DE102004051756A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines - Google Patents
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Abstract
Kraftstoffeinspritzventil mit einem Ventilkörper (1), in dem eine Ventilaußennadel (5) und eine darin längsverschiebbar geführte Ventilinnennadel (7) angeordnet sind, die die Öffnung jeweils wenigstens einer Einspritzöffnung (20; 22) steuern. Ein Stuerraum (27) wird sowohl von der äußeren Stirnfläche (36) der Ventilaußennadel (5) als auch von der inneren Stirnfläche (34) der Ventilinnennadel (7) begrenzt, so dass dadurch eine Schließkraft auf die Ventilnadeln (5; 7) ausgeübt wird. In den Steuerraum (27) mündet eine innere Zulaufdrossel (40) und eine äußere Zulaufdrossel (42), über die unter hohem Druck stehender Kraftstoff in den Steuerraum (27) geleitet werden kann, während der Stuerraum (27) nur über genau eine Ablaufdrossel (44) mit einem Ventilraum (51) eines Steuerventils (50) und damit mit einem Leckölraum verbindbar ist. An der inneren Stirnfläche (34) der Ventilinnennadel (7) ist ein Dichtbereich (38) ausgebildet, mit dem die Ventilinnennadel (7) in einer Öffnungsstellung so an einem Anschlag anliegt, dass dadurch die innere Zulaufdrossel (40) gegen den restlichen Steuerraum (27) abgedichtet wird. Damit kann über die Regelung des Durchflusses lediglich einer Ablaufdrossel (44) sowohl eine der Ventilnadel (5; 7) als auch beide Ventilnadeln (5; 7) aufgesteuert werden (Figur 1).A fuel injection valve having a valve body (1) in which a valve outer needle (5) and a longitudinally displaceably guided inside valve needle (7) are arranged, which control the opening of at least one injection port (20; 22). A Stuerraum (27) is bounded both by the outer end face (36) of the valve outer needle (5) and the inner end face (34) of the valve inner needle (7), thereby exerting a closing force on the valve needles (5; 7) , In the control chamber (27) opens an inner inlet throttle (40) and an outer inlet throttle (42), can be passed through the high-pressure fuel in the control chamber (27), while the Stuerraum (27) only via exactly one outlet throttle (27 44) with a valve chamber (51) of a control valve (50) and thus connectable to a leakage oil space. On the inner end face (34) of the inner valve needle (7), a sealing region (38) is formed, with which the inner valve needle (7) rests against an abutment in an open position, thereby causing the inner inlet throttle (40) to move against the rest of the control chamber (27 ) is sealed. Thus, by controlling the flow rate of only one outlet throttle (44), both one of the valve needle (5; 7) and both valve needles (5; 7) can be opened (FIG. 1).
Description
Die
Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil aus, wie es beispielsweise
aus der Schrift
Die Ventilnadeln begrenzen durch ihre dem Ventilsitz abgewandten Stirnseiten einen Steuerraum, in welchen über eine innere Zulaufdrossel und eine äußere Zulaufdrossel Kraftstoff unter hohem Druck eingeleitet werden kann. Um eine gute Steuerung der Öffnung der beiden Ventilnadeln zu erreichen, verschließt die Ventilinnennadel bei ihrer Öffnungshubbewegung dann, wenn sie mit ihrer Stirnseite an einem Anschlag ankommt, die innere Zulaufdrossel und vermindert dadurch den Zufluss von Kraftstoff unter hohem Druck in den Steuerraum, da jetzt nur noch die äußere Zulaufdrossel geöffnet ist. Dies ermöglicht es, auch nur eine der beiden Ventilnadeln aufzusteuern, während die andere in ihrer Schließstellung verbleibt. Die Kraftstoffeinspritzung erfolgt dann nur durch einen Teil der Ein spritzöffnungen, was gerade im Teillastbereich günstigere Bedingungen im Brennraum ergibt.The Valve needles limit by their end faces facing away from the valve seat a control room, in which over an inner inlet throttle and an outer inlet throttle fuel can be initiated under high pressure. To have a good control the opening To reach the two valve pins, closes the valve inner needle at their opening stroke movement then when she arrives with her forehead at a stop, the inner inlet throttle and thereby reduces the inflow of fuel under high pressure in the control room, because now only the outer inlet throttle open is. this makes possible it, even one of the two valve pins aufzusteuern while the others in their closed position remains. The fuel injection then takes place only by a Part of the injection openings, which is cheaper in the partial load range Conditions in the combustion chamber results.
Das
aus der
Vorteile der ErfindungAdvantages of invention
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist dem gegenüber den Vorteil auf, dass eine genaue Steuerung des Öffnungshubs sowohl der Ventilinnennadel als auch der Ventilaußennadel präzise und mit geringem Aufwand möglich ist. Hierzu ist der Steuerraum über genau eine Ablaufdrossel mit einem Ventilraum eines Steuerventils verbunden, wobei der Ventilraum seinerseits durch das Steuerventil mit einem Leckölraum verbindbar ist, in dem ein entsprechend niedrigerer Druck herrscht. Durch eine geeignete Ansteuerung des Steuerventils lassen sich Druckverhältnisse im Steuerraum erzeugen, die es erlauben, entweder nur die Ventilinnennadel oder die Ventilinnennadel zusammen mit der Ventilaußennadel zu öffnen und so entweder durch einen Teil oder durch sämtliche Einspritzöffnungen Kraftstoff in den Brennraum einzuspritzen.The Fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1, the across from the advantage that a precise control of the opening stroke both the valve inner needle as well as the valve outer needle precise and with little effort is possible. For this purpose the control room is over exactly one outlet throttle is connected to a valve chamber of a control valve, the valve space in turn by the control valve with a Oil leakage chamber connectable, in which a correspondingly lower pressure prevails. By suitable control of the control valve can be pressure conditions in the control room, which allow it, either only the valve inner needle or the valve inner needle together with the valve outer needle to open and so either through a part or through all the injection openings Inject fuel into the combustion chamber.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung wird der Steuerraum durch die Anlage der Ventilinnennadel an einer entsprechenden Drosselscheibe, die die innere Zulaufdrossel beinhaltet, in einen inneren Teilraum, der durch die Stirnseite der Ventilinnennadel und die Drosselscheibe begrenzt ist, und einen äußeren Teilraum getrennt. Hierdurch lässt sich der Druck in den beiden Teilräumen gezielt einstel len, so dass sich die Öffnungsdynamik der Ventilaußennadel gezielt steuern lässt. Es ist hierbei besonders vorteilhaft, wenn die beiden Teilräume hydraulisch voneinander getrennt sind und wenn die Ablaufdrossel nur den äußeren Teilraum mit dem Ventilraum verbindet. Dies erhöht die Steuerbarkeit bei der Öffnung der Ventilaußennadel.In a first advantageous embodiment of the control room is through the installation of the valve inner needle to a corresponding throttle disc, the the inner inlet throttle contains, in an inner subspace, the through the front of the valve inner needle and the throttle plate is limited, and an outer subspace separated. This leaves the pressure in the two subspaces can be adjusted selectively so that the opening dynamics the valve outer needle targeted can control. It is particularly advantageous if the two sub-areas hydraulically are separated from each other and if the outlet throttle only the outer subspace connects to the valve chamber. This increases the controllability at the opening of the valve outer needle.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung beinhaltet das Steuerventil einen Ventilraum, in dem ein Ventilelement angeordnet ist, das durch einen Aktor bewegt werden kann. Hierbei kann das Ventilelement wenigstens zwei Schaltstellungen annehmen, wobei in einer ersten Schaltstellung die Verbindung des Ventilraums mit dem Leckölraum unterbrochen ist, während diese Verbindung in einer zweiten Schaltstellung des Ventilelements geöffnet ist. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Ausgestaltung, bei der in den Ventilraum eine zusätzliche Bypass-Drossel mündet, über die der Ventilraum mit einem Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzventils verbindbar ist. Das Ventilelement verschließt hierbei in seiner zweiten Schaltposition die Bypass-Drossel, während diese in der ersten Schaltstellung freigegeben ist, so dass der Ventilraum nicht nur über die Ablaufdrossel mit dem Steuerraum, sondern auch mit dem Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzventils verbunden ist. Dies ermöglicht einen schnellen Druckaufbau im Ventilraum, nachdem dieser über die Verbindung zum Leckölraum druckentlastet worden ist. Besonders vorteilhaft ist hierbei die Ausgestaltung, bei der das Ventilelement eine kreisrunde Dichtfläche aufweist, deren Durchmesser zumindest näherungsweise dem Durchmesser der Einmündung der Bypass-Drossel in den Ventilraum entspricht. Die sich dadurch ergebenden hydraulischen Verhältnisse an der Einmündung der Bypass-Drossel in den Ventilraum ermöglichen es, das Ventilelement beispielsweise mittels eines Piezo-Aktors in eine beliebige Zwischenstellung zwischen der ersten und der zweiten Schaltstellung zu fahren, ohne dass hydraulische Kräfte auf das Ventilelement auftreten, die eine solche Steuerbarkeit beeinträchtigen könnten.In a further advantageous embodiment, the control valve includes a valve chamber in which a valve element is arranged, which can be moved by an actuator. Here, the valve element can assume at least two switching positions, wherein in a first switching position, the connection of the valve chamber is interrupted with the leakage oil space, while this connection is open in a second switching position of the valve element. Particularly advantageous in this case is the configuration in which an additional bypass throttle opens into the valve space, via which the valve space can be connected to a high-pressure region of the fuel injection valve. In this case, the valve element closes the bypass throttle in its second switching position while it is released in the first switching position, so that the valve space is connected not only via the outlet throttle to the control chamber but also to the high-pressure region of the fuel injection valve. This allows a quick pressure build-up in the Valve chamber after it has been relieved of pressure via the connection to the leakage oil chamber. Particularly advantageous here is the embodiment in which the valve element has a circular sealing surface whose diameter corresponds at least approximately to the diameter of the junction of the bypass throttle in the valve chamber. The resulting hydraulic conditions at the junction of the bypass throttle in the valve chamber make it possible to drive the valve element, for example by means of a piezoelectric actuator in any intermediate position between the first and the second switching position without hydraulic forces acting on the valve element, which could affect such controllability.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ventilaußennadel in einem ventilsitzabgewandten Bereich in einer Hülse geführt, die den Steuerraum nach außen begrenzt. In der Hülse ist die äußere Zulaufdrossel ausgebildet, über die der Steuerraum mit dem Hochdruckbereich des Kraftstoffeinspritzventils verbunden ist. Eine solche Hülse ist als separates Teil einfach und kostengünstig herstellbar.In A further advantageous embodiment is the valve outer needle guided in a valve seat facing away from area in a sleeve, the the control room to the outside limited. In the sleeve is the outer inlet throttle trained, over the control chamber with the high pressure region of the fuel injection valve connected is. Such a sleeve is easy and inexpensive to produce as a separate part.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung mündet die innere Zulaufdrossel dann, wenn die Ventilinnennadel mit ihrer Stirnseite in der Öffnungsposition am Anschlag anliegt, in eine an der Stirnseite der Ventilinnennadel ausgebildete Ausnehmung. Die Ausnehmung ist ihrerseits über die äußere Zulaufdrossel, die in der Ventilinnennadel ausgebildet ist, mit dem zweiten Teilraum des Steuerraums verbunden. Dies kommt dann zum Tragen, wenn die Ventilinnennadel in ihrer Öffnungsposition ist und der äußere Teilraum über diese äußere Zulaufdrossel mit Kraftstoff befüllt wird. Die Ausbildung der äußeren Zulaufdrossel in der Ventilinnennadel bietet den Vorteil, das die Bauteile des Kraftstoffeinspritzventils einfacher herzustellen ist, da eine Zulaufdrossel an der leicht zugänglichen Ventilinnennadel ausgebildet wird, was kostengünstiger und mit höherer Präzision herstellbar ist, als entsprechende Ausnehmungen im Ventilkörper.In In another advantageous embodiment, the inner inlet throttle opens then when the valve inner needle with its front side in the open position abuts the stop, in one on the front side of the valve inner needle trained recess. The recess is in turn via the outer inlet throttle, which is formed in the valve inner needle, with the second subspace connected to the control room. This comes into play when the Valve inside needle in its open position is and the outer subspace on this outer inlet throttle filled with fuel becomes. The formation of the outer inlet throttle in the valve inner needle offers the advantage that the components of the Fuel injection valve is easier to manufacture, as an inlet throttle at the easily accessible Valve inner needle is formed, which can be produced more cost-effectively and with higher precision is, as corresponding recesses in the valve body.
Zeichnungdrawing
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Es zeigt:In the drawing is an embodiment of the illustrated fuel injection valve according to the invention. It shows:
Beschreibung des Ausführungsbeispielsdescription of the embodiment
Im
Druckraum
In
der Ventilaußennadel
Die
Ventilinnennadel
Zuerst
wird die Funktionsweise und der Betriebsmodus für den Fall beschrieben, dass
nur durch die inneren Einspritzöffnungen
Zum
Zeitpunkt t2 wird das Steuerventil
Soll
durch sämtliche
Einspritzöffnungen
Die
Position der äußeren Zulaufdrossel
In
In
Weist
die Stirnseite
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