Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil, insbesondere einen Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.The invention relates to a fuel injection valve, in particular an injector for fuel injection systems of internal combustion engines. Specifically, the invention relates to the field of injectors for fuel injection systems of air compressing, self-igniting internal combustion engines.
Aus der DE 103 53 169 A1 ist ein Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff in Brennräume von Brennkraftmaschinen bekannt. Der bekannte Injektor weist einen in einem Injektorkörper angeordneten Piezoaktor auf, der ein in einer Ventilplatte aufgenommenes Steuerventil betätigt. Ferner ist ein Düsenkörper vorgesehen, an dessen brennraumseitigen Ende ein Düsenaustritt ausgebildet ist. Eine Düsennadel ist in einer Längsausnehmung des Düsenkörpers axial beweglich beziehungsweise betätigbar angeordnet. Ferner ist eine das rückwärtige, vom Düsenaustritt abgewandte Ende der Längsausnehmung abschließende, zwischen Düsenkörper und Steuerventil angeordnete Drosselscheibe vorgesehen, die einen Öffnungsanschlag für die Düsennadel bildet. Die Drosselscheibe wirkt hierbei mit der rückseitigen, vom Düsenaustritt abgewandten Stirnfläche der Düsennadel zusammen und begrenzt damit den Öffnungshub der Düsennadel. Ferner ist ein Steuerraum zwischen der rückwärtigen Düsennadel-Stirnfläche und der Drosselscheibe ausgebildet, der mit einem der Kraftstoffzuführung dienenden Druckanschluss in hydraulischer Verbindung steht. Im Injektorkörper ist ein zylindrischer Haltekörper angeordnet, der einen Übersetzerkolben und die das Steuerventil enthaltende Ventilplatte aufnimmt. In einem Ventilraum des Steuerventils ist ein Ventilbolzen mit einem Ventilkörper angeordnet. Der Ventilbolzen mit dem Ventilkörper weist eine pilzförmige Ausgestaltung auf. Hierbei wird der Ventilkörper von einer Ventilfeder gegen eine Ventilsitzfläche beaufschlagt. Der Ventilraum wird einerseits über eine Drosselbohrung, die als Zu- und Ablaufdrossel dient, mit dem Steuerraum verbunden. Zum anderen wird der Ventilraum des Steuerventils über eine als Bypass dienende Bohrung mit einem unter Hochdruck stehenden Brennstoffraum verbunden. Die Bypass-Bohrung ist hierbei durch Betätigen des Ventilbolzens verschließbar.From the DE 103 53 169 A1 An injector for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engines is known. The known injector has a piezoelectric actuator arranged in an injector body, which actuates a control valve accommodated in a valve plate. Furthermore, a nozzle body is provided, at the combustion chamber end of which a nozzle outlet is formed. A nozzle needle is axially movable or actuated in a longitudinal recess of the nozzle body. Further, a rearward, remote from the nozzle outlet end of the longitudinal recess, arranged between the nozzle body and the control valve throttle plate is provided which forms an opening stop for the nozzle needle. The throttle disk acts in this case with the rear side, facing away from the nozzle outlet end face of the nozzle needle and thus limits the opening stroke of the nozzle needle. Further, a control space is formed between the rear nozzle needle end surface and the throttle disk, which is in hydraulic communication with a pressure port serving the fuel supply. In the injector body, a cylindrical holding body is arranged, which accommodates a booster piston and the valve plate containing the control valve. In a valve chamber of the control valve, a valve pin is arranged with a valve body. The valve pin with the valve body has a mushroom-shaped configuration. In this case, the valve body is acted upon by a valve spring against a valve seat surface. The valve chamber is connected on the one hand via a throttle bore, which serves as an inlet and outlet throttle, with the control room. On the other hand, the valve chamber of the control valve is connected via a serving as a bypass bore with a high-pressure fuel space. The bypass bore can be closed by actuating the valve pin.
Der aus der DE 103 53 169 A1 bekannte Injektor hat den Nachteil, dass ein relativ großes Volumen des Ventilraums erforderlich ist, um die im Ventilraum vorgesehenen Komponenten des Steuerventils aufzunehmen. Hierdurch ergibt sich eine entsprechend große Rückflussmenge an Brennstoff zu einem Niederdruckrücklauf. Diese rückfließende Brennstoffmenge muss aus dem Hochdruck wieder aufgefüllt werden. Dies verschlechtert den Wirkungsgrad und macht eine entsprechend leistungsfähige Hochdruckpumpe erforderlich. Außerdem ist die Bypass-Bohrung erforderlich, um ein ausreichend schnelles Schließverhalten beim Betätigen der Düsennadel zu erzielen.The from the DE 103 53 169 A1 known injector has the disadvantage that a relatively large volume of the valve chamber is required to accommodate the provided in the valve chamber components of the control valve. This results in a correspondingly large amount of reflux of fuel to a low pressure return. This refluxing fuel must be replenished from the high pressure. This deteriorates the efficiency and makes a correspondingly high-pressure pump required. In addition, the bypass hole is required to achieve a sufficiently fast closing behavior when operating the nozzle needle.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung des Steuerventils ermöglicht ist. Insbesondere können eine Leistungsanforderung an eine Hochdruckpumpe verringert und auch ohne einen Bypass ein schnelles Schließverhalten ermöglicht werden.The fuel injection valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an improved design of the control valve is made possible. In particular, a power requirement for a high-pressure pump can be reduced and a fast closing behavior can be made possible even without a bypass.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous developments of the fuel injection valve specified in claim 1 are possible.
Vorteilhaft ist es, dass das Federelement den Ventilkörper im Bereich der Ventilfläche hintergreift und dass das Federelement einerseits an der Ventilsitzfläche abgestützt ist. Hierdurch kann eine zuverlässige Abstützung des Federelements an der Ventilsitzfläche erfolgen, wobei eine Optimierung der Ausgestaltung des Ventilraums möglich ist, um ein möglichst kleines Restvolumen zu gewährleisten. Hierdurch kann auch ohne Bypass ein rasches Schließverhalten einer Düsennadel des Brennstoffeinspritzventils durch einen raschen Druckaufbau im Steuerraum erzielt werden.It is advantageous that the spring element engages behind the valve body in the region of the valve surface and that the spring element is supported on the one hand on the valve seat surface. In this way, a reliable support of the spring element can be made on the valve seat surface, wherein an optimization of the design of the valve chamber is possible to ensure the smallest possible residual volume. As a result, a rapid closing behavior of a nozzle needle of the fuel injection valve can be achieved by a rapid pressure build-up in the control chamber even without a bypass.
Vorteilhaft ist es auch, dass das Federelement mehrere Längsschlitze aufweist, die zumindest im Bereich des Ventilkörpers an dem Federelement ausgestaltet sind. Über die Längsschlitze wird ein Brennstofffluss zu einem Dichtsitz zwischen dem Ventilkörper und der Ventilsitzfläche ermöglicht. Möglich ist es auch, dass das Federelement mehrere Umfangsschlitze aufweist, die zumindest im Bereich des Ventilkörpers vorgesehen sind. Über diese Umfangsschlitze ist dann ein Brennstofffluss zu dem Dichtsitz ermöglicht. Außerdem kann durch eine geeignete Ausgestaltung der Umfangsschlitze, insbesondere durch eine knochenförmige Ausgestaltung der Umfangsschlitze, eine vorteilhafte Federwirkung erzielt werden, die eine gewünschte Vorspannkraft auf die Dichthülse ausübt.It is also advantageous that the spring element has a plurality of longitudinal slots, which are configured at least in the region of the valve body on the spring element. Through the longitudinal slots, a fuel flow to a sealing seat between the valve body and the valve seat surface is made possible. It is also possible that the spring element has a plurality of circumferential slots, which are provided at least in the region of the valve body. A fuel flow to the sealing seat is then possible via these peripheral slots. In addition, by a suitable design of the circumferential slots, in particular by a bone-shaped configuration of the circumferential slots, an advantageous spring effect can be achieved, which exerts a desired biasing force on the sealing sleeve.
Vorteilhaft ist es, dass die Ablaufbohrung an einer der Ventilsitzfläche gegenüberliegenden Zulaufseite des Ventilraums in den Ventilraum mündet, dass an einer Außenseite der Dichthülse ein ringförmiger Brennstoffspalt ausgebildet ist, über den Brennstoff von der Ablaufbohrung zu der Ventilsitzfläche führbar ist, dass die Dichthülse eine mittige Führungsbohrung aufweist, in der der Ventilbolzen geführt ist, dass zwischen dem Ventilbolzen und der Führungsbohrung der Dichthülse ein Radialspalt gebildet ist und dass zumindest im Bereich der Zulaufseite des Ventilraums ein minimaler Radialspalt vorgegeben ist. Über den Brennstoffspalt ist eine Beaufschlagung der Dichthülse in radialer Richtung möglich. Andererseits baut sich über die Führungsbohrung ein gewisser Druck auf. Durch den minimalen Randspalt im Bereich der Zulaufseite des Ventilraums wird bei einem hohen Brennstoffdruck im Ventilraum eine erhebliche Reduzierung der Leckagemenge ermöglicht. Hierbei wirken im Bereich des minimalen Radialspalts hohe Druckkräfte auf die Dichthülse aus der Ablaufbohrung. Der minimale Radialspalt ist so gewählt, dass das Mindestspiel für eine erforderliche Klemmfreiheit zwischen der Dichthülse und dem Ventilbolzen besteht.It is advantageous that the drain hole opens at a valve seat opposite the inlet side of the valve chamber into the valve chamber, that on an outer side of the sealing sleeve, an annular fuel gap is formed over the fuel from the drain hole to the valve seat surface is feasible, that the sealing sleeve has a central guide bore in which the valve pin is guided, that between the valve pin and the guide bore of the sealing sleeve, a radial gap is formed and that at least in the region of the inlet side of the valve chamber, a minimum radial gap is predetermined. About the fuel gap, an application of the sealing sleeve in the radial direction is possible. On the other hand, a certain pressure builds up over the guide bore. Due to the minimal edge gap in the region of the inlet side of the valve chamber, a considerable reduction of the leakage quantity is made possible with a high fuel pressure in the valve chamber. In this case, high pressure forces act on the sealing sleeve from the drain hole in the region of the minimum radial gap. The minimum radial gap is chosen so that the minimum clearance for a required clamping freedom between the sealing sleeve and the valve pin exists.
In vorteilhafter Weise umfasst die Dichthülse an der Zulaufseite eine Stirnseite mit einer Beißkante. Dadurch ist eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Radialspalt und der Ablaufbohrung beziehungsweise der Außenseite der Dichthülse im Bereich der Zulaufseite des Ventilraums gewährleistet.Advantageously, the sealing sleeve comprises at the inlet side an end face with a biting edge. This ensures a reliable seal between the radial gap and the drain hole or the outside of the sealing sleeve in the region of the inlet side of the valve chamber.
Vorteilhaft ist es, dass ein druckentlasteter Raum vorgesehen ist, der an eine der Ventilsitzfläche gegenüberliegende Zulaufseite des Ventilraums angrenzt, wobei der in der Dichthülse geführte Ventilbolzen von dem druckentlasteten Raum her druckentlastet ist. Hierdurch ist ein vorteilhafter Kraftausgleich bezüglich des Ventilbolzen mit dem Ventilkörper erzielbar. Die erforderlichen Öffnungs- und Schließkräfte können dadurch reduziert werden.It is advantageous that a pressure-relieved space is provided which adjoins an inlet side of the valve chamber opposite the valve seat surface, wherein the valve pin guided in the sealing sleeve is pressure-relieved from the pressure-relieved space. As a result, an advantageous force balance with respect to the valve pin with the valve body can be achieved. The required opening and closing forces can be reduced.
Vorteilhaft ist es auch, dass in dem druckentlasteten Raum ein Hubanschlag vorgesehen ist, der einen Öffnungshub des Ventilkörpers des Ventilbolzens in Bezug auf die Ventilsitzfläche begrenzt. Hierdurch kann ein dauerhaft stabiler Hubanschlag gewährleistet werden. Vorteilhaft ist es hierbei auch, dass der Hubanschlag an einem Anschlagbolzen ausgestaltet ist und dass der Anschlagbolzen schwenkbar in dem druckentlasteten Raum gelagert ist. Dadurch wird eine parallele Anordnung des Hubanschlags relativ zu einer Stirnfläche des Anschlagbolzens gewährleistet. Möglich ist es auch, dass der Hubanschlag des Anschlagbolzens durch eine Kugelkappe des Anschlagbolzens gebildet ist oder dass der Ventilbolzen eine dem Hubanschlag zugewandte Kugelkappe aufweist. Hierdurch ist ebenfalls ein Toleranzausgleich möglich. Der Kugelradius ist hierbei in Bezug auf die Herzsche Pressbedingung vorgegeben.It is also advantageous that in the pressure-relieved space, a stroke stop is provided which limits an opening stroke of the valve body of the valve pin with respect to the valve seat surface. As a result, a permanently stable stroke stop can be ensured. It is advantageous here, too, that the stroke stop is designed on a stop pin and that the stop pin is pivotally mounted in the pressure-relieved space. As a result, a parallel arrangement of the stroke stop is ensured relative to an end face of the stop pin. It is also possible that the stroke stop of the stop pin is formed by a ball cap of the stop pin or that the valve pin has a stroke stop facing the ball cap. As a result, a tolerance compensation is also possible. The radius of the sphere is predetermined here in relation to the Herz's pressing condition.
Ferner ist es vorteilhaft, dass eine in dem druckentlasteten Raum angeordnete Einstellscheibe vorgesehen ist, die eine Einstellung des Öffnungshubs des Ventilkörpers ermöglicht. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass ein in dem druckentlasteten Raum angeordnetes Federelement vorgesehen ist, das die Einstellscheibe gegen den Ventilkörper beaufschlagt. Durch eine definierte Festlegung der Dicke der Einstellscheibe kann somit eine Hubeinstellung erfolgen, wodurch insbesondere durch eine Auswahlgruppe ein Toleranzausgleich möglich ist. Die Einstellscheibe kann beispielsweise als Blechstanzteil ausgebildet sein.Furthermore, it is advantageous that a shim arranged in the pressure-relieved space is provided, which allows adjustment of the opening stroke of the valve body. In this case, it is further advantageous that a spring element arranged in the pressure-relieved space is provided, which acts on the adjusting disk against the valve body. By a defined definition of the thickness of the shim thus a stroke adjustment can be made, which in particular by a selection group tolerance compensation is possible. The shim may be formed, for example, as a sheet metal stamping.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:Preferred embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements are provided with identical reference numerals. It shows:
1 ein Brennstoffeinspritzventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 1 a fuel injection valve in an excerpt, schematic sectional view according to a first embodiment of the invention;
2 ein Federelement des in 1 dargestellten Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 2 a spring element of in 1 illustrated fuel injection valve according to a second embodiment of the invention;
3 ein Federelement des in 1 dargestellten Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 3 a spring element of in 1 illustrated fuel injection valve according to a third embodiment of the invention;
4 den in 1 mit IV bezeichneten Ausschnitt eines Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 4 the in 1 with IV designated section of a fuel injection valve according to a fourth embodiment of the invention;
5 den in 1 mit IV bezeichneten Ausschnitt eines Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung; 5 the in 1 with IV designated section of a fuel injection valve according to a fifth embodiment of the invention;
6A den in 1 mit VI bezeichneten Ausschnitt eines Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 6A the in 1 with VI designated section of a fuel injection valve according to a sixth embodiment of the invention;
6B den in 6A mit X bezeichneten Ausschnitt in einer schematischen Darstellung; 6B the in 6A X marked section in a schematic representation;
7 den in 6A mit VII bezeichneten Ausschnitt in einer schematischen Darstellung; 7 the in 6A Section VII in a schematic representation;
8A den in 1 mit VI bezeichneten Ausschnitt eines Brennstoffeinspritzventils in einer schematischen Darstellung entsprechend dem sechsten Ausführungsbeispiel bei einem maximalen Brennstoffdruck und 8A the in 1 with VI designated section of a fuel injection valve in a schematic representation according to the sixth embodiment at a maximum fuel pressure and
8B den in 8A mit Y bezeichneten Ausschnitt in einer schematischen Darstellung. 8B the in 8A with Y designated section in a schematic representation.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils 1 der Erfindung in einer schematischen, auszugsweisen Schnittdarstellung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter Einsatz des Brennstoffeinspritzventils 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einem Common-Rail, das Dieselbrennstoff unter hohem Druck zu mehreren Brennstoffeinspritzventilen 1 führt. Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle. 1 shows a first embodiment of a fuel injection valve 1 the invention in one schematic, partial sectional view. The fuel injector 1 can be used in particular as an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines. A preferred use of the fuel injection valve 1 consists of a fuel injection system with a common rail, the diesel fuel under high pressure to several fuel injection valves 1 leads. The fuel injection valve according to the invention 1 However, it is also suitable for other applications.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in das eine Drosselplatte 3 und ein Ventilstück 4 eingesetzt sind. Ferner ist das Gehäuse 2 mit einem Düsenkörper 5 verbunden. Außerdem ist ein Injektorkörper 6 vorgesehen, der mit dem Gehäuse 2 verbunden ist.The fuel injector 1 has a housing 2 into which a throttle plate 3 and a valve piece 4 are used. Furthermore, the housing 2 with a nozzle body 5 connected. There is also an injector body 6 provided with the housing 2 connected is.
In dem Injektorkörper 6 ist eine Hochdruckbohrung 7 ausgestaltet, die in eine weitere Hochdruckbohrung 8 des Ventilstücks 4 übergeht. An einer Seite 9 des Ventilstücks 4 weist die Hochdruckbohrung 8 einen erweiterten Teil 10 auf, von dem eine Verbindungsbohrung 11 und eine Drosselbohrung 12 mit einer Zulaufdrossel 13 abzweigen, die in der Drosselplatte 3 ausgestaltet sind. Die Verbindungsbohrung 11 mündet in einen Brennstoffraum 14 des Düsenkörpers 5.In the injector body 6 is a high pressure bore 7 designed in another high-pressure bore 8th of the valve piece 4 passes. On one side 9 of the valve piece 4 has the high pressure hole 8th an extended part 10 on, from which a connection hole 11 and a throttle bore 12 with an inlet throttle 13 branch off in the throttle plate 3 are designed. The connection hole 11 flows into a fuel room 14 of the nozzle body 5 ,
In dem Brennstoffraum 14 ist eine Düsennadel 15 angeordnet, die abschnittsweise von einer Hülse 16 umschlossen ist. Zwischen der Drosselplatte 3, der Düsennadel 15 und der Hülse 16 ist ein Steuerraum 17 ausgestaltet. Im Betrieb des Brennstoffeinspritzventils 1 wird Brennstoff über die Hochdruckbohrung 8 und die Verbindungsbohrung 11 in den Brennstoffraum 14 geführt. Außerdem wird Brennstoff über die Zulaufdrossel 13 aus der Hochdruckbohrung 7 abgezweigt und in den Steuerraum 17 geführt. Über den Druck des Brennstoffs im Steuerraum 17 wird die Düsennadel 15 angesteuert. Bei einem hohen Druck des Brennstoffs im Steuerraum 17 wird in der Regel ein Schließen der Düsennadel 15 bewirkt, während bei einem niedrigen Druck im Steuerraum 17 ein Öffnen der Düsennadel 15 bewirkt wird.In the fuel room 14 is a nozzle needle 15 arranged, the sections of a sleeve 16 is enclosed. Between the throttle plate 3 , the nozzle needle 15 and the sleeve 16 is a tax room 17 designed. During operation of the fuel injection valve 1 becomes fuel via the high pressure bore 8th and the connection hole 11 in the fuel room 14 guided. In addition, fuel is via the inlet throttle 13 from the high pressure bore 7 branched off and into the control room 17 guided. About the pressure of the fuel in the control room 17 becomes the nozzle needle 15 driven. At a high pressure of the fuel in the control room 17 is usually a closing of the nozzle needle 15 causes, while at a low pressure in the control room 17 an opening of the nozzle needle 15 is effected.
In der Drosselplatte 3 ist eine Drosselbohrung 18 mit einer Ablaufdrossel 19 ausgestaltet. Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist außerdem ein Steuerventil 20 auf, über das ein Brennstofffluss durch die Drosselbohrung 18 gesteuert werden kann. Wenn über das Steuerventil 20 die Drosselbohrung 18 freigegeben wird, so dass Brennstoff über die Drosselbohrung 18 abfließt, dann fällt der Druck des Brennstoffs im Steuerraum 17 ab, was zu einer Betätigung der Düsennadel 15 führt. Wird umgekehrt der Abfluss von Brennstoff über die Drosselbohrung 18 gesperrt, dann baut sich der Druck des Brennstoffs im Steuerraum 17 auf, wodurch die Düsennadel 15 geschlossen und geschlossen gehalten wird. Eine Abstimmung ist hierbei über die Drosselwirkung der Zulaufdrossel 13 und die Drosselwirkung der Ablaufdrossel 19 möglich.In the throttle plate 3 is a throttle bore 18 with a drain throttle 19 designed. The fuel injector 1 also has a control valve 20 on, about that a fuel flow through the throttle bore 18 can be controlled. If over the control valve 20 the throttle bore 18 is released, allowing fuel through the throttle bore 18 flows out, then the pressure of the fuel falls in the control room 17 resulting in actuation of the nozzle needle 15 leads. Conversely, the outflow of fuel through the throttle bore 18 locked, then the pressure of the fuel builds up in the control room 17 on, causing the nozzle needle 15 closed and kept closed. A vote here is about the throttle effect of the inlet throttle 13 and the throttle effect of the outlet throttle 19 possible.
Das Steuerventil 20 weist einen Ventilraum 21 auf, der einen abschnittsweise zylinderförmigen Teil 22 und einen Anschlussteil 23 umfasst, wobei die Drosselbohrung 18 in den Anschlussteil 23 mündet. Der Ventilraum 21 ist in dem Ventilstück 4 ausgestaltet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Steuerraum 17 über die Drosselbohrung 18 mit dem Ventilraum 21 verbunden. Allerdings kann die Verbindung auch über eine andere Ablaufbohrung 18 erfolgen, die beispielsweise einen konstanten Durchmesser aufweist.The control valve 20 has a valve chamber 21 on, the sectionally cylindrical part 22 and a connector 23 includes, wherein the throttle bore 18 in the connection part 23 empties. The valve room 21 is in the valve piece 4 designed. In this embodiment, the control room 17 over the throttle bore 18 with the valve room 21 connected. However, the connection can also have another drain hole 18 take place, for example, has a constant diameter.
In dem Ventilraum 21 ist eine Dichthülse 25 des Steuerventils 20 angeordnet. Zwischen der Dichthülse 25 und einer Wand 26 des Ventilraums 21 verbleibt ein ringförmiger Brennstoffspalt 26. An dem Ventilstück 4 ist eine Ventilsitzfläche 27 ausgestaltet. Über den Brennstoffspalt 26 gelangt der Brennstoff aus dem Anschlussteil 23 zu der Ventilsitzfläche 27. Die Dichthülse 25 weist eine Führungsbohrung 28 auf, in der ein Ventilbolzen 29 geführt ist. Der Ventilbolzen 29 des Steuerventils 20 weist einen Ventilkörper 30 auf, der mit der Ventilsitzfläche 27 zu einem Dichtsitz 31 zusammen wirkt. Über den geöffneten Dichtsitz 31 kann bei betätigtem Ventilbolzen 29 der Brennstoff in einen Niederdruckraum 32 abfließen. Hierbei ist ein Kopplerkolben 33 vorgesehen, der über einen Aktor 34 betätigbar ist. Der Aktor 34 kann als piezoelektrischer Aktor 34 oder als Magnetaktor 34 ausgestaltet sein.In the valve room 21 is a sealing sleeve 25 of the control valve 20 arranged. Between the sealing sleeve 25 and a wall 26 of the valve chamber 21 remains an annular fuel gap 26 , On the valve piece 4 is a valve seat surface 27 designed. About the fuel gap 26 the fuel gets out of the connector 23 to the valve seat surface 27 , The sealing sleeve 25 has a guide hole 28 on, in which a valve pin 29 is guided. The valve pin 29 of the control valve 20 has a valve body 30 on, with the valve seat surface 27 to a sealing seat 31 works together. Over the opened sealing seat 31 can with actuated valve pin 29 the fuel in a low-pressure space 32 flow away. Here is a coupler piston 33 provided by an actor 34 is operable. The actor 34 can as a piezoelectric actuator 34 or as a magnetic actuator 34 be designed.
In dem Ventilraum 21 ist außerdem ein Federelement 35 angeordnet. Das Federelement 35 umschließt den Ventilkörper 30 des Ventilbolzens 29 abschnittsweise. In diesem Ausführungsbeispiel hintergreift das Federelement 35 den Ventilkörper 30 im Bereich der Ventilsitzfläche 27. Die Dichthülse 25 weist einen Absatz 36 auf. Das Federelement 35 stützt sich einerseits an der Ventilsitzfläche 27 des Ventilstücks 4 und andererseits an dem Absatz 36 der Dichthülse 25 ab. Hierbei beaufschlagt das Federelement 35 die Dichthülse 25 in einer Richtung 37. Hierdurch wird die Dichthülse 25 gegen eine Stirnseite 38 der Drosselplatte 3 beaufschlagt. Beim Betätigen des Ventilkörpers 30 mittels des Kopplerkolbens 33 wird der Ventilbolzen 29 mit dem Ventilkörper 30 in der Richtung 37 verstellt.In the valve room 21 is also a spring element 35 arranged. The spring element 35 encloses the valve body 30 of the valve pin 29 sections. In this embodiment engages behind the spring element 35 the valve body 30 in the area of the valve seat surface 27 , The sealing sleeve 25 has a paragraph 36 on. The spring element 35 supported on the one hand on the valve seat surface 27 of the valve piece 4 and on the other hand at the heel 36 the sealing sleeve 25 from. This acts on the spring element 35 the sealing sleeve 25 in one direction 37 , As a result, the sealing sleeve 25 against a front side 38 the throttle plate 3 applied. When operating the valve body 30 by means of the coupler piston 33 becomes the valve pin 29 with the valve body 30 in that direction 37 adjusted.
Das Federelement 35 weist mehrere Längsschlitze 39 auf, von denen zur Vereinfachung der Darstellung nur der Längsschlitz 39 gekennzeichnet ist. Der Längsschlitz 39 erstreckt sich zumindest im Bereich des Ventilkörpers 30 durch das Federelement 35. Durch den Längsschlitz 39 wird zum einen eine gewisse Elastizität des Federelements 35 ermöglicht. Zum anderen dienen die Längsschlitze 39 als Durchführungen für den Brennstoff, um diesen aus dem Brennstoffspalt 26 weiter zu dem Dichtsitz 31 zu führen.The spring element 35 has several longitudinal slots 39 on, of which for simplicity of illustration only the longitudinal slot 39 is marked. The longitudinal slot 39 extends at least in the region of the valve body 30 by the spring element 35 , Through the longitudinal slot 39 on the one hand, a certain elasticity of the spring element 35 allows. On the other hand serve the longitudinal slots 39 as feedthroughs for the fuel to get this out of the fuel gap 26 continue to the sealing seat 31 respectively.
In der Drosselplatte 3 ist ein druckentlasteter Raum 45 ausgestaltet, der an eine der Ventilsitzfläche 27 gegenüberliegende Zulaufseite 23 des Ventilraums 21 angrenzt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Zulaufseite 23 durch das Anschlussteil 23 vorgegeben. Von dem druckentlasteten Raum 45 her ist der in der Dichthülse 25 geführte Ventilbolzen 29 druckentlastet. Somit ist der Ventilbolzen 29 mit dem Ventilkörper 30 sowohl von der Seite des Niederdruckraums 32 als auch von der Seite des druckentlasteten Raums 45 druckentlastet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der druckentlastete Raum 45 über eine Entlastungsbohrung 46 mit dem Niederdruck verbunden.In the throttle plate 3 is a pressure-relieved room 45 designed, which at one of the valve seat surface 27 opposite inlet side 23 of the valve chamber 21 borders. In this embodiment, the inlet side 23 through the connection part 23 specified. From the pressure-relieved room 45 ago is in the sealing sleeve 25 guided valve bolts 29 depressurized. Thus, the valve pin 29 with the valve body 30 both from the side of the low pressure space 32 as well as from the side of the pressure relieved room 45 depressurized. In this embodiment, the pressure-relieved space 45 via a relief well 46 connected to the low pressure.
In dem druckentlasteten Raum 45 ist ein Anschlagbolzen 47 angeordnet, der einen Hubanschlag 48 für den Ventilbolzen 29 bildet. Der Anschlagbolzen 47 ist hierbei schwenkbar in dem druckentlasteten Raum 45 gelagert.In the pressure-relieved room 45 is a stop bolt 47 arranged, a stroke stop 48 for the valve pin 29 forms. The stop bolt 47 is here pivotable in the pressure-relieved room 45 stored.
Ferner ist in dem druckentlasteten Raum 45 ein Federelement 49 angeordnet, das in diesem Ausführungsbeispiel als Ventilfeder 49 ausgestaltet ist. Zwischen der Ventilfeder 49 und der Dichthülse 45 ist eine Einstellscheibe 50 angeordnet, die eine Durchgangsbohrung 51 aufweist. Ein Zapfen 52 des Ventilbolzen 29 greift in die Durchgangsbohrung 51 der Einstellscheibe 50 ein. Hierbei ist die Einstellscheibe 50 an einem Bund 53 des Ventilbolzens 29 abgestützt. In Abhängigkeit von einer Dicke der Einstellscheibe 50 ist ein Abstand zwischen der Einstellscheibe 50 und dem Hubanschlag 48 des Anschlagbolzens 47 definiert, der einen Öffnungshub des Ventilkörpers 30 vorgibt. Somit kann über die Einstellscheibe 50 eine Einstellung des Öffnungshubs des Ventilkörpers 30 erzielt werden.Furthermore, in the pressure-relieved room 45 a spring element 49 arranged, in this embodiment as a valve spring 49 is designed. Between the valve spring 49 and the sealing sleeve 45 is a dial 50 arranged, which has a through hole 51 having. A cone 52 of the valve pin 29 engages in the through hole 51 the shim 50 one. Here is the dial 50 on a bunch 53 of the valve pin 29 supported. Depending on a thickness of the shim 50 is a distance between the shim 50 and the stroke stop 48 of the stopper bolt 47 defines an opening stroke of the valve body 30 pretends. Thus, over the shim 50 an adjustment of the opening stroke of the valve body 30 be achieved.
Eine Parallelität zwischen der Einstellscheibe 50 und dem ebenen Hubanschlag 48 des Anschlagbolzens 47 ist in diesem Ausführungsbeispiel über die schwenkbare Lagerung des Anschlagbolzens 47 gewährleistet. Speziell kann eine kardanische Lagerung durch ein Kugelsegment 54, das in einer Kugelkalotte 55 gelagert ist, realisiert sein. Der Anschlagbolzen 47 wird hierbei durch die Ventilfeder 49 in der Lagerstelle gehalten.A parallelism between the shim 50 and the plane stroke stop 48 of the stopper bolt 47 is in this embodiment on the pivotal mounting of the stop pin 47 guaranteed. Specifically, a gimbal bearing by a spherical segment 54 in a spherical cap 55 is stored, be realized. The stop bolt 47 is here by the valve spring 49 kept in the camp.
Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass ein Restvolumen des Ventilraums 21 sehr klein ist. Hierdurch kann das Steuerventil 20 ein schnelles Schaltverhalten gewährleisten, ohne dass ein Bypass erforderlich ist. Somit kann ein Bypass, über den unter hohem Druck stehender Brennstoff beispielsweise aus dem Brennstoffraum 14 direkt in den Ventilraum 21 geführt wird, eingespart werden. Außerdem wird hierdurch eine von dem Steuerventil 20 abgesteuerte Brennstoffmenge reduziert, was sich günstig auf den Wirkungsgrad auswirkt.This embodiment has the advantage that a residual volume of the valve chamber 21 is very small. This allows the control valve 20 ensure a fast switching behavior without the need for a bypass. Thus, a bypass, via the high pressure fuel, for example, from the fuel space 14 directly into the valve chamber 21 is saved. In addition, this is one of the control valve 20 Reduced amount of fuel reduced, which has a favorable effect on the efficiency.
Somit kann bei dem servogesteuerten Brennstoffeinspritzventil 1 ein schnelles Düsennadelschließen der Düsennadel 15 erreicht werden. Der Druckanstieg ist hierbei in der Regel proportional zum Volumen des Ventilraums 21, der Kraftstoffkompressibilität und dem Volumenstrom. Da die Kraftstoffkompressibilität eine Konstante ist und eine Erhöhung des Volumenstroms, beispielsweise über einen Bypass, mit Nachteilen behaftet ist, ist die Reduzierung des Volumens des Ventilraums 21 besonders vorteilhaft. Dies wird durch die bauraumoptimierte Ausgestaltung des Federelements 35 erzielt. Hierdurch kann auch einer Erhöhung der Temperaturbelastung des Aktors 34 und des übrigen Brennstoffrücklaufsystems entgegen gewirkt werden.Thus, in the servo-controlled fuel injection valve 1 a quick nozzle needle closing the nozzle needle 15 be achieved. The pressure rise is usually proportional to the volume of the valve chamber 21 , the fuel compressibility and the volume flow. Since the fuel compressibility is a constant and an increase in the volume flow, for example via a bypass, has disadvantages, is the reduction of the volume of the valve chamber 21 especially advantageous. This is due to the space-optimized design of the spring element 35 achieved. This can also increase the temperature load of the actuator 34 and the rest of the fuel return system counteracted.
Durch den Entfall der Bypassmenge kann auch die abgesteuerte Brennstoffmenge reduziert werden, so dass die Förderleistung einer Hochdruckpumpe entsprechend reduziert werden kann. Durch den Einsatz einer Hochdruckpumpe mit geringerer Förderleistung kann somit auch das Antriebsmoment reduziert werden, wodurch der Antriebsstrang des Motors geringere Anforderungen erfüllen muss, oder es kann auch eine kostengünstigere Hochdruckpumpe verwendet werden. Außerdem wird die Pumpenantriebsleistung reduziert, so dass der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors steigt.By eliminating the amount bypassed and the amount of fuel diverted can be reduced, so that the flow rate of a high-pressure pump can be reduced accordingly. By using a high-pressure pump with a lower delivery rate, the drive torque can thus also be reduced, as a result of which the drive train of the engine must meet lower requirements, or a more cost-effective high-pressure pump can also be used. In addition, the pump drive power is reduced, so that the efficiency of the internal combustion engine increases.
Weitere Vorteile der reduzierten Steuermenge sind eine Verringerung der Druckschwingungen im Rücklaufsystem, wodurch die Kavitationsneigung reduziert werden kann und eine Erhöhung des Düsendrucks durch die geringere Mengenentnahme aus dem Brennstoffraum 14 und somit dem Hochdruckbereich möglich ist. Ferner kann eine Reduzierung der Rücklauftemperatur erzielt werden, was eine thermische Belastung des Aktors 34 verringert und somit die Aktorhaltbarkeit verbessert. Ferner können die Werkstoffanforderungen an die Rücklaufleitung reduziert werden.Further advantages of the reduced control amount are a reduction of the pressure oscillations in the return system, whereby the tendency to cavitation can be reduced and an increase in the nozzle pressure due to the lower quantity removal from the fuel chamber 14 and thus the high pressure area is possible. Furthermore, a reduction of the return temperature can be achieved, which is a thermal load on the actuator 34 reduces and thus improves the Aktorhaltbarkeit. Furthermore, the material requirements for the return line can be reduced.
Durch den über die Einstellscheibe 50 einstellbaren Öffnungshub bezüglich des Hubanschlags 48 ergeben sich weitere Vorteile. Es wird eine getrennte Herstellbarkeit der Einzelteile ermöglicht, so dass eine Verkettung der Längenmaße entfällt. Außerdem können Sitzbeschichtungstoleranzen über die Einstellscheibe 50 ausgeglichen werden. Außerdem können Einstelltoleranzen bezüglich des Hubanschlags 48 reduziert werden.Through the over the shim 50 adjustable opening stroke with respect to the stroke stop 48 There are further advantages. It is made possible a separate manufacturability of the items, so that a concatenation of length measures deleted. In addition, seat coating tolerances on the shim 50 be compensated. In addition, setting tolerances with respect to the stroke stop 48 be reduced.
Ein weiterer Toleranzausgleich wird ermöglicht, indem der Zapfen 52 des Ventilbolzens 29 mit kleinem Spiel in die zentrische Durchgangsbohrung 51 der Einstellscheibe 50 eingreift. Hierdurch ist eine vorteilhafte Führung der Einstellscheibe 50 gewährleistet.Another tolerance compensation is made possible by the pin 52 of the valve pin 29 with a small clearance in the central through-hole 51 the shim 50 intervenes. As a result, an advantageous guidance of the shim 50 guaranteed.
Beim Betätigen des Ventilkörpers 30 ergibt sich somit ein definierter Öffnungsquerschnitt am Dichtsitz 31, so dass eine gewisse Menge des Brennstoffs aus dem Ventilraum 21 abfließt. Durch den Druckabfall im Ventilraum 21 strömt eine entsprechende Brennstoffmenge aus dem Steuerraum 17 über die Ablaufbohrung 18 nach, so dass der Druck im Steuerraum 17 sinkt und die Düsennadel 17 von ihrem Düsensitz abhebt und den Düsenquerschnitt freigibt. Die Düsennadel 15 setzt ihre Bewegung mit der Geschwindigkeit fort, die durch den Durchfluss der kavitierend ausgelegten Ablaufdrossel 19 bestimmt wird, bis der Aktor 34 den Ventilbolzen 29 wieder frei gibt und der Ventilbolzen 29 durch die auf die Einstellscheibe 50 wirkende Ventilfederkraft der Ventilfeder 49 und die hydraulische Schließkraft in den Ventilsitz an der Ventilsitzfläche 27 gedrückt wird und damit den Dichtsitz 31 wieder schließt. Der Druck im Ventilraum 21 steigt auf Grund des geringen Ventilraumvolumens durch die zufließende Menge aus dem Steuerraum 17 wieder sehr schnell an, so dass auch der Druck im Steuerraum 17 durch die über die Zulaufdrossel 13 zuströmende Brennstoffmenge wieder schnell ansteigt und daher auch die Düsennadel 15 schnell schließt. Dadurch kann der Drosselbereich der Düsennadel 15 schnell durchlaufen werden, was zu einer besseren Gemischaufbereitung führt. Außerdem ergibt sich eine steile Schließflanke der Einspritzrate, welche die Gesamtmenge in der maximalen Einspritzzeit erhöht und somit eine hohe spezifische Leistung ermöglicht.When operating the valve body 30 This results in a defined opening cross-section at the sealing seat 31 , so that some amount of fuel from the valve room 21 flows. Due to the pressure drop in the valve chamber 21 flows a corresponding amount of fuel from the control room 17 over the drain hole 18 after, so the pressure in the control room 17 sinks and the nozzle needle 17 lifts off from their nozzle seat and the nozzle cross-section releases. The nozzle needle 15 continues its movement at the speed provided by the flow of the cavitating flow restrictor 19 is determined until the actuator 34 the valve pin 29 free again and the valve pin 29 through the on the dial 50 acting valve spring force of the valve spring 49 and the hydraulic closing force in the valve seat on the valve seat surface 27 is pressed and thus the sealing seat 31 closes again. The pressure in the valve chamber 21 increases due to the small valve space volume by the inflowing amount from the control room 17 again very quickly, so that the pressure in the control room 17 through the over the inlet throttle 13 incoming fuel quantity increases again quickly and therefore also the nozzle needle 15 closes quickly. This allows the throttle area of the nozzle needle 15 be passed quickly, resulting in a better mixture preparation. In addition, there is a steep closing edge of the injection rate, which increases the total amount in the maximum injection time, thus allowing a high specific power.
Die Öffnungs- und Schließkraft zum Betätigen des Ventilkörpers 30 ist durch eine vorteilhafte Führung des Ventilbolzens 29 in der Führungsbohrung 28 weiter reduziert. Hierbei ist der Ventilbolzen 29 in der Führungsbohrung 28 mit einem sehr kleinen Spiel geführt und zusätzlich ist eine zuverlässige Abdichtung zwischen der Dichthülse 25 und der Stirnseite 38 der Drosselplatte 3 gebildet. Hierbei ist eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Radialspalts 56 zwischen dem Ventilbolzen 29 und der Führungsbohrung 28 der Dichthülse 25 vorgesehen. Dies ist auch anhand der 6A, 6B, 7, 8A, 8B näher beschrieben.The opening and closing force for actuating the valve body 30 is by an advantageous leadership of the valve pin 29 in the guide hole 28 further reduced. Here is the valve pin 29 in the guide hole 28 With a very small clearance and in addition is a reliable seal between the sealing sleeve 25 and the front side 38 the throttle plate 3 educated. This is an advantageous embodiment of a radial gap 56 between the valve pin 29 and the pilot hole 28 the sealing sleeve 25 intended. This is also on the basis of 6A . 6B . 7 . 8A . 8B described in more detail.
2 zeigt das Federelement 35 des in 1 dargestellten Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. Die Dichtkraft für die Dichthülse 25 ergibt sich durch eine Überlagerung der hydraulischen Druckkraft und einer Federkraft des Federelements 35, welches sich tangential an der Übergangskontur des Ventilraums 21 abstützt. Die Abstützung erfolgt in diesem Ausführungsbeispiel hierbei an der Ventilsitzfläche 27 des Ventilstücks 4. Die Vorspannung des Federelements 35 wird hierbei axial auf den Absatz 36 der Dichthülse 25 übertragen. Der Absatz 36 der Dichthülse 25 ist so ausgestaltet, dass ein ausreichendes radiales Spiel zum Federelement 35 vorhanden ist, um ein Zentrieren der Dichthülse 25 durch den Ventilsitz des Ventilkörpers 30 zu ermöglichen. Die Übergangskontur des Ventilraums 21, insbesondere die Kontur der Ventilsitzfläche 27, ist fertigungs- und festigkeitsbedingt vorzugsweise mit großen Radien ausgestaltet, so dass ein Kopfabschnitt 57 des Federelements 35 vorzugsweise kelchförmig ausgestaltet ist, so dass ein kleinstmögliches verbleibendes Volumen des Ventilraums 21 entsteht. Der Zufluss von Brennstoff zu dem Dichtsitz 31 wird über die Längsschlitze 39 gewährleistet, die sich axial erstrecken. In diesem Ausführungsbeispiel sind zwölf Längsschlitze 39 vorgesehen, die einen gleichmäßigen, ungedrosselten Zufluss bei einem kleinen hydraulischen Ventilraumvolumen ermöglichen. Das Federprinzip basiert darauf, dass die gebildeten Laschen 58, von denen in der 2 zur Vereinfachung der Darstellung nur die Lasche 58 gekennzeichnet ist, durch die Normalkraft am Berührpunkt nach innen gebogen werden und ein geschlossener Ring 59 des Federelements 39 die Torsion aufnimmt. In diesem Ausführungsbeispiel sind durch die zwölf Längsschlitze 39 zwölf Laschen 58 gebildet. Es ist jedoch auch eine andere Anzahl an Längsschlitzen 39 und Laschen 58 denkbar. 2 shows the spring element 35 of in 1 illustrated fuel injection valve 1 according to a second embodiment. The sealing force for the sealing sleeve 25 results from a superposition of the hydraulic pressure force and a spring force of the spring element 35 , which is tangent to the transition contour of the valve chamber 21 supported. The support takes place in this embodiment, in this case on the valve seat surface 27 of the valve piece 4 , The bias of the spring element 35 This is axially on the paragraph 36 the sealing sleeve 25 transfer. Paragraph 36 the sealing sleeve 25 is designed so that a sufficient radial clearance to the spring element 35 exists to center the sealing sleeve 25 through the valve seat of the valve body 30 to enable. The transition contour of the valve chamber 21 , in particular the contour of the valve seat surface 27 is due to production and strength reasons, preferably designed with large radii, so that a head portion 57 of the spring element 35 is preferably designed kelchförmig, so that a smallest possible remaining volume of the valve chamber 21 arises. The inflow of fuel to the sealing seat 31 is over the longitudinal slots 39 guaranteed, extending axially. In this embodiment, twelve longitudinal slots 39 provided that allow a uniform, unthrottled inflow at a small hydraulic valve chamber volume. The spring principle is based on the fact that the tabs formed 58 of which in the 2 to simplify the illustration, only the tab 58 is characterized by the normal force at the point of contact are bent inwards and a closed ring 59 of the spring element 39 absorb the twist. In this embodiment, by the twelve longitudinal slots 39 twelve tabs 58 educated. However, it is also a different number of longitudinal slots 39 and tabs 58 conceivable.
3 zeigt ein Federelement 35 des in 1 dargestellten Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel. Das Federelement 35 weist in diesem Ausführungsbeispiel einen Ring 60 mit Umfangsschlitzen 61, 62 auf, wobei in der 3 zur Vereinfachung der Darstellung nur die Umfangsschlitze 61, 62 gekennzeichnet sind. Hierdurch ist das Federelement 35 in Form einer Federhülse 35 ausgestaltet. Eine Außenkante 63 des Federelements 35 ist abgerundet ausgestattet, so dass sich das Federelement 35 ohne Kerbwirkung an der gerundeten Übergangskontur des Ventilraums 21 abstützen kann. Die Strömungsführung des Brennstoffs erfolgt durch die Umfangsschlitze 61, 62. Durch einen ausreichenden Abstands des Rings 60 von dem Ventilkörper 30 wird hierbei ein Brennstofffluss zwischen dem Federelement 35 und dem Ventilkörper 30 ermöglicht. Hierdurch kann eine Drosselung vermieden werden. Das Federprinzip kann in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Kombination von axialen Biegebalken 64, 65 erzielt werden, so dass zwischen der Federhülse 35 und dem Ventilstück 4 nur ein sehr kleiner Schlupf auftritt. Speziell kann ein Stützring 66, an dem die abgerundete Außenkante 63 ausgestaltet ist, weitgehend gleichmäßig an dem Ventilstück 4 anliegen. Zur weiteren Verkleinerung des Ventilraumvolumens können die Umfangsschlitze 61, 62 als knochenförmige Umfangsschlitze 61, 62 ausgestaltet sein. Hierdurch ist eine Volumenreduktion möglich, ohne dass die Steifigkeit des Federelements 35 nennenswert reduziert wird. 3 shows a spring element 35 of in 1 illustrated fuel injection valve 1 according to a third embodiment. The spring element 35 has a ring in this embodiment 60 with circumferential slots 61 . 62 on, in the 3 to simplify the illustration, only the peripheral slots 61 . 62 Marked are. This is the spring element 35 in the form of a spring sleeve 35 designed. An outer edge 63 of the spring element 35 is rounded, so that the spring element 35 without notch effect on the rounded transition contour of the valve chamber 21 can support. The flow guidance of the fuel takes place through the circumferential slots 61 . 62 , By a sufficient distance of the ring 60 from the valve body 30 In this case, a fuel flow between the spring element 35 and the valve body 30 allows. As a result, throttling can be avoided. The spring principle can in this embodiment by a combination of axial bending beam 64 . 65 be achieved, so that between the spring sleeve 35 and the valve piece 4 only a very small slip occurs. Specifically, a support ring 66 at which the rounded outer edge 63 is designed largely uniformly on the valve piece 4 issue. To further reduce the valve space volume, the circumferential slots 61 . 62 as bone-shaped circumferential slots 61 . 62 be designed. As a result, a volume reduction is possible without the stiffness of the spring element 35 is significantly reduced.
4 zeigt den in 1 mit IV bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Ventilbolzen 29 an seinem Zapfen 52 eine Kugelkappe 67 auf, die dem ebenen Hubanschlag 48 des Anschlagbolzens 47 zugewandt ist. Hierdurch ergibt sich eine näherungsweise punktförmige Anlagestelle 68, mit der die Kugelkappe 67 an dem Hubanschlag 48 anschlägt. Der Kugelradius der Kugelkappe 67 ist durch die Herzsche Pressbedingung vorgegeben. Um einen Kantenträger zu vermeiden, ist die Rechtwinkligkeit zwischen der ebenen Anschlagfläche 48 des Hubanschlags 48 und dem Ventilbolzen 29 in Abhängigkeit von einem Zapfendurchmesser des Zapfens 25 eingeschränkt. Die Hubeinstellung kann hierbei über die Höhe des Zapfens 52 erfolgen. Die Scheibe 50 dient hierbei zur Abstützung der Ventilfeder 49, um eine Rückstellung des Ventilkörpers 30 zu gewährleisten. 4 shows the in 1 with IV designated section of the fuel injection valve 1 according to a fourth embodiment. In this embodiment, the valve pin 29 at his tap 52 a ball cap 67 on, the plane stroke stop 48 of the stopper bolt 47 is facing. This results in an approximately punctiform contact point 68 with the ball cap 67 at the stroke stop 48 strikes. The sphere radius of the ball cap 67 is given by the Herz's pressing condition. To avoid an edge support, the squareness is between the flat stop surface 48 the stroke stop 48 and the valve pin 29 depending on a pin diameter of the pin 25 limited. The stroke setting can be over the height of the pin 52 respectively. The disc 50 serves to support the valve spring 49 to reset the valve body 30 to ensure.
5 zeigt den in 1 mit IV bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem fünften Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel liegt der Ventilbolzen 29 an einer dem Ventilbolzen 29 zugewandten ebenen Stirnseite 69 der Einstellscheibe 50 an. Eine von der Stirnseite 69 abgewandte weitere Stirnseite 70 der Einstellscheibe 50 ist dem Anschlagbolzen 47 zugewandt. Hierbei ist die Stirnseite 70 dem Hubanschlag 48 des Anschlagbolzens 47 zugewandt, der durch eine Kugelkappe 71 des Anschlagbolzens 47 gebildet ist. Hierdurch ist eine näherungsweise punktförmige Anlagestelle 68 zwischen der Einstellscheibe 50 und der Kugelkappe 71 des Anschlagbolzens 47 gebildet. Dadurch ist ein Kugel-Flächenkontakt 68 gebildet, der einen dauerhaft stabilen Hubanschlag 48 gewährleistet. 5 shows the in 1 with IV designated section of the fuel injection valve 1 according to a fifth embodiment. In this embodiment, the valve pin is located 29 at a the valve pin 29 facing flat front side 69 the shim 50 at. One from the front 69 opposite further front side 70 the shim 50 is the stop pin 47 facing. Here is the front page 70 the stroke stop 48 of the stopper bolt 47 facing by a ball cap 71 of the stopper bolt 47 is formed. As a result, an approximately punctiform contact point 68 between the dial 50 and the ball cap 71 of the stopper bolt 47 educated. This is a ball-surface contact 68 formed, the permanently stable stroke stop 48 guaranteed.
Bei den anhand der 4 und 5 beschriebenen Ausführungsbeispielen können auch Variationen von einer ebenen Ausgestaltung des Hubanschlags 48 des Anschlagbolzens 47 beziehungsweise der Stirnseite 70 der Einstellscheibe 50 vorgesehen sein. Speziell können leicht konkave Flächen ausgebildet sein. Die Hubeinstellung kann bei dem anhand der 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel auch über die Höhe des Anschlagbolzens 47 und bei dem anhand der 5 beschriebenen Ausführungsbeispiel über die Dicke der Einstellscheibe 50 und/oder die Höhe des Anschlagbolzens 47 vorgegeben sein. Die Einstellscheibe 50 ist vorzugsweise als Blechstanzteil ausgebildet.In the case of the 4 and 5 described embodiments may also include variations of a planar configuration of the stroke stop 48 of the stopper bolt 47 or the front side 70 the shim 50 be provided. Specifically, slightly concave surfaces may be formed. The stroke adjustment can be based on the 4 described embodiment also on the height of the stop pin 47 and in the case of the 5 described embodiment of the thickness of the shim 50 and / or the height of the stop pin 47 be predetermined. The dial 50 is preferably formed as a sheet metal stamping.
6A zeigt den in 1 mit VI bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem sechsten Ausführungsbeispiels. Ferner zeigt 6B den in 6A mit X bezeichneten Ausschnitt in einer schematischen Darstellung. In den 6A, 6B ist ein Zustand veranschaulicht, in dem ein relativ niedriger Raildruck pRail anliegt. Im Anschlussteil 23 befindet sich hierdurch Brennstoff unter einem Raildruck pRail, der sehr viel kleiner ist als ein maximaler Raildruck pRail_max: pRail << pRail_max (1) 6A shows the in 1 with VI designated section of the fuel injection valve 1 according to a sixth embodiment. Further shows 6B the in 6A X marked section in a schematic representation. In the 6A . 6B is illustrated a state in which a relatively low rail pressure p Rail is applied. In the connection part 23 As a result, fuel is under a rail pressure p Rail , which is much smaller than a maximum rail pressure p Rail_max : p Rail << p Rail_max (1)
Der Brennstoffdruck über den Brennstoffspalt 26 ist in der 6A durch Pfeile 72 veranschaulicht. Hierbei liegt über den gesamten Brennstoffspalt 26 ein näherungsweise konstanter Brennstoffdruck p an, so dass insbesondere im Bereich des Ventilkörpers 30 der Brennstoffdruck p besteht.Fuel pressure over a fuel gap 26 is in the 6A through arrows 72 illustrated. This lies over the entire fuel gap 26 an approximately constant fuel pressure p, so that in particular in the region of the valve body 30 the fuel pressure p exists.
Die Ventilbolzenführung, die durch die Führungsbohrung 28 der Dichthülse 25 gegeben ist, ist mit einem sehr kleinen Spiel mit einem definierten Abstand LFW zur drosselplattenseitigen Stirnfläche 73 der Dichthülse 25 ausgestaltet. Hierbei ist die Länge LFW der Führungsaufweitung vorzugsweise in axialer Richtung innerhalb des Anschlussteils 23 ausgestaltet. Der Radialspalt 26 weist eine Spaltbreite s in radialer Richtung auf, die so gewählt ist, dass an einem Spalteintritt 74 und einem Spaltaustritt 75 ein Mindestspiel für eine Klemmfreiheit besteht. Dazwischen ist die Fertigungsvorzugsform zur Ausgestaltung des Radialspalts 56 vorzugsweise so festgelegt, dass die Spaltbreite s gleich oder größer als die minimale Spaltbreite am Spaltein- und -austritt 74 und 75 ist. Dadurch wird gewährleistet, dass durch die Verformung infolge der Druckverlaufsunterschiede zwischen einer Außenseite 76 der Dichthülse 25 und einer durch die Führungsbohrung 28 gegebenen Innenseite 28 der Dichthülse 25 der kleinste Betriebsspalt immer am drosselplattenseitigen Spaltaustritt 75 liegt.The valve pin guide passing through the guide bore 28 the sealing sleeve 25 is given, is with a very small clearance with a defined distance L FW to the throttle plate side face 73 the sealing sleeve 25 designed. Here, the length L FW of the guide widening is preferably in the axial direction within the connecting part 23 designed. The radial gap 26 has a gap width s in the radial direction, which is selected such that at a gap entry 74 and a gap exit 75 a minimum clearance for a clamping freedom exists. In between is the production preferred form for the design of the radial gap 56 preferably set so that the gap width s equal to or greater than the minimum gap width at the gap entrance and exit 74 and 75 is. This ensures that the deformation due to the pressure gradient differences between an outside 76 the sealing sleeve 25 and one through the guide hole 28 given inside 28 the sealing sleeve 25 the smallest operating gap always at the throttle plate side gap outlet 75 lies.
Bei niedrigen Raildrücken pRail, wie sie in der 6a und 6b veranschaulicht sind, ist der Radialspalt 56, der den Führungsspalt 56 darstellt, in der Richtung 37 mit konstanter Spaltbreite s ausgeführt. Hierdurch sind die Fläche der Führungsbohrung 28 und die Fläche der Außenseite 77 jeweils zylindermantelförmig ausgestaltet und koaxial zueinander orientiert. Der Radialspalt 56 ist somit näherungsweise hohlzylinderförmig ausgestaltet. Diese idealisierte Ausgestaltung ergibt sich, da die Verformung der Dichthülse 25 durch die niedrigen Druckkräfte gering ist. Somit ergibt sich eine Laminarströmung des Brennstoffs ausgehend von dem Spalteintritt 74 durch den Radialspalt 56 in der Richtung 37. Diese Laminarströmung entlang des Radialspalts 56 mit konstanter Spaltbreite s hat zumindest näherungsweise einen linear fallenden Druckverlauf zur Folge, der durch Pfeile 79 veranschaulicht ist. Andererseits ergibt sich in dem Brennstoffspalt 26 ein konstanter Druckverlauf. Eine Leckagemenge dQ ergibt sich somit zumindest näherungsweise aus der Spaltbreite s, einer Spaltlänge L und dem Druck p am Spalteintritt 74 entsprechend der Formel (2): dQ ≈ (s3/L)·p (2) At low rail pressures p Rail , as in the 6a and 6b are illustrated is the radial gap 56 that's the lead gap 56 represents, in the direction 37 executed with constant gap width s. As a result, the surface of the guide bore 28 and the area of the outside 77 each cylinder-shaped and designed coaxially with each other. The radial gap 56 is thus designed approximately hollow cylindrical. This idealized configuration results because the deformation of the sealing sleeve 25 low due to the low pressure forces. This results in a laminar flow of the fuel from the gap entrance 74 through the radial gap 56 in that direction 37 , This laminar flow along the radial gap 56 with constant gap width s has at least approximately a linearly falling pressure curve result, by arrows 79 is illustrated. On the other hand, results in the fuel gap 26 a constant pressure gradient. A leakage quantity dQ thus results at least approximately from the gap width s, a gap length L and the pressure p at the entry of the gap 74 according to the formula (2): dQ ≈ (s 3 / L) · p (2)
7 zeigt den in 6A mit VII bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend dem sechsten Ausführungsbeispiel. Die Dichthülse 25 weist an ihrer Stirnfläche 73, die der Stirnseite 38 der Drosselplatte 3 zugewandt ist, eine Beißkante 78 auf. Durch die Beißkante 78 ist eine zuverlässige Abdichtung zwischen dem Anschlussteil 23 des Ventilraums 21 und dem druckentlasteten Raum 45 (1) gewährleistet. Insbesondere ist eine Abdichtung bezüglich des Spaltaustritts 75 (6A) gewährleistet. Die Dichthülse 25 wird mit ihrer Beißkante 78 gegen die Drosselplatte 3 mit einer Dichtkraft gepresst. Zusammen mit der Dichtwirkung des engen Radialspalts 56 wird somit ein niedriger Rücklaufdruck pRL ermöglicht. 7 shows the in 6A labeled VII section of the fuel injector 1 according to the sixth embodiment. The sealing sleeve 25 points to her face 73 , the front side 38 the throttle plate 3 facing, a biting edge 78 on. Through the biting edge 78 is a reliable seal between the connector 23 of the valve chamber 21 and the pressure-relieved room 45 ( 1 ) guaranteed. In particular, a seal with respect to the gap outlet 75 ( 6A ) guaranteed. The sealing sleeve 25 comes with its biting edge 78 against the throttle plate 3 pressed with a sealing force. Together with the sealing effect of the narrow radial gap 56 Thus, a low return pressure p RL is possible.
8A zeigt den in 1 mit VI bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend dem sechsten Ausführungsbeispiel bei einem maximalen Raildruck pRail_max. Ferner zeigt 8B den in 8A mit Y bezeichneten Ausschnitt in einer schematischen Darstellung. Während bei niedrigem Raildruck pRail ein Abbau des Drucks in dem Radialspalt 56, wie es in der 6A durch die Pfeile 79 veranschaulicht ist, erfolgt, ergibt sich bei hohem Raildruck pRail_max ein gleichmäßiger Druck des Brennstoffs über den Radialspalt 56. Außerdem verringert sich bei hohem Raildruck pRail = prail_max ein Innendurchmesser der Dichthülse 25 im Bereich des Spaltaustritts 75. Der Radialspalt 56 verengt sich hierbei drosselplattenseitig infolge der Druckkraftunterschiede, so dass der Radialspalt am Spaltaustritt 75 sehr eng wird und im Idealfall verschwindet, das heißt gegen Null geht. Die Leckagemenge nimmt dadurch ebenfalls extrem kleine Werte dQ an. insbesondere kann die Leckagemenge dQ zumindest näherungsweise verschwinden. Der sich auf Grund der Laminarströmung einstellende Druckverlust entlang der Führung hat somit idealisiert einen rechteckigen Verlauf, wie es durch die Pfeile 79 in der 8A veranschaulicht ist. 8A shows the in 1 with VI designated section of the fuel injection valve 1 according to the sixth embodiment at a maximum rail pressure p Rail_max . Further shows 8B the in 8A with Y designated section in a schematic representation. While at low rail pressure p Rail, a reduction of the pressure in the radial gap 56 as it is in the 6A through the arrows 79 is illustrated, results in a high rail pressure p rail_max a uniform pressure of the fuel across the radial gap 56 , In addition, at high rail pressure p rail = p rail_max, an inner diameter of the sealing sleeve is reduced 25 in the region of the gap outlet 75 , The radial gap 56 narrows this choke plate side due to the pressure force differences, so that the radial gap at the gap outlet 75 gets very tight and ideally disappears, that is, it goes to zero. As a result, the amount of leakage also assumes extremely low values dQ. In particular, the amount of leakage dQ can at least approximately disappear. The resulting due to the laminar flow pressure loss along the guide thus has idealized a rectangular course, as indicated by the arrows 79 in the 8A is illustrated.
Durch eine geometrische Abstimmung des Außendurchmessers des Ventilbolzens 29, des Innendurchmessers der Dichthülse 25, des Außendurchmessers der Dichthülse 25, des Fertigungsspiels und der Länge LFW der Führungsaufweitung am Spaltaustritt 75 sowie der Länge L des Radialspalts 56 kann eine klemmfreie Führung bei gleichzeitig minimalster Leckagemenge erzielt werden.By a geometric vote of the outer diameter of the valve pin 29 , the inner diameter of the sealing sleeve 25 , the outer diameter of the sealing sleeve 25 , the manufacturing clearance and the length L FW of the guide widening at the gap exit 75 and the length L of the radial gap 56 it is possible to achieve a jam-free guide while minimizing the amount of leakage.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The invention is not limited to the described embodiments.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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DE 10353169 A1 [0002, 0003] DE 10353169 A1 [0002, 0003]
