DE102010064050A1

DE102010064050A1 - Fuel injector with hydraulically damped control valve

Info

Publication number: DE102010064050A1
Application number: DE201010064050
Authority: DE
Inventors: Dietmar Uhlmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2010-12-23
Filing date: 2010-12-23
Publication date: 2012-06-28
Also published as: WO2012084939A1

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil mit einem Gehäuse (1), in dem ein Steuerraum (37) ausgebildet ist, der über ein Steuerventil (15) mit einem Leckölraum (12) im Kraftstoffeinspritzventil verbindbar ist, wobei das Steuerventil (15) einen Steuerventilkolben (20) mit einer im wesentlichen konischen Ventildichtlben (20) mit einem Steuerventilsitz (52) zusammenwirkt. Zwischen dem Steuerventilsitz (52) und der Ventildichtfläche (50) des Steuerventilkolbens (20) ein Dämpfungsspalt (55) ausgebildet ist, der das Aufsetzen des Steuerventilkolbens (20) auf der Ventildichtfläche (50) dämpft.Fuel injection valve with a housing (1), in which a control chamber (37) is formed, which can be connected via a control valve (15) to a leakage oil chamber (12) in the fuel injection valve, the control valve (15) having a control valve piston (20) with a essential conical valve seal (20) cooperates with a control valve seat (52). Between the control valve seat (52) and the valve sealing surface (50) of the control valve piston (20), a damping gap (55) is formed, which dampens the placement of the control valve piston (20) on the valve sealing surface (50).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, wie es beispielsweise zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer schnelllaufenden, selbstzündenden Brennkraftmaschine verwendet wird.The invention relates to a fuel injection valve, as used for example for the injection of fuel into a combustion chamber of a high-speed, self-igniting internal combustion engine.

Stand der TechnikState of the art

Zur Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine sind seit längerem sogenannte Common Rail Systeme bekannt. Dabei wird Kraftstoff durch eine Pumpe auf einen hohen Druck verdichtet, meist zwischen 500 und 2000 bar, und dieser Kraftstoff in einem sogenannten Rail gespeichert und vorgehalten. Von diesem Rail geht für jeden Brennraum der Brennkraftmaschinen eine Hochdruckleitung ab, die das Rail mit jeweils einem, in den Brennraum ragenden Kraftstoffeinspritzventil verbindet, durch welches der verdichtete Kraftstoff getaktet eingespritzt wird.For the injection of fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine so-called common rail systems have long been known. In this case, fuel is compressed by a pump to a high pressure, usually between 500 and 2000 bar, and this fuel stored in a so-called rail and kept. From this rail is for each combustion chamber of the internal combustion engine from a high-pressure line, which connects the rail, each with a projecting into the combustion chamber fuel injection valve, through which the compressed fuel is injected clocked.

Die Einspritzung von Kraftstoff mit dem Kraftstoffeinspritzventil wird dabei durch eine Düsennadel gesteuert, die längsbeweglich im Kraftstoffeinspritzventil angeordnet ist und den Zufluss von verdichtetem Kraftstoff zu einer oder zu mehreren Einspritzöffnungen steuert. Die Düsennadel wird dabei hydraulisch bewegt, das heißt, es ist ein Steuerraum vorhanden, in dem mittels eines Steuerventils ein wechselnder Kraftstoffdruck einstellbar ist und der eine Schließkraft auf die Düsennadel ausübt. Dazu wird der Steuerraum zum gewünschten Einspritzzeitpunkt mit einem Niederdruckraum verbunden, so dass der Kraftstoffdruck dort abnimmt und sich die Düsennadel in ihre Öffnungsstellung bewegt und so die Einspritzöffnungen freigibt.The injection of fuel with the fuel injection valve is thereby controlled by a nozzle needle, which is arranged longitudinally movable in the fuel injection valve and controls the inflow of compressed fuel to one or more injection openings. The nozzle needle is moved hydraulically, that is, there is a control chamber in which by means of a control valve, an alternating fuel pressure is adjustable and exerts a closing force on the nozzle needle. For this purpose, the control chamber is connected to the desired injection time with a low-pressure chamber, so that the fuel pressure decreases there and moves the nozzle needle in its open position, thus releasing the injection ports.

Aus der DE 10 2008 001 330 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, das nach dem oben beschriebenen Prinzip arbeitet. Das Steuerventil ist dabei folgendermaßen aufgebaut: In einem Steuerventilraum ist ein Steuerventilkolben ausgebildet, der einen Schaftteil und ein im Wesentlichen kegelstumpfförmiges Kopfteil aufweist, an dem eine Ventildichtfläche ausgebildet ist. Diese Ventildichtfläche wirkt mit einem Steuerventilsitz zusammen und öffnet oder verschließt so die Verbindung des Steuerventilraums mit einem Niederdruckraum innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils. Da der Steuerventilraum mit einem Steuerraum verbunden ist, dessen Kraftstoffdruck zumindest mittelbar auf die Ventilnadel wirkt und eine Schließkraft auf diese ausübt, kann so mittels des Steuerventils der Kraftstoffdruck im Steuerraum und damit die Schließkraft auf die Ventilnadel gesteuert werden.From the DE 10 2008 001 330 A1 a fuel injection valve is known which operates according to the principle described above. The control valve is constructed as follows: In a control valve chamber, a control valve piston is formed, which has a shaft portion and a substantially frusto-conical head portion on which a valve sealing surface is formed. This valve sealing surface cooperates with a control valve seat and thus opens or closes the connection of the control valve chamber with a low-pressure space within the fuel injection valve. Since the control valve chamber is connected to a control chamber whose fuel pressure acts at least indirectly on the valve needle and exerts a closing force on it, the fuel pressure in the control chamber and thus the closing force on the valve needle can be controlled by means of the control valve.

Das bekannte Steuerventil muss mit hoher Geschwindigkeit schalten, da die gesamte Kraftstoffeinspritzung in der Regel nur wenige Millisekunden andauert und zumeist noch in mehrere Teileinspritzungen unterteilt ist, zwischen denen das Kraftstoffeinspritzventil und damit auch das Steuerventil geschlossen und wieder geöffnet werden muss. Dies ist nur möglich, indem der Steuerventilkolben mit hoher Geschwindigkeit bewegt wird, wozu wiederum hohe Kräfte notwendig sind. Beim Schließen des Steuerventils setzt der Steuerventilkolben deshalb mit hoher Geschwindigkeit auf dem Steuerventilsitz auf, wodurch sich am Steuerventilsitz und an der Ventildichtfläche Verschleiß einstellt, der die Funktion des Steuerventils im Laufe der Zeit beeinträchtigen kann.The known control valve must switch at high speed, since the total fuel injection usually lasts only a few milliseconds and is usually divided into several partial injections, between which the fuel injection valve and thus the control valve must be closed and reopened. This is only possible by the control valve piston is moved at high speed, which in turn high forces are necessary. Therefore, when the control valve is closed, the control valve piston is seated at high speed on the control valve seat, causing wear to the control valve seat and valve sealing surface which may affect the operation of the control valve over time.

Zur Verminderung des Verschleißes ist unter anderem aus der WO 2010/116221 A1 bekannt, die Ventildichtfläche oder den Steuerventilsitz mit einer verschleißmindernden Beschichtung zu versehen, beispielsweise mit einer diamantartigen Kohlenstoffschicht. Dadurch lässt sich der Verschleiß zwar wirksam mindern, jedoch ist das Aufbringen dieser Schicht teuer und darüber hinaus besteht immer die Gefahr, dass sich die Schicht im Laufe des Betriebs vom Untergrund löst und damit ihre verschleißmindernden Eigenschaften einbüßt.To reduce the wear is among other things from the WO 2010/116221 A1 known to provide the valve sealing surface or the control valve seat with a wear-reducing coating, for example with a diamond-like carbon layer. Although this effectively reduces the wear, the application of this layer is expensive and, in addition, there is always the risk that the layer will detach from the substrate during operation and thus lose its wear-reducing properties.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil weist zwischen der Ventildichtfläche und dem Steuerventilsitz einen Dämpfungsspalt auf. Beim Schließen des Steuerventils wird der zwischen dem Steuerventilsitz und der Ventildichtfläche befindliche Kraftstoff verdängt, bis der Steuerventilkolben auf dem Steuerventilsitz aufliegt und die Verbindung zwischen dem Steuerventilraum und dem Leckölraum verschließt. Durch die Ausbildung des Dämpfungsraums verbleibt zwischen den beiden Flächen ein Kraftstoffpolster, das beim Schließvorgang des Steuerventils nur allmählich verdrängt wird, so dass der Steuerventilkolben gedämpft auf dem Steuerventilsitz aufsetzt. Dies führt zu einem geringeren Verschleiß zwischen dem Steuerventilkolben und dem Steuerventilsitz und somit zu einer verlässlichen Funktion über die gesamte Lebensdauer des Steuerventils bzw. des Kraftstoffeinspritzventils.The fuel injection valve according to the invention has a damping gap between the valve sealing surface and the control valve seat. Upon closing of the control valve, the fuel between the control valve seat and the valve sealing surface is displaced until the control valve piston rests on the control valve seat and closes the connection between the control valve chamber and the leakage oil space. Due to the design of the damping chamber remains between the two surfaces of a fuel cushion, which is displaced only gradually during the closing operation of the control valve, so that the control valve piston dampens touches on the control valve seat. This leads to a lower wear between the control valve piston and the control valve seat and thus to a reliable function over the entire life of the control valve and the fuel injection valve.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes der Erfindung ist die Ventildichtfläche konkav nach innen gewölbt, während der gegenüberliegende Steuerventilsitz als gerade Kegelfläche ausgebildet ist, so dass zwischen dem Steuerventilsitz und der Ventildichtfläche der Dämpfungsspalt gebildet wird. Durch die Ausbildung der konkaven Wölbung ergibt sich ein Kraftstoffpolster, das beim Schließen des Steuerventils weitgehend in den Steuerventilraum als auch in den Leckölraum verdrängt wird, jedoch verbleibt Kraftstoff in dem durch die Wölbung gebildeten Dämpfungsspalt, so dass das Steuerventilglied gedämpft aufsetzt. Es kann auch vorgesehen sein, dass die Ventildichtfläche als gerade Kegelfläche und der Steuerventilsitz konkav gewölbt ausgebildet sind, wodurch sich ebenfalls ein Dämpfungsspalt bildet.In an advantageous embodiment of the article of the invention, the valve sealing surface is concavely curved inward, while the opposite control valve seat is formed as a straight conical surface, so that between the control valve seat and the valve sealing surface of the damping gap is formed. Due to the formation of the concave curvature results in a fuel cushion, which is largely displaced upon closing of the control valve in the control valve chamber and in the leakage oil space, but fuel remains in the damping gap formed by the curvature, so that the control valve member dampens touches. It can also be provided that the valve sealing surface are formed concave as a straight conical surface and the control valve seat, which also forms a damping gap.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ventildichtfläche mit einer konkaven Wölbung und der Steuerventilsitz mit einer konvexen Wölbung ausgebildet, so dass zwischen der Ventildichtfläche und dem Steuerventilsitz zwei ringförmige Dichtbereiche 60, 62 gebildet werden, die den Dämpfungsraum begrenzen. Durch die Ausbildung der konvex-konkaven Form wird der Kraftstoff effektiv aus dem Spalt zwischen der Ventildichtfläche und dem Steuerventilsitz verdrängt, um eine gute Dichtwirkung zu erzielen, jedoch wird trotzdem eine gute Dämpfungswirkung erzielt.In a further advantageous embodiment, the valve sealing surface is formed with a concave curvature and the control valve seat with a convex curvature, so that between the valve sealing surface and the control valve seat two annular sealing areas 60 . 62 are formed, which limit the damping chamber. By forming the convex-concave shape, the fuel is effectively displaced from the gap between the valve sealing surface and the control valve seat to achieve a good sealing effect, but nevertheless a good damping effect is achieved.

Um eine ausreichende Dämpfungswirkung zu erzielen, ohne die Funktionalität durch einen übergroßen Dämpfungsspalt zu beeinträchtigen, hat sich eine Höhe des Dämpfungsspaltes von 0,5 bis 2 μm als optimal erwiesen, vorzugsweise eine Höhe von 0,5 bis 1 μm.In order to achieve a sufficient damping effect, without impairing the functionality by an oversized damping gap, a height of the damping gap of 0.5 to 2 microns has been found to be optimal, preferably a height of 0.5 to 1 micron.

Zeichnungdrawing

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Es zeigenIn the drawing, an embodiment of the fuel injection valve according to the invention is shown. Show it

1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil, wobei nur die wesentlichen Komponenten dargestellt sind, 1 a longitudinal section through a fuel injection valve according to the invention, wherein only the essential components are shown,

2 eine Ausschnittsvergrößerung von 1 im Bereich des Steuerventils, 2 an excerpt from 1 in the area of the control valve,

3 eine Ausschnittsvergrößerung des mit III bezeichneten Ausschnitts von 2 und 3 an enlarged detail of the designated III section of 2 and

4 eine weitere Ausschnittsvergrößerung des mit IV bezeichneten Ausschnitts von 3. 4 a further enlarged detail of the designated IV section of 3 ,

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt dargestellt, wobei nur die wesentlichen Komponenten dargestellt sind. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Gehäuse 1 auf, das einen Haltekörper 3, einen Ventilkörper 4, eine Drosselplatte 5 und einen Düsenkörper 6 umfasst, die in dieser Reihenfolge aneinander anliegen und durch eine Spannmutter 8 gegeneinander gepresst werden. Im Düsenkörper 6 ist ein Druckraum 25 ausgebildet, in dem eine kolbenförmige Düsennadel 26 längsbewegbar angeordnet ist. Die Düsennadel 26 weist an ihrem brennraumseitigen Ende einen im Wesentlichen konischen Düsennadelsitz 28 auf, mit dem die Düsennadel 26 mit einem ebenfalls im Wesentlichen konischen Körpersitz 29 zusammenwirkt und dadurch einen Durchflussquerschnitt zwischen dem Druckraum 25 und mehreren Einspritzöffnungen 30 durch die Längsbewegung der Düsennadel 26 öffnet und schließt. Die Düsennadel 26 ist in einem mittleren Abschnitt des Druckraums 25 geführt, wobei der Kraftstofffluss durch den Druckraum 25 an der Düsennadel 26 vorbei in Richtung der Einspritzöffnungen 30 durch mehrere Anschliffe 32 an der Düsennadel 26 sicher gestellt ist.In 1 a fuel injection valve according to the invention is shown in longitudinal section, wherein only the essential components are shown. The fuel injection valve has a housing 1 on, that is a holding body 3 , a valve body 4 , a throttle plate 5 and a nozzle body 6 includes, which abut in this order to each other and by a clamping nut 8th be pressed against each other. In the nozzle body 6 is a pressure room 25 formed in which a piston-shaped nozzle needle 26 is arranged longitudinally movable. The nozzle needle 26 has at its combustion chamber end a substantially conical nozzle needle seat 28 on, with the nozzle needle 26 with a likewise essentially conical body seat 29 cooperates and thereby a flow area between the pressure chamber 25 and several injection ports 30 by the longitudinal movement of the nozzle needle 26 opens and closes. The nozzle needle 26 is in a middle section of the pressure chamber 25 guided, whereby the fuel flow through the pressure space 25 at the nozzle needle 26 over in the direction of the injection openings 30 by several cuts 32 at the nozzle needle 26 is ensured.

Die Düsennadel 26 ist an ihrem körpersitzabgewandten Ende in einer Führungshülse 35 geführt, wobei zwischen der Führungshülse 35 und einer an der Düsennadel 26 angeordneten Schulter 34 unter Zwischenlage eines Halterings 36 eine Feder 33 unter Druckvorspannung angeordnet, die die Düsennadel 26 in Richtung des Körpersitzes 29 beaufschlagt. Durch die Düsennadel 26, die Führungshülse 35 und die Drosselscheibe 5 wird ein Steuerraum 37 begrenzt, der über eine Zulaufdrossel 40 mit einem Hochdruckkanal 13 verbunden ist, im Haltekörper 3, dem Ventilkörper 4, der Drosselscheibe 5 und dem Düsenkörper 6 verläuft. Im Hochdruckkanal 13 wird stets Kraftstoff unter hohem Druck vorgehalten, der beispielsweise durch ein Rail eines Common-Rail-Systems zur Verfügung gestellt wird. Durch den Druck im Steuerraum 37 ergibt sich eine hydraulische Schließkraft auf die Düsennadel 26, die diese in Richtung des Körpersitzes 29 drückt und damit die Einspritzöffnungen 30 verschließt. Erst wenn sich der Druck im Steuerraum 37 deutlich unter den Druck im Hochdruckkanal 13 erniedrigt, wird die Düsennadel 26 durch die hydraulischen Kräfte im Druckraum 25 vom Körpersitz 29 wegbewegt.The nozzle needle 26 is at its body seat away from the end in a guide sleeve 35 guided, being between the guide sleeve 35 and one at the nozzle needle 26 arranged shoulder 34 with the interposition of a retaining ring 36 a feather 33 arranged under pressure bias, which is the nozzle needle 26 in the direction of the body seat 29 applied. Through the nozzle needle 26 , the guide sleeve 35 and the throttle disk 5 becomes a control room 37 limited, via an inlet throttle 40 with a high pressure channel 13 is connected in the holding body 3 , the valve body 4 , the throttle disk 5 and the nozzle body 6 runs. In the high pressure channel 13 Fuel is always maintained under high pressure, which is provided for example by a rail of a common rail system. By the pressure in the control room 37 This results in a hydraulic closing force on the nozzle needle 26 , these in the direction of the body seat 29 presses and thus the injection openings 30 closes. Only when the pressure in the control room 37 well below the pressure in the high-pressure channel 13 humiliates, the nozzle needle 26 by the hydraulic forces in the pressure chamber 25 from the body seat 29 moved away.

Die Steuerung des Kraftstoffdrucks im Steuerraum 37 geschieht durch ein Steuerventil 15, das im Ventilkörper 4 angeordnet ist. Das Steuerventil 15 weist einen Steuerventilraum 17 auf, der mit dem Steuerraum 37 über eine Ablaufdrossel 41 verbunden ist. Im Steuerventilraum 17 ist ein Steuerventilkolben 20 längsbeweglich angeordnet, der in einer Hülse 22 dicht geführt ist, wobei zwischen dem Steuerventilkolben 20 und der Hülse 22 eine Schließfeder 18 unter Druckvorspannung angeordnet ist, die den Steuerventilkolben 20 in Richtung eines im Ventilkörper 4 ausgebildeten Steuerventilsitzes 52 drückt. Der Steuerventilraum 17 ist je nach Stellung des Steuerventilkolbens 20 mit einem Leckölraum 12 verbunden oder von diesem getrennt, wobei der Leckölraum 12 im Haltekörper 3 ausgebildet ist und einen hydraulischen Koppler 10 aufnimmt, der mit dem Steuerventilkolben 20 verbunden ist. Über diesen hydraulischen Koppler 10 wird die Bewegung eines in der Zeichnung nicht dargestellten Piezoaktors auf den Steuerventilkolben 20 übertragen, so dass dieser gesteuert durch den Piezoaktor eine Längsbewegung im Steuerventilraum 17 ausführt. Neben der Verwendung des Piezoaktors ist es auch möglich, einen anderen elektrischen Aktor, etwa einen Magnetaktor zur Bewegung des Steuerkolbens 20 zu verwenden.The control of the fuel pressure in the control room 37 happens through a control valve 15 that in the valve body 4 is arranged. The control valve 15 has a control valve room 17 up, with the control room 37 via an outlet throttle 41 connected is. In the control valve room 17 is a control valve piston 20 arranged longitudinally movable in a sleeve 22 is tightly guided, being between the control valve piston 20 and the sleeve 22 a closing spring 18 is arranged under pressure bias, which the control valve piston 20 in the direction of one in the valve body 4 trained control valve seat 52 suppressed. The control valve room 17 is depending on the position of the control valve piston 20 with a leakage oil room 12 connected or disconnected from it, the leakage oil space 12 in the holding body 3 is formed and a hydraulic coupler 10 receives, with the control valve piston 20 connected is. About this hydraulic coupler 10 is the movement of a piezoelectric actuator, not shown in the drawing on the control valve piston 20 transferred, so that this controlled by the piezoelectric actuator longitudinal movement in the control valve chamber 17 performs. In addition to the use of the piezoelectric actuator, it is also possible to use a another electric actuator, such as a magnetic actuator for moving the control piston 20 to use.

In 2 ist eine Vergrößerung des Steuerventils 15 aus 1 dargestellt. Der Steuerventilkolben 20 weist einen Schaft 120 mit einer Längsachse 21 auf, der in der Hülse 22 geführt ist. An dem der Drosselplatte 5 abgewandten Ende weist der Steuerventilkolben ein Kopfteil 220 auf, so dass eine im Wesentlichen konische Ventildichtfläche 50 gebildet wird, mit der der Steuerventilkolben 20 mit einem Steuerventilsitz 52 zusammenwirkt und dadurch die Verbindung zwischen dem Steuerventilraum 17 und dem Leckölraum 12 durch seine Längsbewegung öffnet oder schließt. Der mit III bezeichnete Ausschnitt von 2 ist in 3 nochmals vergrößert dargestellt. Um den Zwischenraum zwischen dem Steuerventilkolben 20 und der Hülse 22 drucklos zu halten, ist in der Drosselscheibe 5 ein Rücklauf 43 vorgesehen. Nur wenn dieser Zwischenraum drucklos ist, heben sich die hydraulischen Kräfte auf den Steuerventilkolben 20 weitgehend auf, wenn der Steuerventilkolben 20 in seiner Schließstellung am Steuerventilsitz 52 ist.In 2 is an enlargement of the control valve 15 out 1 shown. The control valve piston 20 has a shaft 120 with a longitudinal axis 21 in the sleeve 22 is guided. At the throttle plate 5 opposite end, the control valve piston has a head part 220 on, leaving a substantially conical valve sealing surface 50 is formed, with the control valve piston 20 with a control valve seat 52 interacts and thereby the connection between the control valve room 17 and the leak oil room 12 opens or closes by its longitudinal movement. The section marked III 2 is in 3 shown enlarged again. To the space between the control valve piston 20 and the sleeve 22 is depressurized, is in the throttle plate 5 a return 43 intended. Only when this space is depressurized, the hydraulic forces lift on the control valve piston 20 largely on when the control valve piston 20 in its closed position on the control valve seat 52 is.

Die Bewegung des Steuerventilkolbens 20 im Steuerventilraum 17 geschieht durch die Aktivierung des Piezoaktors, wodurch der Steuerventilkolben 20 in Richtung der Drosselscheibe 5 bewegt wird und mit seiner Ventildichtfläche 50 vom Steuerventilsitz 52 abhebt. Dadurch wird zwischen dem Steuerventilsitz 52 und der Ventildichtfläche 50 ein Spalt aufgesteuert, durch den der Steuerventilraum 17 mit dem Leckölraum 12 verbunden wird, so dass der Druck im Steuerventilraum 17 sehr rasch abfällt. Wegen der Verbindung des Steuerventilraums 17 mit dem Steuerraum 37 über die Ablaufdrossel 41 fällt auch im Steuerraum 37 der Kraftstoffdruck ab, wobei die Zulaufdrossel 40 und die Ablaufdrossel 41 so aufeinander abgestimmt sind, dass bei geöffnetem Steuerventil 15 mehr Kraftstoff über die Ablaufdrossel 41 in den Leckölraum 12 abfließt als über die Zulaufdrossel 40 zufließen kann. Durch die Erniedrigung des Kraftstoffdrucks im Steuerraum 37 öffnet die Düsennadel 26, und Kraftstoff wird durch die Einspritzöffnungen 30 ausgespritzt. Wird das Steuerventil 15 wieder geschlossen, so baut sich im Steuerventilraum 17 und im Steuerraum 37 erneut der hohe Kraftstoffdruck des Hochdruckkanals 13 auf, worauf die Düsennadel 26 die Einspritzöffnungen 30 wieder verschließt.The movement of the control valve piston 20 in the control valve room 17 happens through the activation of the piezoelectric actuator, whereby the control valve piston 20 in the direction of the throttle plate 5 is moved and with its valve sealing surface 50 from the control valve seat 52 takes off. This will place between the control valve seat 52 and the valve sealing surface 50 opened a gap through which the control valve chamber 17 with the leakage oil room 12 is connected, so that the pressure in the control valve room 17 drops very quickly. Because of the connection of the control valve room 17 with the control room 37 over the outlet throttle 41 also falls in the control room 37 the fuel pressure decreases, with the inlet throttle 40 and the outlet throttle 41 are coordinated so that when the control valve is open 15 more fuel via the outlet throttle 41 in the leak oil room 12 flows as over the inlet throttle 40 can flow. By lowering the fuel pressure in the control room 37 opens the nozzle needle 26 , and fuel gets through the injection ports 30 spouted. Will the control valve 15 closed again, so it builds in the control valve room 17 and in the control room 37 again the high fuel pressure of the high pressure channel 13 on what the nozzle needle 26 the injection openings 30 closes again.

In 4 ist eine weitere Ausschnittsvergrößerung des mit IV bezeichneten Ausschnitts von 3 dargestellt. Die Ventildichtfläche 50 am Steuerventilkolben 20 ist konkav gewölbt und zeigt im Querschnitt betrachtet – wie hier dargestellt – einen Rundungsradius R_d. Der gegenüber liegende Steuerventilsitz 52 ist hingegen konvex gewölbt, wobei sich im Querschnitt betrachtet ein Rundungsradius R_s ergibt. Hierbei ist R_d kleiner als R_s, so dass sich ein ersten Dichtbereich 60 und ein zweiter Dichtbereich 62 ergeben, die beide kreisförmig sind und an denen der Steuerventilkolben 20 auf dem Steuerventilsitz 52 aufliegt. Durch die konvexe bzw. konkave Wölbung von Steuerventilsitz 52 und Ventildichtfläche 50 wird ein Drosselspalt 55 gebildet, der auch bei geschlossenem Steuerventil 15 immer mit Kraftstoff gefüllt bleibt. Beim Schließen des Steuerventils 15 bewegt sich der Steuerventilkolben 20 auf den Steuerventilsitz 52 zu und verdrängt den dazwischen liegenden Kraftstoff in den Steuerventilraum 17 bzw. in den Leckölraum 12. Die größte Annäherung zwischen dem Steuerventilkolben 20 und dem Steuerventilsitz 52 wird im Bereich der beiden Dichtbereiche 60, 62 erreicht, während sich noch eine Kraftstoffmenge – begrenzt durch die beiden Dichtbereiche 60, 62 – zwischen dem Steuerventilsitz 52 und der Ventildichtfläche 50 befindet. Dieser Kraftstoff muss nun durch die immer enger werdenden Spalte bei den Dichtbereichen 60, 62 verdrängt werden, so dass der Druck im Dämpfungsspalt 55 ansteigt und die Bewegung des Steuerventilkolbens 20 etwas abbremst, so dass dieser gedämpft auf dem Steuerventilsitz 52 aufsetzt. Da auf diese Weise ein hartes Aufsetzen auf dem Steuerventilsitz 52 vermieden wird, verschleißt der Steuerventilkolben 20 weniger stark und behält seine Funktionalität über einen wesentlich größeren Zeitraum als ohne eine solche Dämpfungsfunktion.In 4 is a further detail enlargement of the section designated by IV of 3 shown. The valve sealing surface 50 on the control valve piston 20 is concavely curved and shows in cross-section - as shown here - a rounding radius R _d . The opposite control valve seat 52 on the other hand, it is convexly curved, with a rounding radius R _s being considered in cross-section. Here, R _{d is} smaller than R _s , so that there is a first sealing area 60 and a second sealing area 62 arise, both of which are circular and where the control valve piston 20 on the control valve seat 52 rests. Due to the convex or concave curvature of control valve seat 52 and valve sealing surface 50 becomes a throttle gap 55 formed, which also with closed control valve 15 always filled with fuel. When closing the control valve 15 the control valve piston moves 20 on the control valve seat 52 to and displaces the intermediate fuel in the control valve chamber 17 or in the leakage oil space 12 , The closest approach between the control valve piston 20 and the control valve seat 52 is in the range of the two sealing areas 60 . 62 reached, while still a fuel quantity - limited by the two sealing areas 60 . 62 - between the control valve seat 52 and the valve sealing surface 50 located. This fuel now has to pass through the increasingly narrow gaps in the sealing areas 60 . 62 be displaced so that the pressure in the damping gap 55 increases and the movement of the control valve piston 20 slowing down a bit so that this muffled on the control valve seat 52 touches down. Because in this way a hard touchdown on the control valve seat 52 is avoided, wears the control valve piston 20 less strong and retains its functionality over a much longer period of time than without such a damping function.

Neben der Ausbildung von Ventildichtfläche 50 und Steuerventilsitz 52 wie in 4 dargestellt kann es auch vorgesehen sein, nur die Ventildichtfläche 50 konkav zu wölben, während der Steuerventilsitz 52 als gerade Kegelfläche ausgebildet ist. Die Dämpfungswirkung tritt auch in diesem Fall ein und bietet darüber hinaus den Vorteil, dass die Fertigung günstiger ist, da in aller Regel eine gerade Kegelfläche einfacher zu fertigen ist als eine bestimmte Wölbung auszubilden. Ebenso ist der umgekehrte Fall denkbar, bei dem der Steuerventilsitz 52 konkav gewölbt ist und die Ventildichtfläche 50 als gerade Kegelfläche ausgebildet ist.In addition to the training of valve sealing surface 50 and control valve seat 52 as in 4 it can also be provided, only the valve sealing surface 50 concave while the control valve seat 52 is designed as a straight conical surface. The damping effect also occurs in this case and also offers the advantage that the production is cheaper, since in most cases a straight conical surface is easier to manufacture than to form a specific curvature. Likewise, the reverse case is conceivable in which the control valve seat 52 concavely arched and the valve sealing surface 50 is designed as a straight conical surface.

Die Dämpfung darf bei dem erfindungsgemäßen Steuerventil 15 nicht zu stark werden, um ein sicheres und schnelles Schließen zu gewährleisten. Es hat sich deshalb ein Dämpfungsspalt 55 mit einer maximalen Höhe h von 0,5 bis 2 μm als sinnvoll erwiesen, vorzugsweise eine Höhe h von 0,5 bis 1 μm. Bei einer Sitzbreite s von etwa 0,25 mm, was dem Abstand der beiden Dichtbereiche 60, 62 entspricht, führt ein Rundungsradius R_d von etwa 1,45 mm und ein Rundungsradius R_S des Steuerventilsitzes 52 von etwa 1,6 mm zu einem guten Ergebnis. Hierbei sollte der Winkel α, den die Ventildichtfläche 50 mit der Längsachse 21 des Steuerventilkolbens 20 einschließt, etwa 120° bis 130° betragen. Bei anderen Sitzwinkeln müssen gegebenenfalls die Radien der konkaven bzw. konvexen Wölbungen angepasst werden, um den gewünschten Dämpfungseffekt zu erreichen.The damping may in the control valve according to the invention 15 not too strong to ensure a safe and fast closing. It therefore has a damping gap 55 with a maximum height h of 0.5 to 2 microns proven to be useful, preferably a height h of 0.5 to 1 micron. With a seat width s of about 0.25 mm, which is the distance between the two sealing areas 60 . 62 corresponds to a rounding radius R _d of about 1.45 mm and a rounding radius R _{S of} the control valve seat 52 of about 1.6 mm to a good result. Here, the angle α, the valve sealing surface 50 with the longitudinal axis 21 of the control valve piston 20 includes, be about 120 ° to 130 °. For other seat angles, if necessary, the radii of the concave or convex curvatures must be adjusted to achieve the desired damping effect.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008001330 A1 [0004]
WO 2010/116221 A1 [0006]

Claims

Fuel injection valve with a housing ( 1 ), in which a control room ( 37 ) is formed, which via a control valve ( 15 ) with a leakage oil space ( 12 ) is connectable in the fuel injection valve, wherein the control valve ( 15 ) a control valve piston ( 20 ) with a substantially conical valve sealing surface ( 50 ), with which the control valve piston ( 20 ) with a control valve seat ( 52 ) cooperates, characterized in that between the control valve seat ( 52 ) and the valve sealing surface ( 50 ) of the control valve piston ( 20 ) an attenuation gap ( 55 ) is formed, the mounting of the control valve piston ( 20 ) on the valve sealing surface ( 50 ) dampens.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the valve sealing surface ( 50 ) is concave and the control valve seat ( 52 ) is formed as a straight conical surface, so that between the valve sealing surface and the control valve seat ( 52 ) the damping gap ( 55 ) is formed.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the control valve seat ( 52 ) is concavely arched and the valve sealing surface ( 52 ) is formed as a straight conical surface, so that between the valve sealing surface and the control valve seat ( 52 ) the damping gap ( 55 ) is formed.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the valve sealing surface ( 50 ) is concave and the control valve seat ( 52 ) convex, wherein the bulges are coordinated so that the control valve piston ( 20 ) in its closed position at two annular sealing areas ( 60 ; 62 ) on the control valve seat ( 52 ), between which the damping gap ( 55 ) is trained.

Fuel injection valve according to claim 4, characterized in that the concave valve sealing surface ( 50 ) has a curvature having a radius of curvature (R _d ) viewed in cross-section, and the convex curvature of the control valve seat ( 52 ) in cross-section also has a rounding radius (R _S ), which is greater than the radius of curvature (R _d ) of the valve sealing surface ( 50 ).

Fuel injection valve according to one of claims 1, 2, 3, 4 or 5, characterized in that the damping gap ( 55 ) has a maximum height (h) of 0.5 to 2 μm, preferably 0.5 to 1 μm.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the valve sealing surface ( 50 ) viewed in cross-section with a longitudinal axis ( 21 ) of the control valve piston ( 20 ) includes an angle (α) of 120 ° to 130 °.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that in the housing ( 1 ) a nozzle needle ( 26 ) is longitudinally movably arranged, wherein the nozzle needle ( 26 ) for controlling a fuel flow with a body seat ( 29 ) cooperates and with its valve seat facing away from the control room ( 37 ) limited.