DE10049519A1 - Fuel injector - Google Patents
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Abstract
Ein Brennstoffeinspritzventil (1), insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil (1) zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfaßt einen Aktor (10) zur Betätigung einer Ventilnadel (3), wobei die Ventilnadel (3) an einem abspritzseitigen Ende einen Ventilschließkörper (4) aufweist, der zusammen mit einer Ventilsitzfläche (6), die an einem Ventilsitzkörper (5) ausgebildet ist, einen Dichtsitz bildet. Brennstoffkanäle (35) sind in einer mit dem Ventilsitzkörper (5) verbundenen oder einstückig ausgebildeten Ventilnadelführung (31) in mehreren Reihen (34) umfänglich in der Ventilnadelführung (31) angeordnet, wobei die Anzahl der Brennstoffkanäle (35) und ihre Lage zueinander so gewählt ist, daß dadurch eine Kennlinie, die den dynamischen Brennstofffluss (q¶dyn¶) durch das Brennstoffeinspritzventil (1) in Abhängigkeit von einem Hub (h) der Ventilnadel (3) darstellt, eingestellt wird.A fuel injection valve (1), in particular a fuel injection valve (1) for injecting fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine, comprises an actuator (10) for actuating a valve needle (3), the valve needle (3) having a valve closing body () 4) which, together with a valve seat surface (6) which is formed on a valve seat body (5), forms a sealing seat. Fuel channels (35) are arranged in several rows (34) circumferentially in the valve needle guide (31) in a valve needle guide (31) which is connected to the valve seat body (5) or is formed in one piece, the number of fuel channels (35) and their position relative to one another being selected in this way is that a characteristic curve is set which represents the dynamic fuel flow (q¶dyn¶) through the fuel injection valve (1) as a function of a stroke (h) of the valve needle (3).
Description
Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a fuel injector according to the genus of the main claim.
Aus der DE 196 25 059 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, welches in einem Strömungsweg des Brennstoffs von einem Brennstoffzulauf zu einer Abspritzöffnung mehrere Brennstoffkanäle aufweist, deren Querschnitt bei gegebenem Brennstoffdruck die jeweils pro Zeiteinheit abgespritzte Brennstoffmenge bestimmt. Um die Brennstoffverteilung in einer abgespritzten Brennstoffwolke zu beeinflussen, ist zumindest ein Teil der Brennstoffkanäle so ausgerichtet, daß die von ihnen austretenden Brennstoffstrahlen direkt durch die Abspritzöffnung gespritzt werden.DE 196 25 059 A1 describes a fuel injection valve known which in a flow path of the fuel from one fuel feed to a spray opening several Has fuel channels, the cross section for a given Fuel pressure the hosed down per unit of time Amount of fuel determined. To the fuel distribution in a sprayed fuel cloud is to be influenced at least a part of the fuel channels aligned so that directly through the fuel jets emerging from them the spray opening are sprayed.
Nachteilig an dem aus der obengenannten Druckschrift bekannten Brennstoffeinspritzventil ist insbesondere, daß die Brennstoffkanäle in einer Ebene senkrecht zur Strömungsrichtung des Brennstoffs ansetzen, die Öffnungen also auf einer Kreislinie um eine mit dem Ventilsitzträger verbundene Ventilnadelführung angeordnet sind. Dadurch kann die das Brennstoffeinspritzventil durchfließende Brennstoffmenge bei Abheben des Ventilschließkörpers vom Dichtsitz nicht genau genug dosiert werden. Insbesondere ist das Verhältnis von maximal abgespritzter Brennstoffmenge zu minimal abgespritzter Brennstoffmenge relativ klein.A disadvantage of the from the above publication known fuel injector is in particular that the fuel channels in a plane perpendicular to Apply the direction of flow of the fuel, the openings So on a circular line around one with the valve seat support connected valve needle guide are arranged. This can the one flowing through the fuel injector Amount of fuel when lifting the valve closing body from The sealing seat cannot be dosed precisely enough. In particular is the ratio of the maximum amount of fuel sprayed to minimally hosed fuel amount relatively small.
Ferner ist die Anzahl der Bohrungen nicht ausreichend, um eine hinreichend homogene Brennstoffwolke zu erzeugen, die den stöchiometrischen Anforderungen für eine vollständige Verbrennung genügt. Dies wird zusätzlich durch den großen Durchmesser der Brennstoffkanäle verstärkt.Furthermore, the number of holes is not sufficient to to generate a sufficiently homogeneous cloud of fuel that the stoichiometric requirements for a complete Burning is enough. This is further compounded by the big one Diameter of the fuel channels reinforced.
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß eine beliebige Kennlinie durch die Anordnung der Brennstoffkanäle bzw. ihre Anzahl erzeugt werden kann, so daß das Zumeßverhalten des Brennstoffeinspritzventils in Bezug auf die Öffnungs- und Schließzeiten verbessert wird.The fuel injector according to the invention with the has characteristic features of the main claim in contrast, the advantage that any characteristic by the arrangement of the fuel channels or their number generated can be, so that the metering behavior of Fuel injector in relation to the opening and Closing times are improved.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterentwicklungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.By the measures listed in the subclaims advantageous developments of the main claim specified fuel injector possible.
Die hohlzylindrische Form der Ventilnadelführung ist einfach herstellbar und kann entweder einstückig mit dem Ventilsitzträger hergestellt oder an diesem befestigt sein.The hollow cylindrical shape of the valve needle guide is simple producible and can either be made in one piece with the Valve seat support made or attached to this.
Die Führung des Ventilschließkörpers in der Ventilnadelführung hat neben der Verbesserung und Steuerung der Zumeßeigenschaften eine stabilisierende Wirkung auf den Hubverlauf der Ventilnadel, da seitliche Versätze ausgeschlossen sind. Der Ventilschließkörper kann nach dem Schließvorgang sehr präzise auf dem Dichtsitz aufsetzen.The leadership of the valve closing body in the Valve needle guide has besides the improvement and control the metering properties a stabilizing effect on the Stroke course of the valve needle because of lateral offsets excluded are. The valve closing body can after Place the closing process very precisely on the sealing seat.
Die Lücken in den Reihen der Brennstoffkanäle sorgen für eine frei wählbare Einspritzdynamik und ein formbares Strahlbild, die durch das gezielte Einbringen von Brennstoffkanälen an einzelnen Stellen der Ventilnadelführung beeinflußbar sind. The gaps in the rows of fuel channels ensure freely selectable injection dynamics and malleable Spray pattern created by the targeted introduction of Fuel channels at individual points in the Valve needle guidance can be influenced.
Durch die Anordnung der Brennstoffkanäle mit einer tangentialen Komponente relativ zur Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils erhält der Brennstoff einen Drall, welcher für eine gute Aufbereitung der Gemischwolke sorgt.By arranging the fuel channels with one tangential component relative to the central axis of the Fuel injector receives the fuel Swirl, which ensures a good preparation of the mixture cloud provides.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the drawing shown in simplified form and in the following Description explained in more detail. Show it:
Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch ein Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritz ventils gemäß dem Stand der Technik, Fig. 1 shows a schematic section through an exemplary embodiment of a fuel injection valve according to the prior art,
Fig. 2 einen schematischen Ausschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils im Bereich II in Fig. 1, Fig. 2 shows a schematic section through a first embodiment of the fuel injection valve of the invention in the region II in Fig. 1,
Fig. 3 einen schematischen Schnitt entlang der Linie III- III in Fig. 2, Fig. 3 shows a schematic section along the line III-III in Fig. 2,
Fig. 4A-B ein zweites Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem Schnitt entlang der Linie III- III in Fig. 2 mit der dazugehörigen Kennlinie, Fig. 4A-B, a second embodiment of a fuel injection valve of the invention corresponding to a section along the line III-III in Fig. 2 with the associated characteristic,
Fig. 5A-B ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem Schnitt entlang der Linie III- III in Fig. 2 mit der dazugehörigen Kennlinie, Fig. 5A-B, a third embodiment of a fuel injection valve of the invention corresponding to a section along the line III-III in Fig. 2 with the associated characteristic,
Fig. 6A-B ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem Schnitt entlang der Linie III- III in Fig. 2 mit der dazugehörigen Kennlinie, und Fig. 6A-B, a fourth embodiment of a fuel injection valve of the invention corresponding to a section along the line III-III in Fig. 2 with the associated characteristic, and
Fig. 7A-B ein fünftes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem Schnitt entlang der Linie III- III in Fig. 2 mit der dazugehörigen Kennlinie. FIGS. 7A-B, a fifth embodiment of a fuel injection valve of the invention corresponding to a section along the line III-III in Fig. 2 with the associated characteristic.
Bevor anhand der Fig. 2 bis 7 Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 näher beschrieben werden, soll zum besseren Verständnis der Erfindung zunächst anhand von Fig. 1 ein bereits bekanntes, abgesehen von den erfindungsgemäßen Maßnahmen zu den Ausführungsbeispielen baugleiches Brennstoffeinspritzventil 1 bezüglich seiner wesentlichen Bauteile kurz erläutert werden.Before a fuel injector 1 according to the invention are described in detail with reference to FIGS. 2 to 7 embodiments, for better understanding the invention shall initially with reference to FIG. 1, an already known, apart from the measures of the invention to the embodiments structurally identical fuel injector 1 with respect to briefly explained its essential components become.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist in der Form eines Brennstoffeinspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden, fremdgezündeten Brennkraftmaschinen ausgeführt. Das Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich insbesondere zum direkten Einspritzen von Brennstoff in einen nicht dargestellten Brennraum einer Brennkraftmaschine.The fuel injection valve 1 is designed in the form of a fuel injection valve for fuel injection systems of mixture-compressing, spark-ignition internal combustion engines. The fuel injection valve 1 is particularly suitable for injecting fuel directly into a combustion chamber (not shown) of an internal combustion engine.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 besteht aus einem Düsenkörper 2, in welchem eine Ventilnadel 3 angeordnet ist. Die Ventilnadel 3 steht mit einem Ventilschließkörper 4 in Wirkverbindung, der mit einer an einem Ventilsitzkörper 5 angeordneten Ventilsitzfläche 6 zu einem Dichtsitz zusammenwirkt. Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 handelt es sich im Ausführungsbeispiel um ein nach innen öffnendes Brennstoffeinspritzventil 1, welches über eine Abspritzöffnung 7 verfügt. Der Düsenkörper 2 ist durch eine Dichtung 8 gegen den Außenpol 9 einer Magnetspule 10 abgedichtet. Die Magnetspule 10 ist in einem Spulengehäuse 11 gekapselt und auf einen Spulenträger 12 gewickelt, welcher an einem Innenpol 13 der Magnetspule 10 anliegt. Der Innenpol 13 und der Außenpol 9 sind durch einen Spalt 26 voneinander getrennt und stützen sich auf einem Verbindungsbauteil 29 ab. Die Magnetspule 10 wird über eine Leitung 19 von einem über einen elektrischen Steckkontakt 17 zuführbaren elektrischen Strom erregt. Der Steckkontakt 17 ist von einer Kunststoffummantelung 18 umgeben, die am Innenpol 13 angespritzt sein kann.The fuel injector 1 consists of a nozzle body 2 , in which a valve needle 3 is arranged. The valve needle 3 is operatively connected to a valve closing body 4 , which cooperates with a valve seat surface 6 arranged on a valve seat body 5 to form a sealing seat. In the fuel injection valve 1 is in the exemplary embodiment is an inwardly opening fuel injector 1 which has a spray-discharge opening. 7 The nozzle body 2 is sealed by a seal 8 against the outer pole 9 of a solenoid 10 . The magnet coil 10 is encapsulated in a coil housing 11 and wound on a coil carrier 12 , which bears against an inner pole 13 of the magnet coil 10 . The inner pole 13 and the outer pole 9 are separated from one another by a gap 26 and are supported on a connecting component 29 . The magnet coil 10 is excited via a line 19 by an electrical current that can be supplied via an electrical plug contact 17 . The plug contact 17 is surrounded by a plastic sheath 18 , which can be molded onto the inner pole 13 .
Die Ventilnadel 3 ist in einer Ventilnadelführung 14 geführt, welche scheibenförmig ausgeführt ist. Zur Hubeinstellung dient eine zugepaarte Einstellscheibe 15. An der anderen Seite der Einstellscheibe 15 befindet sich ein Anker 20. Dieser steht über einen ersten Flansch 21 kraftschlüssig mit der Ventilnadel 3 in Verbindung, welche durch eine Schweißnaht 22 mit dem ersten Flansch 21 verbunden ist. Auf dem ersten Flansch 21 stützt sich eine Rückstellfeder 23 ab, welche in der vorliegenden Bauform des Brennstoffeinspritzventils 1 durch eine Hülse 24 auf Vorspannung gebracht wird.The valve needle 3 is guided in a valve needle guide 14 , which is disc-shaped. A paired adjustment disk 15 is used to adjust the lift. An armature 20 is located on the other side of the adjusting disk 15 . This is non-positively connected via a first flange 21 to the valve needle 3 , which is connected to the first flange 21 by a weld seam 22 . A restoring spring 23 is supported on the first flange 21 , which in the present design of the fuel injector 1 is preloaded by a sleeve 24 .
Ein zweiter Flansch 31, welcher mit der Ventilnadel 3 über eine Schweißnaht 33 verbunden ist, dient als unterer Ankeranschlag. Ein elastischer Zwischenring 32, welcher auf dem zweiten Flansch 31 aufliegt, vermeidet Prellen beim Schließen des Brennstoffeinspritzventils 1.A second flange 31 , which is connected to the valve needle 3 via a weld 33 , serves as the lower anchor stop. An elastic intermediate ring 32 , which rests on the second flange 31 , prevents bouncing when the fuel injector 1 closes.
In der Ventilnadelführung 14, im Anker 20 und am Ventilsitzkörper 5 verlaufen Brennstoffkanäle 30a bis 30c, die den Brennstoff, welcher über eine zentrale Brennstoffzufuhr 16 zugeführt und durch ein Filterelement 25 gefiltert wird, zur Abspritzöffnung 7 leiten. Das Brennstoffeinspritzventil 1 ist durch eine Dichtung 28 gegen eine nicht weiter dargestellte Brennstoffleitung abgedichtet.In the valve needle guide 14 , in the armature 20 and on the valve seat body 5 , fuel channels 30 a to 30 c run, which guide the fuel, which is supplied via a central fuel supply 16 and filtered by a filter element 25 , to the spray opening 7 . The fuel injector 1 is sealed by a seal 28 against a fuel line, not shown.
Im Ruhezustand des Brennstoffeinspritzventils 1 wird der Anker 20 von der Rückstellfeder 23 entgegen seiner Hubrichtung so beaufschlagt, daß der Ventilschließkörper 4 am Ventilsitz 6 in dichtender Anlage gehalten wird. Bei Erregung der Magnetspule 10 baut diese ein Magnetfeld auf, welches den Anker 20 entgegen der Federkraft der Rückstellfeder 23 in Hubrichtung bewegt, wobei der Hub durch einen in der Ruhestellung zwischen dem Innenpol 12 und dem Anker 20 befindlichen Arbeitsspalt 27 vorgegeben ist. Der Anker 20 nimmt den Flansch 21, welcher mit der Ventilnadel 3 verschweißt ist, ebenfalls in Hubrichtung mit. Der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Ventilschließkörper 4 hebt von der Ventilsitzfläche 6 ab und der über die Brennstoffkanäle 30a bis 30c zur Abspritzöffnung 7 geführte Brennstoff wird abgespritzt.In the idle state of the fuel injection valve 1 , the armature 20 is acted upon by the return spring 23 against its stroke direction in such a way that the valve closing body 4 is held in sealing contact with the valve seat 6 . When the magnetic coil 10 is excited, it builds up a magnetic field which moves the armature 20 against the spring force of the return spring 23 in the stroke direction, the stroke being predetermined by a working gap 27 which is in the rest position between the inner pole 12 and the armature 20 . The armature 20 also carries the flange 21 , which is welded to the valve needle 3 , in the lifting direction. The valve closing body 4 , which is operatively connected to the valve needle 3 , lifts off the valve seat surface 6 and the fuel led to the spray opening 7 via the fuel channels 30 a to 30 c is sprayed off.
Wird der Spulenstrom abgeschaltet, fällt der Anker 20 nach genügendem Abbau des Magnetfeldes durch den Druck der Rückstellfeder 23 vom Innenpol 13 ab, wodurch sich der mit der Ventilnadel 3 in Wirkverbindung stehende Flansch 21 entgegen der Hubrichtung bewegt. Die Ventilnadel 3 wird dadurch in die gleiche Richtung bewegt, wodurch der Ventilschließkörper 4 auf der Ventilsitzfläche 6 aufsetzt und das Brennstoffeinspritzventil 1 geschlossen wird.If the coil current is switched off, the armature 20 drops from the inner pole 13 after the magnetic field has been sufficiently reduced by the pressure of the return spring 23 , as a result of which the flange 21 which is operatively connected to the valve needle 3 moves counter to the stroke direction. Valve needle 3 is thereby moved in the same direction, thereby touches the valve closing body 4 on the valve seat surface 6 and fuel injector 1 is closed.
Fig. 2 zeigt in einer auszugsweisen Schnittdarstellung ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1. Der dargestellte Ausschnitt ist in Fig. 1 mit II bezeichnet. Fig. 2 shows a first embodiment shows, in a partial sectional view of a fuel injector 1 according to the invention. The section shown is designated II in FIG. 1.
Das in Fig. 2 darstellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 weist eine Ventilnadelführung 31 auf, welche an einer zulaufseitigen Stirnseite 32 des Ventilsitzkörpers 5 ausgebildet ist. Die Ventilnadelführung 31 kann dabei mit dem Ventilsitzkörper 5 einstückig ausgebildet sein oder beispielsweise durch Schweißen, Löten oder ähnliche Verfahren mit dem Ventilsitzkörper 5 verbunden sein. Die Ventilnadelführung 31 ist hohlzylindrisch ausgebildet.The exemplary embodiment of a fuel injection valve 1 according to the invention shown in FIG. 2 has a valve needle guide 31 , which is formed on an inlet-side end face 32 of the valve seat body 5 . The valve needle guide 31 can be formed integrally with the valve seat body 5, or for example by welding, soldering or similar processes with the valve seat body 5 to be connected. The valve needle guide 31 is hollow cylindrical.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Ventilnadel 3 einen kugelförmigen Ventilschließkörper 4 auf. Der Ventilschließkörper 4 bildet mit der auf dem Ventilsitzkörper 5 ausgebildeten Ventilsitzfläche 6 einen Dichtsitz. Der Ventilschließkörper 4 wird durch die Ventilnadelführung 31 geführt, wobei der Ventilschließkörper 4 mit einer Führungslinie 33 an einer Innenwandung 38 der Ventilnadelführung 31 anliegt. Zwischen der Führungslinie 33 und dem Dichtsitz sind in der Ventilnadelführung 31 mehrere Reihen 34 von Brennstoffkanälen 35 angeordnet, welche sich von einer radial äußeren Seite 36 der Ventilnadelführung 31 zu einer radial inneren Seite 39 erstrecken.In the present exemplary embodiment, the valve needle 3 has a spherical valve closing body 4 . The valve closing body 4 forms a sealing seat with the valve seat surface 6 formed on the valve seat body 5 . Valve-closure member 4 is guided by the valve needle guide 31, wherein the valve closing body 4 rests with a guide line 33 on an inner wall 38 of the valve needle guide 31st Between the guide line 33 and the sealing seat, a plurality of rows 34 of fuel channels 35 are arranged in the valve needle guide 31 , which extend from a radially outer side 36 of the valve needle guide 31 to a radially inner side 39.
Die Brennstoffkanäle 35 können dabei entweder senkrecht zu einer Mittelachse 37 des Brennstoffeinspritzventils 1 verlaufen oder unter einem Winkel α gegenüber der zur Mittelachse 37 senkrechten Ausrichtung in Abströmrichtung geneigt sein. Letzteres ist hydrodynamisch günstiger.The fuel channels 35 can either run perpendicular to a central axis 37 of the fuel injection valve 1 or can be inclined at an angle α with respect to the direction perpendicular to the central axis 37 in the outflow direction. The latter is hydrodynamically more favorable.
Sobald die Ventilnadel 3 durch Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 entgegen der Strömungsrichtung des Brennstoffs bewegt wird, werden die Brennstoffkanäle 35 der Reihen 34 freigegeben. Brennstoff strömt von einer radial äußeren Seite 36 der Ventilnadelführung 31 durch die Brennstoffkanäle 35 in Richtung Dichtsitz.As soon as the valve needle 3 is moved against the flow direction of the fuel by actuation of the fuel injection valve 1 , the fuel channels 35 of the rows 34 are opened . Fuel flows from a radially outer side 36 of the valve needle guide 31 through the fuel channels 35 in the direction of the sealing seat.
Durch eine entsprechende Anordnung der Brennstoffkanäle 35 kann eine Kennlinie, welche den dynamischen Durchfluß von Brennstoff durch das Brennstoffeinspritzventil in Abhängigkeit von einem Hub der Ventilnadel 3 darstellt, eingestellt bzw. modelliert werden. Durch entsprechende Hubeinstellung der Ventilnadel 3 fließt dann sö viel Brennstoff durch die Brennstoffkanäle 35, wie dies im Rahmen der zu erzielenden Durchflußgenauigkeit notwendig ist.By means of a corresponding arrangement of the fuel channels 35 , a characteristic curve which represents the dynamic flow of fuel through the fuel injection valve as a function of a stroke of the valve needle 3 can be set or modeled. By appropriate stroke adjustment of the valve needle 3 , a lot of fuel then flows through the fuel channels 35 , as is necessary in the context of the flow accuracy to be achieved.
Fig. 3 zeigt einen schematischen Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2 durch die Ventilnadelführung 31 des ersten Ausführungsbeispiels im Bereich der Brennstoffkanäle 35. Die Brennstoffkanäle 35 der benachbarten Reihen 34 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel umfänglich zueinander versetzt angeordnet, um eine möglichst homogene Gemischwolke zu erzeugen. Die Brennstoffkanäle 35 können jedoch auch ohne umfänglichen Versatz angeordnet sein. Um die erforderliche Zumeßgenauigkeit zu erreichen, sollten die Brennstoffkanäle 35 einen sehr kleinen Durchmesser, beispielsweise kleiner als 100 µm, insbesondere kleiner oder gleich 70 µm, aufweisen. Die Herstellung solcher kleinkalibrigen Bohrungen kann beispielsweise mittels Laserbearbeitung erfolgen. FIG. 3 shows a schematic section along the line III-III in FIG. 2 through the valve needle guide 31 of the first exemplary embodiment in the region of the fuel channels 35 . In the exemplary embodiment shown, the fuel channels 35 of the adjacent rows 34 are offset circumferentially from one another in order to produce a mixture cloud that is as homogeneous as possible. However, the fuel channels 35 can also be arranged without extensive offset. In order to achieve the required metering accuracy, the fuel channels 35 should have a very small diameter, for example less than 100 μm, in particular less than or equal to 70 μm. Such small-bore holes can be produced, for example, by means of laser processing.
Da die Brennstoffkanäle 35 zur Erzeugung eines Dralls eine tangentiale Komponente relativ zur Mittelachse 37 des Brennstoffeinspritzventils 1 aufweisen, erscheint der Querschnitt der Brennstoffkanäle 35 in Fig. 3 oval. Die Orientierung der tangentialen Komponenten der Brennstoffkanäle 35 kann dabei in jeder Reihe 34 gleichsinnig relativ zu den übrigen Reihen 34 sein. Das vorliegende Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 verbindet somit die Drallaufbereitung mit einer Verfeinerung der zugemessenen Brennstoffmenge.Since the fuel channels 35 for generating a swirl have a tangential component relative to the central axis 37 of the fuel injection valve 1 , the cross section of the fuel channels 35 appears oval in FIG. 3. The orientation of the tangential components of the fuel channels 35 can be in the same direction in each row 34 relative to the other rows 34 . The present exemplary embodiment of a fuel injection valve 1 according to the invention thus combines the swirl preparation with a refinement of the metered fuel quantity.
Fig. 4 bis 7 zeigen in der gleichen Schnittebene wie Fig. 3 weitere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Brennstoffeinspritzventils 1 mit unterschiedlichen Anordnungen der Brennstoffkanäle 35 jeweils in Verbindung mit der durch die entsprechende Anordnung von Brennstoffkanälen 35 erzeugte Kennlinie. Fig. 4 to 7 as shown in Fig. 3 show further embodiments of the fuel channels 35 are in the same sectional plane of the fuel injection valve 1 according to the invention with different arrangements in each case in connection with the generated by the corresponding arrangement of fuel channels 35 characteristic.
Die Kennlinien stellen den Zusammenhang zwischen der dynamischen Durchflußmenge durch das Brennstoffeinspritzventil 1 während des Öffnungsvorgangs in Abhängigkeit vom Ventilnadelhub dar. Bei einer gleichförmigen Anordnung der Brennstoffkanäle 35 steigt der Durchfluß mit dem Hub der Ventilnadel 3 relativ gleichförmig an, um dann in einen konstanten Sättigungswert überzugehen, welcher den statischen Durchfluß durch das Brennstoffeinspritzventil 1 in geöffnetem Zustand repräsentiert.The characteristic curves represent the relationship between the dynamic flow rate through the fuel injection valve 1 during the opening process as a function of the valve needle stroke. With a uniform arrangement of the fuel channels 35 , the flow rate increases relatively uniformly with the stroke of the valve needle 3 , in order then to change to a constant saturation value, which represents the static flow through the fuel injector 1 in the open state.
Das in Fig. 4A dargestellte Ausführungsbeispiel weist eine ähnliche Anordnung der Brennstoffkanäle 35 wie das in Fig. 3 dargestellte auf, jedoch sind die Brennstoffkanäle 35 nicht umfänglich versetzt zueinander, sondern in einer gitterähnlichen Struktur unmittelbar untereinander angeordnet. Die Kennlinien der in Fig. 3 und Fig. 4A dargestellten Ausführungsbeispiele entsprechen der in Fig. 4B schematisch dargestellten Kennlinie.The exemplary embodiment shown in FIG. 4A has a similar arrangement of the fuel channels 35 to the one shown in FIG. 3, but the fuel channels 35 are not circumferentially offset from one another, but are arranged directly below one another in a grid-like structure. The characteristics of the embodiments shown in Fig. 3 and Fig. 4A in accordance with the characteristic curve shown schematically in Fig. 4B.
Wird die Anordnung der Brennstoffkanäle 35 verändert, indem z. B. die Reihen 34 nicht mehr vollständig mit Brennstoffkanälen 35 ausgestattet sind, sondern Lücken 40 aufweisen, verändert sich die Kennlinie. Wird beispielsweise, wie in Fig. 5A dargestellt, in zwei näher zum Dichtsitz angeordneten Reihen 34 jeder zweite Brennstoffkanal 35 ausgelassen, wird die Kennlinie, wie in Fig. 5B gezeigt, S-förmig verformt. Zu Beginn des Öffnungsvorgangs fließt also zunächst eine kleinere Brennstoffmenge durch das Brennstoffeinspritzventil 1, bis der Ventilschließkörper 4 auch die vollständigen Reihen 34 freigibt und nach einem steileren Anstieg als in Fig. 4B der Sättigungswert erreicht wird.The arrangement of the fuel channels 35 is changed by z. B. the rows 34 are no longer fully equipped with fuel channels 35 , but have gaps 40 , the characteristic changes. For example, as shown in FIG. 5A, if every second fuel channel 35 is omitted in two rows 34 arranged closer to the sealing seat, the characteristic curve is deformed in an S-shape, as shown in FIG. 5B. At the beginning of the opening process, therefore, a smaller amount of fuel initially flows through the fuel injection valve 1 until the valve closing body 4 also releases the complete rows 34 and, after a steep rise than in FIG. 4B, the saturation value is reached.
Das in Fig. 6A dargestellte Ausführungsbeispiel verzichtet auf weitere Brennstoffkanäle 35, so daß die Lücken 40 umfänglich länger werden, wobei außerdem die Anzahl der Reihen 34 reduziert ist. Durch die nun sehr vereinzelten Brennstoffkanäle 35 fließt zu Beginn des Öffnungsvorgangs nur noch eine sehr geringe Brennstoffmenge, die dann bei Freigabe der übrigen Reihen 34 sehr schnell auf den Sättigungswert ansteigt und beinahe einen stufenförmigen Verlauf erreicht, wie in Fig. 6B dargestellt.The exemplary embodiment shown in FIG. 6A dispenses with further fuel channels 35 , so that the gaps 40 become longer, and the number of rows 34 is also reduced. Due to the now very isolated fuel channels 35 , only a very small amount of fuel flows at the beginning of the opening process, which then increases very quickly to the saturation value when the remaining rows 34 are released and almost reaches a step-like course, as shown in FIG. 6B.
Auch das in Fig. 7A dargestellte Ausführungsbeispiel führt zu einem schnellen Anstieg des Brennstoffdurchflusses, da die näher zum Dichtsitz liegenden Reihen 34 von Brennstoffkanälen 35 noch vollständig besetzt sind, während die übrigen Reihen 34 nur noch vereinzelte Brennstoffkanäle 35 bzw. große Lücken 40 aufweisen oder die Brennstoffkanäle 35 gänzlich fehlen. Die zugehörige Kennlinie ist in Fig. 7B dargestellt. The exemplary embodiment shown in FIG. 7A also leads to a rapid increase in the fuel flow, since the rows 34 of fuel channels 35 which are closer to the sealing seat are still completely occupied, while the remaining rows 34 only have isolated fuel channels 35 or large gaps 40 or the Fuel channels 35 are missing entirely. The associated characteristic is shown in Fig. 7B.
Insbesondere die in Fig. 6B und 7B gezeigten Kennlinien haben den Vorteil, daß die gewünschte Brennstoffmenge in einem kurzen Zeitraum zugemessen werden kann und der Durchfluß rasch in Sättigung geht, wodurch die Öffnungs- und Schließzeiten des Brennstoffeinspritzventils 1 günstig beeinflußt werden können.In particular, the characteristic curves shown in FIGS. 6B and 7B have the advantage that the desired amount of fuel can be metered in a short period of time and the flow rate quickly saturates, as a result of which the opening and closing times of the fuel injection valve 1 can be influenced favorably.
Allen Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, daß eine sehr kleine minimale Brennstoffmenge qmin erreicht werden kann, wodurch das Verhältnis qmax/qmin der maximal einspritzbaren Brennstoffmenge qmax zur minimal einspritzbaren Brennstoffmenge qmin erhöht wird.All of the exemplary embodiments have in common that a very small minimum amount of fuel q min can be achieved, as a result of which the ratio q max / q min of the maximum amount of fuel that can be injected q max to the minimum amount of fuel that can be injected q min is increased.
Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt und z. B. auch für Brennstoffeinspritzventile 1 mit piezoelektrischen und magnetostriktiven Aktoren oder beliebige Anordnungen von Brennstoffkanälen 35 anwendbar. The invention is not limited to the illustrated embodiment and z. B. can also be used for fuel injection valves 1 with piezoelectric and magnetostrictive actuators or any arrangement of fuel channels 35 .
11
Brennstoffeinspritzventil
Fuel injector
22
Düsenkörper
nozzle body
33
Ventilnadel
valve needle
44
Ventlischließkörper
Ventlischließkörper
55
Ventilsitzkörper
Valve seat body
66
Ventilsitzfläche
Valve seat
77
Abspritzöffnung
spray opening
88th
Dichtung
poetry
99
Außenpol
outer pole
1010
Magnetspule
solenoid
1111
Spulengehäuse
coil housing
1212
Spulenträger
coil carrier
1313
Innenpol
pole
1414
Ventilnadelführung
Valve needle guide
1515
Einstellscheibe
Focusing
1616
zentrale Brennstoffzufuhr
central fuel supply
1717
Steckkontakt
plug contact
1818
Kunststoffummantelung
Plastic sheathing
1919
elektrische Leitung
electrical line
2020
Anker
anchor
2121
Flansch
flange
2222
Schweißnaht
Weld
2323
Rückstellfeder
Return spring
2424
Hülse
shell
2525
Filterelement
filter element
2626
Drosselspalt
throttle gap
2727
Arbeitsspalt.
Working gap.
2828
Dichtung
poetry
2929
Verbindungsbauteil
connecting member
3030
a-a-
3030
c Brennstoffkanal
c fuel channel
3131
Ventilnadelführung
Valve needle guide
3232
zulaufseitige Stirnseite des Ventilsitzträgers inlet end face of the valve seat carrier
55
3333
Führungslinie
leader
3434
Reihen
string
3535
Brennstoffkanäle
fuel channels
3636
radial äußere Seite der Ventilnadelführung radially outer side of the valve needle guide
3131
3737
Mittelachse des Brennstoffeinspritzventils Central axis of the fuel injector
11
3838
Innenwandung der Ventilnadelführung Inner wall of the valve needle guide
3131
3939
radial innere Seite der Ventilnadelführung radially inner side of the valve needle guide
3131
4040
Lücken zwischen den Brennstoffkanälen Gaps between the fuel channels
3535
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