Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil 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 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 insbesondere als piezoaktorgesteuerter Common-Rail-Injektor ausgestaltet sein kann. Der bekannte Injektor umfasst in einem Injektorkörper angeordnete Steuermittel, vornehmlich einen Piezoaktor, die über mindestens einen Übersetzerkolben ein in einer Ventilplatte aufgenommenes Steuerventil betätigen, einen Düsenkörper, an dessen brennraumseitigen, freien Ende ein Düsenaustritt ausgebildet ist, eine Düsennadel, die in einer Längsausnehmung des Düsenkörpers axial beweglich beziehungsweise betätigbar angeordnet ist und eine das rückwärtige, vom Düsenaustritt abgewandte Ende der Längsausnehmung abschließende, zwischen Düsenkörper und Steuerventil angeordnete Drosselscheibe, die einen Öffnungsanschlag für die Düsennadel bildet. Hierbei wirkt diese mit der rückseitigen, vom Düsenaustritt abgewandten Stirnfläche der Düsennadel zusammen und begrenzt damit den Öffnungshub der Düsennadel. Ferner ist ein zwischen der rückwärtigen Düsennadel-Stirnfläche und der Drosselscheibe ausgebildeter Steuerraum vorgesehen, der mit einem der Kraftstoffzuführung dienenden Druckanschluss in hydraulischer Verbindung steht. Der Steuerraum erreicht sein maximales Volumen bei der Schließstellung der Düsennadel, wobei diese mit ihrem Ende den Düsenaustritt verschließt. In der Schließstellung wird die Düsennadel zum einen durch den im Steuerraum herrschenden Flüssigkeitsdruck und zum anderen durch eine Druckfeder gehalten. Die Düsennadel ist an ihrem oberen Ende von einem Hülsenteil unter Freilassung eines Ringspalts umgeben, das sich mit seinem schneidenförmigen oberen Ende an der Unterseite der Drosselscheibe abstützt. Hierdurch ist der Steuerraum eingeschlossen.From the DE 103 53 169 A1 an injector for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engines is known, which can be configured in particular as a piezoactuator-controlled common rail injector. The known injector comprises control means arranged in an injector body, primarily a piezoactuator, which actuates a control valve accommodated in a valve plate via at least one booster piston, a nozzle body, at the combustion chamber side, free end of which a nozzle outlet is formed, a nozzle needle arranged in a longitudinal recess of the nozzle body is disposed axially movable or actuated and a rear, the nozzle outlet facing away from the end of the longitudinal recess final, arranged between the nozzle body and the control valve throttle plate, which forms an opening stop for the nozzle needle. In this case, this interacts 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 formed between the rear nozzle needle end face and the throttle disk is provided, which is in hydraulic communication with a pressure port serving the fuel supply. The control chamber reaches its maximum volume at the closed position of the nozzle needle, which closes the nozzle outlet with its end. In the closed position, the nozzle needle is held on the one hand by the pressure prevailing in the control chamber fluid pressure and the other by a compression spring. The nozzle needle is surrounded at its upper end by a sleeve part, leaving an annular gap, which is supported with its blade-shaped upper end on the underside of the throttle disc. As a result, the control room is included.
Der aus der DE 103 53 169 A1 bekannte Injektor hat den Nachteil, dass sich Variationen beim Öffnen und Schließen der Düsennadel ergeben, so dass Abweichungen im Einspritzverlauf und/oder einer Einspritzmenge auftreten können. Hierbei wird beim Öffnen der Düsennadel, insbesondere bei kleinem Nadelhub, ein Verlauf der Öffnungskraft als Funktion des Düsennadelhubs durch einen Verschleiß des Düsensitzes beeinflusst. Dies wirkt sich auf den Einspritzverlauf und gegebenenfalls die Einspritzmenge aus.The from the DE 103 53 169 A1 known injector has the disadvantage that there are variations in the opening and closing of the nozzle needle, so that deviations in the course of injection and / or an injection quantity can occur. In this case, when opening the nozzle needle, in particular with a small needle stroke, a profile of the opening force as a function of the nozzle needle stroke is influenced by wear of the nozzle seat. This affects the course of injection and possibly the injection quantity.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass ein Öffnungs- und Schließverhalten des Brennstoffeinspritzventils über die Lebensdauer verbessert ist und insbesondere Abweichungen eines Einspritzverlaufs und/oder einer Einspritzmenge durch Verschleiß oder dergleichen reduziert sind.The fuel injection valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an opening and closing behavior of the fuel injection valve is improved over the life and in particular deviations of an injection curve and / or an injection quantity are reduced by wear or the like.
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 ein Düsenkörper vorgesehen ist, an dem die Ventilsitzfläche ausgestaltet ist, dass eine Zwischenscheibe vorgesehen ist, die zwischen dem Düsenkörper und der Drosselplatte angeordnet ist, dass die Zwischenscheibe eine durchgehende Ausnehmung aufweist, dass die Hülse zumindest im Wesentlichen innerhalb der Ausnehmung der Zwischenscheibe angeordnet ist und dass ein Öffnungsquerschnitt der Ausnehmung der Zwischenscheibe größer ist als ein Öffnungsquerschnitt eines Innenraums des Düsenkörpers, in dem der Ventilschließkörper der Düsennadel angeordnet ist. Hierdurch wird ein großer Durchmesser des Steuerraums ermöglicht. Somit wirkt auf eine relativ große Begrenzungsfläche der Düsennadel, die den Steuerraum begrenzt, der Druck des Brennstoffs im Steuerraum, was eine entsprechend große Kraft auf die Düsennadel in Schließrichtung bedingt, wenn der Steuerraum unter hohem Druck steht. Eine öffnende Kraftkomponente, die durch den Brennstoffdruck im Bereich des Dichtsitzes bedingt ist und die speziell bei niedrigem Nadelhub von einem Verschleiß am Dichtsitz abhängt, steht deshalb in einem günstigen Verhältnis zu der momentan wirkenden Schließkraft.It is advantageous that a nozzle body is provided, on which the valve seat surface is configured, that an intermediate disc is provided, which is arranged between the nozzle body and the throttle plate, that the intermediate disc has a continuous recess, that the sleeve at least substantially within the recess the intermediate disc is arranged and that an opening cross section of the recess of the intermediate disc is larger than an opening cross section of an interior of the nozzle body, in which the valve closing body of the nozzle needle is arranged. This allows a large diameter of the control room. Thus acts on a relatively large boundary surface of the nozzle needle, which limits the control chamber, the pressure of the fuel in the control chamber, which causes a correspondingly large force on the nozzle needle in the closing direction when the control chamber is under high pressure. An opening force component, which is caused by the fuel pressure in the region of the sealing seat and which depends on wear on the sealing seat, especially at low needle stroke, is therefore in a favorable relationship to the momentarily acting closing force.
Vorteilhaft ist es auch, dass der Nadelaufsatz der Düsennadel zumindest im Wesentlichen innerhalb der Ausnehmung der Zwischenscheibe angeordnet ist. Hierdurch kann insbesondere ein relativ großer Außendurchmesser des Nadelaufsatzes im Bereich der Ausnehmung der Zwischenscheibe realisiert werden. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass die Zwischenscheibe als ringförmige Zwischenscheibe ausgestaltet ist. Somit steht insbesondere eine zylinderförmige Ausnehmung zum Aufnehmen des Nadelaufsatzes und der Hülse zur Begrenzung des Steuerraums zur Verfügung. Hierdurch ist eine optimierte Ausgestaltung des Steuerraums mit einem großen Querschnitt, insbesondere großen Durchmesser, möglich.It is also advantageous that the needle attachment of the nozzle needle is arranged at least substantially within the recess of the intermediate disc. In this way, in particular a relatively large outer diameter of the needle attachment in the region of the recess of the intermediate disc can be realized. Here, it is also advantageous that the intermediate disc is designed as an annular intermediate disc. Thus, in particular a cylindrical recess for receiving the needle attachment and the sleeve for limiting the control chamber is available. As a result, an optimized embodiment of the control chamber with a large cross-section, in particular large diameter possible.
Vorteilhaft ist es auch, dass die Düsennadel einen nadelförmigen Grundkörper aufweist und dass der Nadelaufsatz auf ein Ende des Grundkörpers aufgesetzt ist. Hierbei kann der Grundkörper in vorteilhafter Weise durch Kleben und/oder Schweißen und/oder eine Pressverbindung mit dem Nadelaufsatz verbunden sein. Hierdurch ist der Nadelaufsatz fest mit dem nadelförmigen Grundkörper der Düsennadel verbunden. Die Hülse umschließt hierbei den Verband aus dem Nadelaufsatz und dem nadelförmigen Grundkörper im Bereich des Nadelaufsatzes. Ebenfalls können der Nadelaufsatz und der nadelförmige Grundkörper der Düsennadel einstückig ausgeführt sein.It is also advantageous that the nozzle needle has a needle-shaped base body and that the needle attachment is placed on one end of the base body. Here, the main body in be advantageously connected by gluing and / or welding and / or a press connection with the needle attachment. As a result, the needle attachment is firmly connected to the needle-shaped base body of the nozzle needle. In this case, the sleeve encloses the dressing from the needle attachment and the needle-shaped base body in the region of the needle attachment. Likewise, the needle attachment and the needle-shaped main body of the nozzle needle can be made in one piece.
Hierbei ist es auch vorteilhaft, dass der Nadelaufsatz als topfförmiger Nadelaufsatz ausgestaltet ist und dass die dichtsitzferne Begrenzungsfläche an dem Nadelaufsatz ausgestaltet ist. Hierdurch werden Abdichtungsprobleme in Bezug auf eine mögliche Schnittstelle zwischen dem nadelförmigen Grundkörper und dem Nadelaufsatz der Düsennadel von vornherein vermieden. Möglich ist es allerdings auch, dass der Nadelaufsatz als hülsenförmiger Nadelaufsatz ausgestaltet ist und dass die dichtsitzferne Begrenzungsfläche teilweise an dem Nadelaufsatz und teilweise an einer Stirnfläche eines nadelförmigen Grundkörpers der Düsennadel ausgestaltet ist. Dies ermöglicht eine vereinfachte Ausgestaltung der Düsennadel und gegebenenfalls eine axiale Verkürzung der Düsennadel.It is also advantageous that the needle attachment is designed as a cup-shaped needle attachment and that the sealing seat remote boundary surface is configured on the needle attachment. As a result, sealing problems with respect to a possible interface between the needle-shaped base body and the needle attachment of the nozzle needle are avoided from the outset. It is also possible, however, that the needle attachment is designed as a sleeve-shaped needle attachment and that the sealing seat remote boundary surface is partially configured on the needle attachment and partially on an end face of a needle-shaped body of the nozzle needle. This allows a simplified design of the nozzle needle and optionally an axial shortening of the nozzle needle.
In vorteilhafter Weise ist die Hülse an einer Außenfläche des Nadelaufsatzes geführt. Ferner ist es vorteilhaft, dass ein Federelement vorgesehen ist, dass das Federelement einerseits an einer Anlagefläche des Nadelaufsatzes und andererseits an der Hülse abgestützt ist und dass das Federelement die Hülse gegen die Drosselplatte beaufschlagt. Das Federelement, der Nadelaufsatz und die Hülse können hierbei in vorteilhafter Weise im Bereich der durchgehenden Ausnehmung der Zwischenscheibe angeordnet sein. Hierdurch ist eine vorteilhafte Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Bauraums ermöglicht.Advantageously, the sleeve is guided on an outer surface of the needle attachment. Further, it is advantageous that a spring element is provided, that the spring element is supported on the one hand on a contact surface of the needle attachment and on the other hand on the sleeve and that the spring element acts on the sleeve against the throttle plate. The spring element, the needle attachment and the sleeve can be arranged in an advantageous manner in the region of the continuous recess of the intermediate disc. This allows an advantageous utilization of the available space.
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 den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt eines Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; 2 the in 1 labeled II section of a fuel injection valve according to a second embodiment of the invention;
3 den in 2 dargestellten Ausschnitt eines Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung und 3 the in 2 shown section of a fuel injection valve according to a third embodiment of the invention and
4 den in 2 dargestellten Ausschnitt eines Brennstoffeinspritzventils entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 the in 2 shown section of a fuel injection valve according to a fourth embodiment of the invention.
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils 1 der Erfindung in einer auszugsweisen, schematischen, axialen 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 of the invention in an excerpt, schematic, axial 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 einen Düsenkörper 2 auf, der über eine Düsenspannmutter 3 mit einem nicht dargestellten Ventilgehäuse verbunden ist. Ferner ist eine Drosselplatte 4 vorgesehen. Zwischen der Drosselplatte 4 und dem Düsenkörper 2 ist eine ringförmige Zwischenscheibe 5 angeordnet. Die Zwischenscheibe 5 weist eine zylinderförmige, durchgehende Ausnehmung 6 auf. Ferner weist der Düsenkörper 2 eine Ausnehmung 7 auf, die im Bereich von Düsenöffnungen 8, 9 durch eine Ventilsitzfläche 10 begrenzt ist. Ein Öffnungsquerschnitt 11 der Ausnehmung 6 der Zwischenscheibe 5 ist hierbei größer als ein Öffnungsquerschnitt 12 der Ausnehmung 7 des Düsenkörpers 2. Durch die Ausnehmungen 6, 7 ist ein Innenraum 13 gebildet, in den über eine Bohrung 14 der Drosselplatte 4 unter hohem Druck stehender Brennstoff einleitbar ist. Der Öffnungsquerschnitt 11 der Ausnehmung 6 ist somit größer als der Öffnungsquerschnitt 12 des Innenraums 13 des Düsenkörpers 2.The fuel injector 1 has a nozzle body 2 up, over a nozzle retaining nut 3 is connected to a valve housing, not shown. Further, a throttle plate 4 intended. Between the throttle plate 4 and the nozzle body 2 is an annular washer 5 arranged. The washer 5 has a cylindrical, continuous recess 6 on. Furthermore, the nozzle body 2 a recess 7 on that in the area of nozzle openings 8th . 9 through a valve seat surface 10 is limited. An opening cross section 11 the recess 6 the washer 5 This is larger than an opening cross-section 12 the recess 7 of the nozzle body 2 , Through the recesses 6 . 7 is an interior 13 formed in the over a hole 14 the throttle plate 4 under high pressure fuel can be introduced. The opening cross-section 11 the recess 6 is thus larger than the opening cross-section 12 of the interior 13 of the nozzle body 2 ,
In dem Düsenkörper 2 ist eine Düsennadel 15 angeordnet. Die Düsennadel 15 ist hierbei entlang einer Achse 16 geführt. Die Düsennadel 15 umfasst einen Ventilschließkörper 17, einen nadelförmigen Grundkörper 18 und einen Nadelaufsatz 19. In diesem Ausführungsbeispiel sind der Ventilschließkörper 17 und der nadelförmige Grundkörper 18 der Düsennadel 15 einstückig ausgestaltet. Der Nadelaufsatz 19 kann eine axiale Ausnehmung aufweisen, in die der nadelförmige Grundkörper 18 eingeschoben und gegebenenfalls eingepresst ist. Zusätzlich oder alternativ kann der nadelförmige Grundkörper 18 durch eine Schweißnaht 20 mit dem Nadelaufsatz 19 verbunden sein. Ferner kann der Nadelaufsatz 19 durch Kleben mit dem nadelförmigen Grundkörper 18 verbunden sein. Des weiteren kann der Nadelaufsatz 19 mit dem nadelförmigen. Grundkörper 18 der Düsennadel 15 einstückig ausgeführt sein. Somit ist der Nadelaufsatz 19 auf ein Ende 21 des nadelförmigen Grundkörpers 18 aufgesetzt. Der Nadelaufsatz 19 der Düsennadel 15 ist im Wesentlichen innerhalb der zylinderförmigen Ausnehmung 6 der ringförmigen Zwischenscheibe 5 angeordnet.In the nozzle body 2 is a nozzle needle 15 arranged. The nozzle needle 15 is here along an axis 16 guided. The nozzle needle 15 includes a valve closing body 17 , a needle-shaped body 18 and a needle attachment 19 , In this embodiment, the valve closing body 17 and the acicular body 18 the nozzle needle 15 designed in one piece. The needle attachment 19 may have an axial recess into which the needle-shaped body 18 inserted and optionally pressed. Additionally or alternatively, the needle-shaped base body 18 through a weld 20 with the needle attachment 19 be connected. Furthermore, the needle attachment 19 by gluing with the needle-shaped base body 18 be connected. Furthermore, the needle attachment 19 with the needle-shaped. body 18 the nozzle needle 15 be executed in one piece. Thus, the needle attachment 19 to an end 21 of the acicular body 18 placed. The needle attachment 19 the nozzle needle 15 is essentially within the cylindrical recess 6 the annular washer 5 arranged.
In der zylinderförmigen Ausnehmung 6 der Zwischenscheibe 5 sind außerdem eine Hülse 22, die eine Dichtkante 23 aufweist, und ein Federelement 24 angeordnet. Die ringförmige Dichtkante 23 der Hülse 22 ist einer Seite 25 der Drosselplatte 4 zugewandt. Außerdem weist der Nadelaufsatz 19 einen ringförmigen Absatz 26 mit einer Anlagefläche 27 auf, an der sich das Federelement 24 abstützt. Hierdurch ist das Federelement 24 einerseits an der Anlagefläche 27 des Nadelaufsatzes 19 und andererseits an der Hülse 22 abgestützt. Das Federelement 24 beaufschlagt hierdurch die Hülse 22 gegen die Drosselplatte 4.In the cylindrical recess 6 the washer 5 are also a sleeve 22 that has a sealing edge 23 has, and a spring element 24 arranged. The annular sealing edge 23 the sleeve 22 is one page 25 the throttle plate 4 facing. In addition, the needle attachment 19 an annular heel 26 with a contact surface 27 on, at which the spring element 24 supported. This is the spring element 24 on the one hand on the contact surface 27 of the needle attachment 19 and on the other hand on the sleeve 22 supported. The spring element 24 thereby acts on the sleeve 22 against the throttle plate 4 ,
Der Nadelaufsatz 19 weist eine zylindermantelförmige Außenfläche 30 auf, an der die Hülse 22 geführt ist. Hierdurch ist die Hülse 22 bezüglich der Achse 16 der Düsennadel 15 ausgerichtet.The needle attachment 19 has a cylindrical outer surface 30 on, on the sleeve 22 is guided. This is the sleeve 22 with respect to the axis 16 the nozzle needle 15 aligned.
Die Düsennadel 15 weist eine dichtsitzferne Begrenzungsfläche 31 auf, die der Seite 25 der Drosselplatte 4 zugewandt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die dichtsitzferne Begrenzungsfläche 31 vollständig an dem Nadelaufsatz 19 ausgebildet. Innerhalb der Hülse 22 ist zwischen der dichtsitzfernen Begrenzungsfläche 31 der Düsennadel 15 und der Seite 25 der Drosselplatte 4 ein Steuerraum 32 gebildet. Über die Hülse 22 ist der Steuerraum 32 hierbei von einem Brennstoffraum 33 im Innenraum 13 getrennt.The nozzle needle 15 has a sealing seat remote boundary surface 31 on that side 25 the throttle plate 4 is facing. In this embodiment, the sealing seat remote boundary surface 31 completely on the needle attachment 19 educated. Inside the sleeve 22 is between the sealing surface remote boundary surface 31 the nozzle needle 15 and the page 25 the throttle plate 4 a control room 32 educated. About the sleeve 22 is the control room 32 this from a fuel room 33 in the interior 13 separated.
Die Drosselplatte 4 weist eine Zulaufdrossel 34 auf, die von einem Hochdruckkanal abzweigt und in den Steuerraum 32 führt. Über die Zulaufdrossel 34 wird der Steuerraum 32 mit unter hohem Druck stehenden Brennstoff befüllt. Außerdem weist die Drosselplatte 4 eine Ablaufdrossel 35 auf, die von einem nicht dargestellten Steuerventil steuerbar ist.The throttle plate 4 has an inlet throttle 34 on, which branches off from a high-pressure channel and into the control room 32 leads. About the inlet throttle 34 becomes the control room 32 filled with high pressure fuel. In addition, the throttle plate 4 an outlet throttle 35 on, which is controllable by a control valve, not shown.
Hierdurch kann entsprechend einem Steuersignal ein Abfluss von Brennstoff aus dem Steuerraum 32 über die Ablaufdrossel 35 erzielt oder unterbrochen werden. Außerdem ist in diesem Ausführungsbeispiel eine Bohrung 36 in der Drosselplatte 4 ausgestaltet, die als Bypass oder Fülldrossel dient. Über die Bohrung 36 kann ein nicht dargestellter Ventilraum des Steuerventils befüllt werden, so dass ein Brennstoffzustrom in den Steuerraum 32 beschleunigt ist.In this way, according to a control signal, an outflow of fuel from the control room 32 over the outlet throttle 35 be achieved or interrupted. In addition, in this embodiment, a bore 36 in the throttle plate 4 configured, which serves as a bypass or Fülldrossel. About the hole 36 a non-illustrated valve space of the control valve can be filled, so that a fuel flow into the control room 32 is accelerated.
Durch die dichtsitzferne Begrenzungsfläche 31 ist eine axial wirksame Querschnittsfläche 37 der Begrenzungsfläche 31 gegeben. Die axial wirksame Querschnittsfläche 37 ergibt sich hierbei als Projektion der dichtsitzfernen Begrenzungsfläche 31 auf eine Ebene, die senkrecht zu der Achse 16 orientiert ist. Ein Produkt des Drucks des Brennstoffs im Steuerraum 32 mit der axial wirksamen Querschnittsfläche 37 ergibt eine in einer Richtung 38 wirkende Kraft 39, die parallel zu der Achse 16 ist.Due to the sealing surface remote limiting surface 31 is an axially effective cross-sectional area 37 the boundary surface 31 given. The axially effective cross-sectional area 37 results here as a projection of the sealing seat remote boundary surface 31 on a plane perpendicular to the axis 16 is oriented. A product of the pressure of the fuel in the control room 32 with the axially effective cross-sectional area 37 results in one direction 38 Acting force 39 parallel to the axis 16 is.
Eine Außenfläche 40 des Ventilschließkörper 17 gibt eine axial wirksame Querschnittsfläche 41 des Ventilschließkörpers 17 vor. Die axial wirksame Querschnittsfläche 41 ergibt sich hierbei aus einer Projektion der Außenfläche 40 des Ventilschließkörpers 17 auf eine Ebene, die senkrecht zu der Achse 16 orientiert ist. Auf Grund des Drucks des Brennstoffs im Brennstoffraum 33, der an der Außenfläche 40 des Ventilschließkörpers 17 angreift, ergibt sich eine Kraft 42, die entgegen der Richtung 38 orientiert ist. Die Kraft 42 hängt vom momentanen Öffnungszustand der Düsennadel 15 ab.An outer surface 40 of the valve closing body 17 gives an axially effective cross-sectional area 41 of the valve closing body 17 in front. The axially effective cross-sectional area 41 this results from a projection of the outer surface 40 of the valve closing body 17 on a plane perpendicular to the axis 16 is oriented. Due to the pressure of the fuel in the fuel chamber 33 standing on the outside surface 40 of the valve closing body 17 attacks, results in a force 42 that are contrary to the direction 38 is oriented. The power 42 depends on the current opening state of the nozzle needle 15 from.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Richtung 38 eine Schließrichtung 38. Die Kraft 39 wirkt in Schließrichtung 38, während die Kraft 42 entgegen der Schließrichtung 38 und somit in Öffnungsrichtung wirkt.In this embodiment, the direction 38 a closing direction 38 , The power 39 acts in the closing direction 38 while the force 42 against the closing direction 38 and thus acts in the opening direction.
Sowohl die Schließkraft 38 als auch eine Öffnungskraft 44 auf die Düsennadel 15, die die Kraft 42 umfasst, greifen direkt in Form von hydraulischen Kräften an der Düsennadel 15 an. Die Schließkraft 39 entsteht durch die Wirkung des Steuerraumdrucks auf die Begrenzungsfläche 31 der Düsennadel 15. Die Öffnungskraft 44 entsteht durch die Wirkung des Drucks im Brennstoffraum 33 auf die Ringfläche, die sich zwischen der Querschnittsfläche 37 und einer Kreisfläche am Dichtsitz 43 ergibt, wenn die Düsennadel 15 geschlossen ist. Bei geöffneter Düsennadel 15 wirkt zusätzlich das Druckfeld unterhalb des Düsennadelsitzes 43 auf die vom Düsensitzdurchmesser umschlossene Fläche.Both the closing force 38 as well as an opening force 44 on the nozzle needle 15 that the force 42 includes, engage directly in the form of hydraulic forces on the nozzle needle 15 at. The closing force 39 created by the effect of the control chamber pressure on the boundary surface 31 the nozzle needle 15 , The opening force 44 created by the effect of pressure in the fuel chamber 33 on the ring surface, extending between the cross-sectional area 37 and a circular area at the sealing seat 43 results when the nozzle needle 15 closed is. When the nozzle needle is open 15 In addition, the pressure field below the nozzle needle seat acts 43 on the area enclosed by the nozzle seat diameter.
Deshalb ist die auf die Düsennadel 15 wirkende Öffnungskraft 44, die die Kraft 42 umfasst, abhängig vom Öffnungszustand des Dichtsitzes 43 zwischen dem Ventilschließkörper 17 und der Ventilsitzfläche 10. Die kleinste Öffnungskraft 44 tritt bei geschlossenem Dichtsitz 43 beziehungsweise bei Düsen mit kleiner Sitzwinkeldifferenz bei sehr kleinem Düsennadelhub auf, während die größte Öffnungskraft 44 bei voll entdrosseltem Dichtsitz 43, also bei geöffneter Düsennadel 15 erreicht wird. Der Verlauf der Öffnungskraft 44 als Funktion des Düsennadelhubs ist insbesondere bei kleinem Nadelhub stark von der Feingeometrie des Düsensitzes an der Ventilsitzfläche 10 abhängig. Das bedeutet aber auch, dass dieser Verlauf sich durch vergleichsweise geringen Verschleiß im Bereich des Düsensitzes an der Ventilsitzfläche 10 verändert. Gerade dieser Verlauf der Öffnungskraft 44 als Funktion des Nadelhubs beeinflusst aber das Kennfeld des Brennstoffeinspritzventils 1 und damit die Einspritzmenge stark. Insbesondere gilt dies bei kleinen oder mittleren Einspritzmengen.That's why it's on the nozzle needle 15 acting opening force 44 that the force 42 includes, depending on the opening state of the sealing seat 43 between the valve closing body 17 and the valve seat surface 10 , The smallest opening force 44 occurs when the sealing seat is closed 43 or in the case of nozzles with small seat angle difference with a very small nozzle needle lift, while the greatest opening force 44 with fully de-throttled sealing seat 43 , so with open nozzle needle 15 is reached. The course of the opening force 44 As a function of the nozzle needle stroke, the fine geometry of the nozzle seat against the valve seat surface is particularly strong in the case of a small needle stroke 10 dependent. However, this also means that this course is characterized by comparatively low wear in the region of the nozzle seat on the valve seat surface 10 changed. Especially this course of opening force 44 but as a function of the needle stroke affects the map of the fuel injector 1 and thus the injection quantity strong. This applies in particular to small or medium injection quantities.
Je größer das Verhältnis zwischen maximaler und minimaler Öffnungskraft 44 ist, desto empfindlicher reagiert die Einspritzmenge eines Injektors auf Änderungen des Verlaufs der Öffnungskraft 44 als Funktion des Nadelhubs. Eine diesbezüglich absolut unempfindliche Düse wäre theoretisch erreicht, wenn die maximale und die minimale Öffnungskraft 44 identisch wären und sich folglich die Öffnungskraft 44 als Funktion des Nadelhubs gar nicht verändert, das heißt konstant ist.The larger the ratio between maximum and minimum opening force 44 is, the more sensitive the injection quantity of an injector to changes in the course of the opening force 44 as a function of the needle stroke. An absolutely insensitive nozzle in this respect would theoretically be achieved if the maximum and the minimum opening force 44 identical and thus the opening force 44 as a function of the needle stroke not changed, that is constant.
Das Verhältnis zwischen maximaler und minimaler Öffnungskraft wird um so kleiner, je kleiner der Sitzdurchmesser 45 im Verhältnis zum Durchmesser des Steuerraums ist beziehungsweise je kleiner die durch den Sitzdurchmesser 45 am Dichtsitz 43 vorgegebene Fläche im Verhältnis zur axial wirksamen Querschnittsfläche 37 ist. Theoretisch lässt sich das Verhältnis zwischen der maximalen und der minimalen Öffnungskraft 44 an eins annähern, indem der Sitzdurchmesser 45 der Düse gegen Null verkleinert wird und/oder indem der Steuerraumdurchmesser beziehungsweise die Querschnittsfläche 37 gegen Unendlich vergrößert werden. In der Praxis sind einem solchen Vorgehen aber enge Grenzen gesetzt.The ratio between maximum and minimum opening force is the smaller, the smaller the seat diameter 45 in relation to the diameter of the control chamber or the smaller is the seat diameter 45 at the sealing seat 43 given area in relation to the axially effective cross-sectional area 37 is. Theoretically, the ratio between the maximum and the minimum opening force can be determined 44 approach one by the seat diameter 45 the nozzle is reduced to zero and / or by the control chamber diameter or the cross-sectional area 37 be increased to infinity. In practice, however, such a procedure has narrow limits.
Da sich die Düsennadel 15 im geschlossenen Zustand auf der Ringfläche zwischen dem Sitzdurchmesser 45 und einem Sacklochdurchmesser abstützt, bewirkt jede Verringerung des Sitzdurchmesser 45 sofort eine Erhöhung der Flächenpressung zwischen der Düsennadel 15 und dem Düsenkörper 2 an der Ventilsitzfläche 10 im geschlossenen. Zustand und damit ein erhöhtes Verschleißrisiko für den Düsensitz. Eine Erhöhung des Steuerraumdurchmessers beziehungsweise einer Vergrößerung, der Querschnittsfläche 37 sind aus Bauraum- und Festigkeitsgründen Grenzen gesetzt. Durch die ringförmige Zwischenscheibe 5 ist allerdings eine gewisse Vergrößerung des Steuerraumdurchmessers beziehungsweise der Querschnittsfläche 37 möglich. Der Öffnungsquerschnitt 12 des Düsenkörpers 2 ist durch die Festigkeitsanforderungen begrenzt. Der Öffnungsquerschnitt 11 der ringförmigen Zwischenscheibe 5 kann demgegenüber vergrößert werden. Hierbei sind die Hülse 22, das Federelement 24 und der Nadelaufsatz 19 in vorteilhafter Weise zumindest im Wesentlichen innerhalb des relativ großen Öffnungsquerschnitts 11 untergebracht. Hierbei kann der Durchmesser des nadelförmigen Grundkörpers 18 gegenüber dem Durchmesser des Nadelaufsatzes 19 relativ klein sein, so dass insbesondere ein konventioneller Nadeldurchmesser für den nadelförmigen Grundkörper 18 gewählt werden kann. Hierdurch kann auf bestehende konstruktive Auslegungen bei der Herstellung des nadelförmigen Grundkörpers 18 zurückgegriffen werden.Because the nozzle needle 15 in the closed state on the annular surface between the seat diameter 45 and a blind hole diameter, causes any reduction in the seat diameter 45 Immediately increase the surface pressure between the nozzle needle 15 and the nozzle body 2 on the valve seat surface 10 in the closed. Condition and thus an increased risk of wear for the nozzle seat. An increase in the control chamber diameter or an enlargement, the cross-sectional area 37 are set for space and strength reasons limits. Through the annular washer 5 However, a certain increase in the control room diameter or the cross-sectional area 37 possible. The opening cross-section 12 of the nozzle body 2 is limited by the strength requirements. The opening cross-section 11 the annular washer 5 can be increased in contrast. Here are the sleeve 22 , the spring element 24 and the needle attachment 19 advantageously at least substantially within the relatively large opening cross-section 11 accommodated. Here, the diameter of the needle-shaped base body 18 opposite the diameter of the needle attachment 19 be relatively small, so that in particular a conventional needle diameter for the needle-shaped body 18 can be chosen. This can be based on existing constructive interpretations in the manufacture of the needle-shaped body 18 be resorted to.
Somit kann die Robustheit der Einspritzmenge erhöht werden, wobei eine einfache Fertigung und eine Optimierung des Volumens des Brennstoffraums 33 möglich sind. Insbesondere kann das Volumen des Brennstoffraums 33 durch den vergrößerten Öffnungsquerschnitt 11, der größer als der Öffnungsquerschnitt 12 ist, vergrößert werden. Dieses zusätzliche Druckspeichervolumen oberhalb des Innenraums 13 des Düsenkörpers 2 ermöglicht einen fülligeren Einspritzverlauf und eine Absenkung der Amplitude von Druckschwingungen am Düsensitz.Thus, the robustness of the injection quantity can be increased, with a simple production and an optimization of the volume of the fuel space 33 possible are. In particular, the volume of the fuel space 33 through the enlarged opening cross-section 11 that is larger than the opening cross section 12 is to be enlarged. This extra accumulator volume above the interior 13 of the nozzle body 2 allows a fuller injection history and a reduction in the amplitude of pressure oscillations at the nozzle seat.
Vorteilhaft ist somit zum einen das Vorsehen der Zwischenscheibe 5 zwischen dem Düsenkörper 2 und der Drosselplatte 4, wobei die Zwischenscheibe 5 ein zusätzliches Hochdruckvolumen umschließt. Zum anderen sind das Anbringen des Nadelaufsatzes 19 oberhalb des nadelförmigen Grundkörpers 18 und eine feste Verbindung zwischen diesen von Vorteil. Die Hülse 22, die als Federteller 22 ausgestaltet sein kann, trennt den Steuerraum 32 vom Hochdruckvolumen und umschließt den Verband aus dem nadelförmigen Grundkörper 18 und dem Nadelaufsatz 19. Dadurch wird ein Steuerraumdurchmesser vergrößert. Speziell kann ein Steuerraumdurchmesser von mehr als 3,5 mm, insbesondere von mehr als 4,0 mm, oder ein noch größerer Steuerraumdurchmesser realisiert werden. Der Durchmesser des Nadelaufsatzes 19 im Bereich der Hülse 22 ist dementsprechend größer als der Durchmesser einer in diesem Ausführungsbeispiel im Nadelaufsatz 19 angeordneten Stirnfläche 50 (2) ausgeführt.The advantage is thus on the one hand, the provision of the washer 5 between the nozzle body 2 and the throttle plate 4 , where the washer 5 encloses an additional high pressure volume. On the other hand, attach the needle attachment 19 above the needle-shaped body 18 and a solid connection between these beneficial. The sleeve 22 as a spring plate 22 can be configured, separates the control room 32 from the high pressure volume and encloses the bandage from the needle-shaped body 18 and the needle attachment 19 , As a result, a control chamber diameter is increased. Specifically, a control chamber diameter of more than 3.5 mm, in particular more than 4.0 mm, or an even larger control chamber diameter can be realized. The diameter of the needle attachment 19 in the area of the sleeve 22 is accordingly larger than the diameter of a needle attachment in this embodiment 19 arranged face 50 ( 2 ).
Vorteilhaft ist es auch, dass die Federkraft des Federelements 24 über den Nadelaufsatz 19 in die Düsennadel 15 eingeleitet wird. Hierfür kann beispielsweise der Absatz 26 an dem Nadelaufsatz 19 vorgesehen sein. Möglich ist es allerdings auch, dass ein Ring oder dergleichen vorgesehen ist, der auf den Nadelaufsatz 19 aufgepresst wird, um die Anlagefläche 27 zu bilden. Solch ein Absatz kann aber auch durch eine auf den Nadelaufsatz 19 oder die Düsennadel 15 aufgepresste Hülse oder dergleichen realisiert werden.It is also advantageous that the spring force of the spring element 24 over the needle attachment 19 in the nozzle needle 15 is initiated. For this example, the paragraph 26 on the needle attachment 19 be provided. However, it is also possible that a ring or the like is provided, which on the needle attachment 19 is pressed to the contact surface 27 to build. But such a paragraph can also by a on the needle attachment 19 or the nozzle needle 15 pressed sleeve or the like can be realized.
2 zeigt den in 1 mit II bezeichneten. Ausschnitt eines Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Nadelaufsatz 19 als hülsenförmiger Nadelaufsatz 19 ausgestaltet. Der hülsenförmige Nadelaufsatz 19 ist auf das Ende 21 des nadelförmigen Grundkörpers 18 aufgeschoben, so dass der hülsenförmige Nadelaufsatz 19 das Ende 21 des nadelförmigen Grundkörper 18 umschließt. Außerdem ist eine Schweißnaht 20 vorgesehen, die den Nadelaufsatz 19 mit dem nadelförmigen Grundkörper 18 verbindet. Die Schweißnaht 20 ist als umlaufende Schweißnaht ausgestaltet und im Bereich der dichtsitzfernen Begrenzungsfläche 31 vorgesehen. Hierdurch ist ein Durchströmen von Brennstoff zwischen dem nadelförmigen Grundkörper 18 und dem Nadelaufsatz 19 verhindert. 2 shows the in 1 denoted by II. Detail of a fuel injection valve 1 according to a second embodiment. In this embodiment, the needle attachment 19 as a sleeve-shaped needle attachment 19 designed. The sleeve-shaped needle attachment 19 is on the end 21 of the acicular body 18 deferred so that the sleeve-shaped needle attachment 19 the end 21 of the acicular body 18 encloses. There is also a weld 20 provided the needle attachment 19 with the acicular body 18 combines. The weld 20 is designed as a circumferential weld and in the region of the sealing seat remote boundary surface 31 intended. This is a flow of fuel between the needle-shaped body 18 and the needle attachment 19 prevented.
Der hülsenförmige Nadelaufsatz 19 weist eine ringförmige Stirnfläche 51 auf. Die Stirnfläche 50 des nadelförmigen Grundkörpers 18 und die ringförmige Stirnfläche 51 des Nadelaufsatzes 19 bilden in diesem Ausführungsbeispiel die dichtsitzferne Begrenzungsfläche 31. Die dichtsitzferne Begrenzungsfläche 31 ist hierdurch teilweise an dem nadelförmigen Grundkörper 18 und teilweise an dem Nadelaufsatz 19 ausgestaltet.The sleeve-shaped needle attachment 19 has an annular end face 51 on. The face 50 of the acicular body 18 and the annular end face 51 of the needle attachment 19 Form in this embodiment, the sealing seat remote boundary surface 31 , The sealing area remote boundary surface 31 This is partly due to the needle-shaped body 18 and partly on the needle attachment 19 designed.
3 zeigt den in 2 dargestellten Ausschnitt eines Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem dritten Ausführungsbeispiel. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Nadelaufsatz 19 stumpf oberhalb des nadelförmigen Grundkörpers 18 angefügt. Die Fügestelle ist hier zumindest mit einer Schweißnaht 20 an der Kontaktstelle zwischen dem nadelförmigen Grundkörper 18 und dem Nadelaufsatz 19 realisiert. Auch eine Klebeverbindung oder Pressverbindung ist möglich. 3 shows the in 2 shown section of a fuel injection valve 1 according to a third embodiment. In this embodiment, the needle attachment 19 blunt above the needle-shaped body 18 added. The joint is here at least with a weld 20 at the contact point between the acicular base body 18 and the needle attachment 19 realized. Also an adhesive connection or press connection is possible.
Die größte Belastung an der Fügestelle tritt auf, wenn der nadelförmige Grundkörper 18 bei minimaler Öffnungskraft 44 gerade aus dem Sitz abhebt. Dabei handelt es sich um eine Zugbelastung, die zu einer Ermüdung der Fügestelle führen kann. Die Belastung kann klein gehalten werden, indem ein Querschnitt 52 beziehungsweise Durchmesser möglichst groß gewählt wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt 42 im Bereich der Fügestelle durch die Schweißnaht 20 größer gewählt als die Querschnittsfläche 41 im übrigen Bereich bis zu dem Ventilschließkörper 17 des nadelförmigen Grundkörpers 18. Da in diesem Bereich nicht noch zusätzlich die Hülse 22 untergebracht werden muss, ist auch ein ausreichender Brennstofffluss in Bezug auf den Öffnungsquerschnitt 12 der Ausnehmung 7 gewährleistet. Somit ist es vorteilhaft, dass der Querschnitt 52 des nadelförmigen Grundkörpers 18 im Bereich der Fügestelle 20 vergrößert ist.The largest load on the joint occurs when the needle-shaped body 18 with minimal opening force 44 just lift off the seat. This is a tensile load that can lead to fatigue of the joint. The load can be kept small by a cross section 52 or diameter is chosen as large as possible. In this embodiment, the cross section 42 in the area of the joint through the weld 20 chosen larger than the cross-sectional area 41 in the remaining area up to the valve closing body 17 of the acicular body 18 , Because in this area not additionally the sleeve 22 must be accommodated, is also a sufficient fuel flow in relation to the opening cross-section 12 the recess 7 guaranteed. Thus, it is advantageous that the cross section 52 of the acicular body 18 in the area of the joint 20 is enlarged.
4 zeigt den in 2 dargestellten Ausschnitt eines Brennstoffeinspritzventils 1 entsprechend einem vierten Ausführungsbeispiel. In diesem. Ausführungsbeispiel ist der Nadelaufsatz 19 als hülsenförmiger Nadelaufsatz 19 ausgestaltet. Außerdem ist der nadelförmige Grundkörper 18 an seinem. Ende 21 mit einem größeren Durchmesser ausgestaltet. Dadurch vergrößert sich die Querschnittsfläche auf den Querschnitt 52. Hierdurch wird die Zugbelastung an der Schweißnaht 20 reduziert. Diese Verringerung der maximalen Zugbelastung der Fügestelle 20 zwischen dem nadelförmigen Grundkörper 18 und dem Nadelaufsatz 19 kann so ausgestaltet werden, dass im Bereich der Ausnehmung 7 des Düsenkörpers 2 der reduzierte Querschnitt 41 erreicht ist. 4 shows the in 2 shown section of a fuel injection valve 1 according to a fourth embodiment. In this. Embodiment is the needle attachment 19 as a sleeve-shaped needle attachment 19 designed. In addition, the acicular body is 18 at his. The End 21 designed with a larger diameter. As a result, the cross-sectional area increases to the cross section 52 , As a result, the tensile stress on the weld 20 reduced. This reduction in the maximum tensile load of the joint 20 between the needle-shaped main body 18 and the needle attachment 19 can be designed so that in the region of the recess 7 of the nozzle body 2 the reduced cross section 41 is reached.
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]
