 produced.

Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils ist wie folgt: Zu Beginn der Einspritzung befindet sich das Kraftstoffeinspritzventil und die Schalthülse 14 in dem Zustand, wie er in 1 dargestellt ist. Die Spannhülse 14 wird durch die Spannfeder 17 gegen die Spannmutter 36 gedrückt, so dass die Dichtfläche 33 vom Dichtsitz 32 beabstandet ist. Über die Zulaufdrossel 20, den Ringraum 22 und die Verbindungsbohrung 23 wird der Steuerraum 18 mit Kraftstoffdruck aus dem Druckraum 5 befüllt und weist den gleichen Kraftstoffdruck auf. Wegen der Ablaufbohrung 21 herrscht auch im weiteren Steuerraum 25 der gleiche hohe Kraftstoffdruck. Das Steuerventil 30 befindet sich in seiner Schließstellung, d. h. die Ablaufbohrung 27 ist gegen den Niederdruckraum verschlossen. Soll eine Einspritzung von Kraftstoff stattfinden, so wird das Steuerventil 30 betätigt und verbindet den weiteren Steuerraum 25 mit dem Niederdruckraum. Daraufhin fällt der Kraftstoffdruck im weiteren Steuerraum 25 rasch ab, was aufgrund der Ablaufbohrung 21 in der Schalthülse 14 auch zu einem Druckabfall im Steuerraum 18 führt. Da die Schalthülse 14 an ihrem düsensitzseitigen Ende vom Kraftstoffdruck im Druckraum 5 beaufschlagt ist, bewegt sich die Schalthülse 14 von der Spannmutter 36 weg, bis sie in Anlage am Dichtsitz 32 ist und die Verbindung der Zulaufdrossel 20 zum Steuerraum 18 unterbricht. Da der Kraftstoffdruck im Steuerraum 18 durch Kraftstoffabfluss über die Ablaufbohrung 21 absinkt und kein neuer Kraftstoff über die Zulaufdrossel 20 zuströmen kann, fällt der Kraftstoffdruck im Steuerraum 18 weiter ab, so lange, bis die Düsennadel 6 – angetrieben durch den hydraulischen Druck im Druckraum 5 – vom Düsensitz 8 abhebt und die Einspritzöffnungen 10 öffnet. Daraufhin strömt Kraftstoff aus dem Druckraum 5 zu den Einspritzöffnungen 10 und strömt durch diese in den Brennraum. Die Düsennadel 6 bewegt sich weiter in Öffnungsrichtung, d. h. weg vom Düsensitz 8, bis das Steuerventil 30 erneut betätigt wird. Hierbei ist bei diesem Ausführungsbeispiel kein oberer mechanischer Hubanschlag für die Düsennadel 6 vorgesehen, sondern diese wird ballistisch betrieben, d. h. dass die Öffnungsbewegung der Düsennadel 6 wird allein hydraulisch begrenzt, indem das Steuerventil 30 die Verbindung 27 zum Niederdruckraum rechtzeitig unterbricht. Die in Bewegung befindliche Düsennadel 6 komprimiert den Kraftstoff im Steuerraum 18 weiter, bis der Kraftstoffdruck ausreicht, die Aufwärtsbewegung der Düsennadel 6 zu stoppen und schließlich umzukehren. Dadurch steigt auch der Druck im weiteren Steuerraum 25, so dass die Schalthülse 14 in Richtung der Spannmutter 36 bewegt wird und den Strömungsquerschnitt zwischen dem Dichtsitz 32 und der Dichtfläche 33 der Schalthülse 14 freigibt. Kraftstoff strömt daraufhin wieder über die Zulaufdrossel 20 und den Ringraum 22 in den Steuerraum 18 und über die Ablaufbohrung 21 in den weiteren Steuerraum 25, bis sich in beiden Steuerräumen der Druck des Druckraums 5 aufgebaut hat. The operation of the fuel injection valve is as follows: At the beginning of the injection is the fuel injection valve and the switching sleeve 14 in the state as he is in 1 is shown. The clamping sleeve 14 is through the tension spring 17 against the clamping nut 36 pressed, leaving the sealing surface 33 from the seal seat 32 is spaced. About the inlet throttle 20 , the annulus 22 and the connection hole 23 becomes the control room 18 with fuel pressure from the pressure chamber 5 filled and has the same fuel pressure. Because of the drain hole 21 also prevails in the other control room 25 the same high fuel pressure. The control valve 30 is in its closed position, ie the drain hole 27 is closed against the low-pressure space. If an injection of fuel take place, then the control valve 30 operated and connects the other control room 25 with the low-pressure room. Then the fuel pressure drops in the other control room 25 rapidly, which is due to the drain hole 21 in the shift sleeve 14 also to a pressure drop in the control room 18 leads. Because the shift sleeve 14 at its nozzle seat end of the fuel pressure in the pressure chamber 5 is acted upon, moves the shift sleeve 14 from the clamping nut 36 away, until they are in attachment to the seal seat 32 is and the connection of the inlet throttle 20 to the control room 18 interrupts. As the fuel pressure in the control room 18 through fuel drain through the drain hole 21 drops and no new fuel via the inlet throttle 20 can flow, the fuel pressure drops in the control room 18 continue until so long, until the nozzle needle 6 - driven by the hydraulic pressure in the pressure chamber 5 - from the nozzle seat 8th takes off and the injection openings 10 opens. Then fuel flows out of the pressure chamber 5 to the injection openings 10 and flows through them into the combustion chamber. The nozzle needle 6 moves further in the opening direction, ie away from the nozzle seat 8th until the control valve 30 is pressed again. Here, in this embodiment, no upper mechanical stroke stop for the nozzle needle 6 provided, but this is operated ballistically, ie that the opening movement of the nozzle needle 6 is hydraulically limited only by the control valve 30 the connection 27 to the low-pressure room interrupts in good time. The moving nozzle needle 6 compresses the fuel in the control room 18 continue until the fuel pressure is sufficient, the upward movement of the nozzle needle 6 to stop and eventually reverse. This also increases the pressure in the other control room 25 so that the shift sleeve 14 in the direction of the clamping nut 36 is moved and the flow cross-section between the sealing seat 32 and the sealing surface 33 the shift sleeve 14 releases. Fuel then flows back through the inlet throttle 20 and the annulus 22 in the control room 18 and over the drain hole 21 in the other control room 25 until in both control chambers the pressure of the pressure chamber 5 has built up.

Zur genauen Kontrolle der Funktion des Kraftstoffeinspritzventils dürfen die Kraftstoffmengen zwischen dem Steuerraum 18 und dem weiteren Steuerraum 25 einerseits und zwischen dem weiteren Steuerraum 25 und dem Steuerventil 30 andererseits nicht unkontrolliert fließen, sondern in der vorgesehenen Rate. Deshalb ist innerhalb der Ablaufbohrung 21 eine Drossel 24 vorgesehen, die zu einem verzögerten Kraftstoffabfluss führt, was für eine ordnungsgemäße Funktion unerlässlich ist. For precise control of the function of the fuel injection valve, the quantities of fuel between the control chamber 18 and the other control room 25 on the one hand and between the other control room 25 and the control valve 30 On the other hand, it does not flow uncontrollably, but at the scheduled rate. That's why inside the drain hole 21 a throttle 24 is provided, which leads to a delayed fuel drain, which is essential for proper functioning.

Das Ausführungsbeispiel nach 2 zeigt in der gleichen Darstellung wie in der oberen Hälfte der 1 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern versehen. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Ablaufdrossel 24 nicht in der Ablaufbohrung 21 vorgesehen, sondern in der Ablaufbohrung 27, die den weiteren Steuerraum 25 mit dem Steuerventil 30 verbindet. Diese Drossel 24 verhindert die Kavitation innerhalb der Ablaufbohrung 27, wie sie bei einer weitgehend ungedrosselten Strömung auftreten würde. Ansonsten ist die Funktion dieses Einspritzventils gleich wie die Funktion des in 1 dargestellten und oben beschriebenen Kraftstoffeinspritzventils. The embodiment according to 2 shows in the same representation as in the upper half of 1 a further embodiment of the invention. Here, the same parts are provided with the same reference numerals. In the embodiment shown here is the outlet throttle 24 not in the drain hole 21 provided, but in the drain hole 27 that the other control room 25 with the control valve 30 combines. This throttle 24 prevents cavitation inside the drain hole 27 as it would occur in a largely unthrottled flow. Otherwise, the function of this injector is the same as the function of in 1 illustrated and described above fuel injection valve.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10024702 A1 [0001] DE 10024702 A1 [0001]
  • DE 10131617 A1 [0004] DE 10131617 A1 [0004]

Claims (12)

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse (1), in dem ein Druckraum (5) ausgebildet ist, der mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist, und mit einer Düsennadel (6), die längsverschiebbar im Druckraum (5) angeordnet ist und mit einem Düsensitz (8) zusammenwirkt und dadurch einen Kraftstofffluss aus dem Druckraum (5) zu wenigstens einer Einspritzöffnung (10) steuert, und mit einem Steuerraum (18), über den eine hydraulische Schließkraft in Richtung des Ventilsitzes (8) auf die Düsennadel (6) ausgeübt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das ventilsitzabgewandte Ende der Düsennadel (6) in einer längsbeweglichen Schalthülse (14) aufgenommen ist, so dass durch die Innenwandung der Schalthülse (14) und durch das ventilsitzabgewandte Ende der Düsennadel (5) der Steuerraum (18) begrenzt wird, wobei der Steuerraum (18) über eine Zulaufdrossel (20) mit dem Druckraum (5) verbindbar ist, wobei die Schalthülse (14) in einem Ventilstück (9) geführt ist und an der Innenseite des Ventilstücks (9) ein Dichtsitz (32) ausgebildet ist, mit dem die Schalthülse (14) zum Öffnen und Schließen der Zulaufdrossel (20) zusammenwirkt.Fuel injection valve for internal combustion engines with a housing ( 1 ), in which a pressure chamber ( 5 ) is formed, which can be filled with fuel under high pressure, and with a nozzle needle ( 6 ), the longitudinally displaceable in the pressure chamber ( 5 ) and with a nozzle seat ( 8th ) and thereby a fuel flow from the pressure chamber ( 5 ) to at least one injection opening ( 10 ) and with a control room ( 18 ), via which a hydraulic closing force in the direction of the valve seat ( 8th ) on the nozzle needle ( 6 ) is exercised, characterized in that the valve seat facing away from the end of the nozzle needle ( 6 ) in a longitudinally movable shift sleeve ( 14 ), so that through the inner wall of the shift sleeve ( 14 ) and through the valve seat facing away from the end of the nozzle needle ( 5 ) the control room ( 18 ), the control room ( 18 ) via an inlet throttle ( 20 ) with the pressure chamber ( 5 ) is connectable, wherein the shift sleeve ( 14 ) in a valve piece ( 9 ) is guided and on the inside of the valve piece ( 9 ) a sealing seat ( 32 ) is formed, with which the switching sleeve ( 14 ) for opening and closing the inlet throttle ( 20 ) cooperates. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Schalthülse (14) eine Dichtfläche (33) ausgebildet ist, mit der die Schalthülse auf dem Dichtsitz (32) zur Abdichtung der Zulaufdrossel (20) aufsitzt.Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that on the shift sleeve ( 14 ) a sealing surface ( 33 ) is formed, with which the shift sleeve on the sealing seat ( 32 ) for sealing the inlet throttle ( 20 ) is seated. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalthülse (14) mit ihrem der Düsennadel (6) abgewandten Ende einen weiteren Steuerraum (25) begrenzt, der über eine im Ventilstück (9) ausgebildete Ablaufbohrung (27) mit einem Niederdruckraum verbindbar ist.Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the switching sleeve ( 14 ) with her the nozzle needle ( 6 ) facing away from another control room ( 25 ), which via one in the valve piece ( 9 ) trained drain hole ( 27 ) is connectable to a low pressure space. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Steuerraum (25) radial vom Ventilstück (9) begrenzt ist. Fuel injection valve according to claim 3, characterized in that the further control chamber ( 25 ) radially from the valve piece ( 9 ) is limited. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Steuerraum (25) mit dem Steuerraum (18) über eine in der Schalthülse (14) ausgebildete Ablaufbohrung (21) verbunden sind.Fuel injection valve according to claim 3 or 4, characterized in that the further control chamber ( 25 ) with the control room ( 18 ) via a in the shift sleeve ( 14 ) trained drain hole ( 21 ) are connected. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Ablaufbohrung (21) eine Drossel (24) ausgebildet ist, die den Fluss von Kraftstoff aus dem Steuerraum (18) in den weiteren Steuerraum (25) nur gedrosselt zulässt.Fuel injection valve according to claim 5, characterized in that in the drain hole ( 21 ) a throttle ( 24 ) is formed, which is the flow of fuel from the control room ( 18 ) into the further control room ( 25 ) only throttles allowed. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalthülse (14) vollständig innerhalb des Ventilstücks (9) angeordnet ist, wobei die Schalthülse (14) innerhalb des Ventilstücks (9) längsbeweglich ist.Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the switching sleeve ( 14 ) completely within the valve piece ( 9 ), wherein the switching sleeve ( 14 ) within the valve piece ( 9 ) is longitudinally movable. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung der Schalthülse (14) in Richtung der Düsennadel (6) durch ein Spannelement (36) begrenzt wird.Fuel injection valve according to claim 7, characterized in that the movement of the shift sleeve ( 14 ) in the direction of the nozzle needle ( 6 ) by a clamping element ( 36 ) is limited. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannelement als Spannmutter (36) ausgebildet ist, die in ein Innengewinde (35) des Ventilstücks (9) eingeschraubt ist.Fuel injection valve according to claim 8, characterized in that the clamping element as a clamping nut ( 36 ) is formed in an internal thread ( 35 ) of the valve piece ( 9 ) is screwed. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Spannelement (36) und der Schalthülse (14) eine Einstellscheibe (37) angeordnet ist, über deren axiale Ausdehnung der Längshub der Schalthülse (14) begrenzt wird.Fuel injection valve according to claim 8 or 9, characterized in that between the clamping element ( 36 ) and the shift sleeve ( 14 ) a shim ( 37 ) is arranged over the axial extent of the longitudinal stroke of the shift sleeve ( 14 ) is limited. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalthülse (14) durch eine Spannfeder (17) gegen das Spannelement (36) vorgespannt ist.Fuel injection valve according to claim 8 or 9, characterized in that the switching sleeve ( 14 ) by a tension spring ( 17 ) against the clamping element ( 36 ) is biased. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannfeder (17) innerhalb des weiteren Steuerraums (25) angeordnet ist.Fuel injection valve according to claim 3 and 11, characterized in that the tension spring ( 17 ) within the further control room ( 25 ) is arranged.
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