DE102011089337A1

DE102011089337A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines

Info

Publication number: DE102011089337A1
Application number: DE201110089337
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Stoecklein; Henning Kreschel; Kai Sutter; Wilhelm Christ; Andreas Gruenberger; Marco Beier; Philipp Wachter; Thomas Pauer; Andreas Rau; Stephan Amelang; Alexander Villmann; Lorenz Zerle; Sven Siauw; Markus Rueckle; Thomas Schwarz; Matthias Horn; Andreas Rettich
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-12-21
Filing date: 2011-12-21
Publication date: 2013-06-27
Also published as: WO2013092877A1

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil mit einem Düsenkörper (1), in dem ein Druckraum (2) mit einer darin längsbewegbar angeordneten Düsennadel (10) ausgebildet ist. Die Düsennadel (10) wirkt mit einer Dichtfläche (18) zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzbohrung (11) mit einer Sitzfläche (20) zusammen, wobei die wenigstens eine Einspritzbohrung (11) eine Eintrittsöffnung (111) im Druckraum (2) aufweist. Die Sitzfläche (20) bildet eine ebene Fläche, die die Eintrittsöffnung (111) der wenigstens einen Einspritzbohrung (11) umgibt, wobei die Düsennadel (10) vom Kraftstoff im Druckraum (2) allseitig umgeben ist.Fuel injection valve with a nozzle body (1), in which a pressure chamber (2) is formed with a longitudinally movably arranged nozzle needle (10). The nozzle needle (10) cooperates with a sealing surface (18) for opening and closing at least one injection bore (11) with a seat surface (20), wherein the at least one injection bore (11) has an inlet opening (111) in the pressure chamber (2). The seat surface (20) forms a flat surface which surrounds the inlet opening (111) of the at least one injection bore (11), wherein the nozzle needle (10) is surrounded on all sides by the fuel in the pressure chamber (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, wie es vorzugsweise zur Einspritzung von Kraftstoff direkt in Brennräume von Brennkraftmaschinen Verwendung findet.The invention relates to a fuel injection valve, as it is preferably used for the injection of fuel directly into combustion chambers of internal combustion engines.

Stand der TechnikState of the art

Kraftstoffeinspritzventile, wie sie für die Einspritzung von Kraftstoff unter hohem Druck in Brennräume von Brennkraftmaschinen Verwendung finden, weisen zumeist einen Düsenkörper auf, in dem ein Druckraum ausgebildet ist. In den Druckraum wird Kraftstoff unter hohem Druck eingeleitet und durch eine oder mehrere Einspritzbohrungen in den Brennraum eingebracht. Zur Steuerung der Einspritzung dient eine Düsennadel, die im Druckraum längsverschiebbar angeordnet ist, wobei die Düsennadel eine Dichtfläche aufweist, die zum Öffnen und Schließen der Einspritzbohrungen mit einer Sitzfläche zusammenwirkt, wobei auch nur eine einzige Einspritzbohrung vorgesehen sein kann. Bei den bekannten Kraftstoffeinspritzventilen, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2009 045 486 A1 bekannt sind, weist die Düsennadel eine im Wesentlichen konische Dichtfläche auf, die mit einem ebenfalls konischen Ventilsitz zusammenwirkt. Fuel injection valves, as used for the injection of fuel under high pressure in the combustion chambers of internal combustion engines, usually have a nozzle body in which a pressure chamber is formed. Fuel is introduced under high pressure into the pressure chamber and introduced into the combustion chamber through one or more injection bores. To control the injection is a nozzle needle, which is arranged longitudinally displaceable in the pressure chamber, wherein the nozzle needle has a sealing surface which cooperates for opening and closing of the injection holes with a seat, wherein only a single injection hole can be provided. In the known fuel injection valves, as for example from the DE 10 2009 045 486 A1 are known, the nozzle needle has a substantially conical sealing surface which cooperates with a likewise conical valve seat.

Zur Bewegung der Düsennadel in ihrer Längsrichtung werden im Stand der Technik zumeist hydraulische Kräfte eingesetzt, da aufgrund des hohen Einspritzdruckes von bis zu 2500 bar, wie er bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen Verwendung findet, eine direkte Bewegung der Düsennadel entgegen den hydraulischen Kräften durch Magnet- oder Piezoaktoren ausscheidet. Die Düsennadel wird hierbei durch den hydraulischen Druck in einem Steuerraum in ihrer Schließstellung, d.h. in Anlage an der Sitzfläche gehalten. Wird der Druck im Steuerraum abgesenkt, so bewegt sich die Düsennadel – angetrieben durch den hydraulischen Druck im Druckraum – von der Sitzfläche weg und gibt einen Durchflussquerschnitt frei, so dass Kraftstoff aus dem Druckraum zu den Einspritzbohrungen fließen kann. Durch erneutes Erhöhen des Druckes im Steuerraum wird die Düsennadel wieder in ihre Schließstellung, d.h. in Anlage an die Sitzfläche gedrückt.To move the nozzle needle in its longitudinal direction usually hydraulic forces are used in the prior art, as due to the high injection pressure of up to 2500 bar, as used in auto-ignition internal combustion engines, a direct movement of the nozzle needle against the hydraulic forces by magnetic or piezoelectric actuators excretes. The nozzle needle is in this case by the hydraulic pressure in a control chamber in its closed position, i. held in contact with the seat. When the pressure in the control chamber is lowered, the nozzle needle-driven by the hydraulic pressure in the pressure chamber-moves away from the seat surface and releases a flow cross-section so that fuel can flow from the pressure chamber to the injection holes. By again increasing the pressure in the control chamber, the nozzle needle is returned to its closed position, i. pressed into contact with the seat.

Die bekannten Kraftstoffeinspritzventile weisen jedoch eine Reihe von systembedingten Nachteilen auf. Zum einen muss durch die Absenkung des Kraftstoffdrucks im Steuerraum eine gewisse Kraftstoffmenge aus dem Steuerraum abgesteuert werden, d.h. diese wird von dem hohem Einspritzdruck entspannt und einem Niederdruckkreislauf zugeführt, der den Kraftstoff wieder zurück zum Kraftstofftank befördert. Diese Absteuermenge, die von der Hochdruckpumpe des Kraftstoffeinspritzsystems zuvor verdichtet worden ist, stellt einen Verlust dar, der die Effektivität der Brennkraftmaschine vermindert. Zum anderen kann die Absenkung und der Wiederaufbau des Kraftstoffdrucks im Steuerraum nicht beliebig schnell geschehen, da dieser ein Mindestvolumen aufweist. Dies begrenzt die Dynamik der Düsennadel und damit den minimalen zeitlichen Abstand zweier aufeinanderfolgender Einspritzungen. However, the known fuel injection valves have a number of systemic disadvantages. On the one hand, by lowering the fuel pressure in the control chamber, a certain amount of fuel must be removed from the control room, i. this is relaxed by the high injection pressure and fed to a low-pressure circuit, which carries the fuel back to the fuel tank. This Absteuermenge that has been previously compressed by the high pressure pump of the fuel injection system, represents a loss that reduces the effectiveness of the internal combustion engine. On the other hand, the lowering and the rebuilding of the fuel pressure in the control room can not happen at will, because it has a minimum volume. This limits the dynamics of the nozzle needle and thus the minimum time interval between two successive injections.

Um eine schnelle Steuerung der Düsennadel zu erreichen sind Ansätze bekannt, die Düsennadel kraftausgeglichen zu gestalten, d.h. dass sich die hydraulischen Kräfte in Längsrichtung auf die Düsennadel weitgehend gegeneinander wegheben, so dass in Längsrichtung keine resultierende hydraulische Kraft auf die Düsennadel wirkt. Aus der DE 10 2007 032 741 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, bei dem die Düsennadel zumindest in ihrer geöffneten Stellung weitgehend kraftausgeglichen ist. Dies erlaubt zwar ein sehr schnelles Schließen der Düsennadel, jedoch bleibt hier das Problem, dass zu Beginn der Einspritzung die Düsennadel nicht allein mit Hilfe von Aktoren aus ihrer Schließstellung bewegt werden kann. Ein Kraftausgleich der Düsennadel sowohl im geschlossenen als auch im geöffneten Zustand ist hier nicht möglich.In order to achieve a quick control of the nozzle needle approaches are known to make the nozzle needle force balanced, ie that the hydraulic forces in the longitudinal direction of the nozzle needle largely cancel each other, so that no resulting hydraulic force acts on the nozzle needle in the longitudinal direction. From the DE 10 2007 032 741 A1 a fuel injection valve is known in which the nozzle needle is at least largely balanced in force in its open position. Although this allows a very fast closing of the nozzle needle, but here remains the problem that at the beginning of the injection, the nozzle needle can not be moved only by means of actuators from its closed position. A force balance of the nozzle needle both in the closed and in the open state is not possible here.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Düsennadel, sowohl im geschlossenen als auch im geöffneten Zustand des Einspritzventils weitgehend druckausgeglichen ist, d.h. dass sich die in Längsrichtung wirkenden hydraulischen Kräfte auf die Düsennadel sowohl im geschlossenen als auch im geöffneten Zustand des Einspritzventils weitgehend aufheben. Dazu ist die Sitzfläche als eine ebene Fläche ausgebildet, die die Eintrittsöffnungen der Einspritzbohrungen umgibt, was eine minimale Größe der Sitzfläche erlaubt, wobei die Düsennadel allseitig vom Einspritzdruck umgeben ist. Durch die geringen hydraulischen Kräfte in Längsrichtung auf die Düsennadel lässt sich diese beispielsweise mit Hilfe eines Elektromagneten in Längsrichtung bewegen, ohne dass es weitere hydraulische Unterstützungskräfte braucht oder ein Steuerventil, das servohydraulisch die Längsbewegung der Düsennadel steuert.The fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage over that the nozzle needle, both in the closed and in the open state of the injector is largely pressure-balanced, i. that the hydraulic forces acting in the longitudinal direction on the nozzle needle largely cancel each other both in the closed and in the open state of the injection valve. For this purpose, the seat is formed as a flat surface which surrounds the inlet openings of the injection holes, which allows a minimum size of the seat, wherein the nozzle needle is surrounded on all sides by the injection pressure. Due to the low hydraulic forces in the longitudinal direction of the nozzle needle, these can be moved in the longitudinal direction, for example with the aid of an electromagnet, without the need for further hydraulic assistance forces or a control valve which controls the longitudinal movement of the nozzle needle in a servo-hydraulic manner.

Darüber hinaus weist das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil den Vorteil auf, dass das sogenannte schädliche Totvolumen des Kraftstoffeinspritzventils minimiert ist. Unter dem schädlichen Totvolumen versteht man den Teil des Kraftstoffeinspritzventils, der im Betrieb mit Kraftstoff gefüllt ist und der ständig mit dem Brennraum der Brennkraftmaschine verbunden ist. Beim Verbrennungsvorgang innerhalb des Brennraums wird auch ein Teil des Kraftstoffs in dem schädlichen Totvolumen verbrannt. Diese Verbrennung geschieht jedoch nicht vollständig, da dieser Kraftstoff unzerstäubt ist und dadurch unverbrannte Kohlenwasserstoffe in das Abgas gelangen, um zwar um so mehr, je größer dieses schädliche Totvolumen ist. Durch die Ausbildung der Sitzfläche unmittelbar an den Eintrittsöffnungen der Einspritzbohrungen ist dieses Totvolumen jedoch auf das Volumen der Einspritzbohrung selbst reduziert und damit äußert gering, da die Einspritzbohrungen in der Regel einen Durchmesser von nicht mehr als 150 µm aufweisen bei einer typischen Länge von etwa 1 mm.In addition, the fuel injection valve according to the invention has the advantage that the so-called harmful dead volume of the fuel injection valve is minimized. Under the harmful dead volume is meant the part of the fuel injection valve, which is filled with fuel during operation and which is constantly connected to the combustion chamber of the internal combustion engine. During the combustion process within the combustion chamber, a part of the fuel is also burned in the harmful dead volume. However, this combustion does not happen completely, since this fuel is atomized and thereby unburned hydrocarbons get into the exhaust, the more, the greater this harmful dead volume. However, due to the design of the seat directly at the inlet openings of the injection bores, this dead volume is reduced to the volume of the injection bore itself and thus extremely low, since the injection bores generally have a diameter of not more than 150 μm with a typical length of about 1 mm ,

Die Sitzfläche ist in vorteilhafter Weise als ebene Kreisringfläche ausgebildet. Dies erlaubt, insbesondere in Verbindung mit einer Dichtfläche an der Düsennadel, die als flach geschliffene Stirnfläche ausgebildet ist, eine einfache Abdichtung auch einer Mehrzahl von Einspritzbohrungen, so dass die Gesamtzahl der Einspritzbohrungen gegenüber den heutigen Einspritzventilen nicht reduziert werden muss. Die Gesamtfläche der Sitzflächen ist dabei jedoch nach wie vor gering, so dass der Kraftausgleich in Längsrichtung erhalten bleibt.The seat is advantageously designed as a flat annular surface. This allows, in particular in conjunction with a sealing surface on the nozzle needle, which is designed as a flat ground end face, a simple seal and a plurality of injection holes, so that the total number of injection holes compared to today's injectors need not be reduced. However, the total area of the seats is still low, so that the force compensation is maintained in the longitudinal direction.

Zeichnungendrawings

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Es zeigt In the drawing, various embodiments of the fuel injection valve according to the invention are shown. It shows

1 einen Längsschnitt durch ein schematisch dargestelltes erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil, 1 a longitudinal section through a schematically illustrated inventive fuel injection valve,

2 eine vergrößerte perspektivische Darstellung des mit II bezeichneten Ausschnitts der 1, 2 an enlarged perspective view of the II designated section of the 1 .

3 und 4 zeigen im Längsschnitt das brennraumseitige Ende von erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventilen, wobei die Einspritzbohrungen und die entsprechenden Sitzflächen unterschiedlich gestaltet sind. 3 and 4 show in longitudinal section the combustion chamber-side end of fuel injection valves according to the invention, wherein the injection holes and the corresponding seats are designed differently.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil schematisch im Längsschnitt dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil weist einen Düsenkörper 1 auf, der mittels eines Spannkörpers 4 gegen einen Haltekörper 3 verspannt ist. Im Düsenkörper 1 ist ein Druckraum 2 ausgebildet, in den von einer hier nicht dargestellten Kraftstoffhochdruckquelle Kraftstoff unter hohem Druck eingeleitet werden kann, wobei die Zuleitung über einen im Haltekörper 3 ausgebildeten Hochdruckanschluss 17 geschieht. In 1 a fuel injection valve according to the invention is shown schematically in longitudinal section. The fuel injection valve has a nozzle body 1 on, by means of a clamping body 4 against a holding body 3 is tense. In the nozzle body 1 is a pressure room 2 formed, in the fuel from a high-pressure fuel source, not shown here, fuel can be introduced under high pressure, wherein the supply line via a in the holding body 3 trained high pressure connection 17 happens.

Im Druckraum 2 ist eine kolbenförmige Düsennadel 10 längsverschiebbar angeordnet, deren brennraumseitige Stirnfläche flach geschliffen ist und die so eine Dichtfläche 18 bildet, die mit mehreren Sitzflächen 20 zusammenwirkt. Die Sitzflächen 20 sind als Kreisringflächen ausgebildet, die im Düsenkörper 2 ausgebildete Eintrittsöffnungen 111 mehrerer Einspritzbohrungen 11 umgeben, wie 2 in einer perspektivischen Darstellung des mit II bezeichneten Ausschnitts von 1 zeigt. Die kreisringförmigen Sitzflächen 20 sind dabei in einer Ebene angeordnet, so dass bei Anlage der Düsennadel 10 an den Sitzflächen 20 sämtliche Einspritzbohrungen 11 verschlossen und gegen den Kraftstoff im Druckraum 2 abgedichtet werden.In the pressure room 2 is a piston-shaped nozzle needle 10 arranged longitudinally displaceable, the combustion chamber-side end face is ground flat and so a sealing surface 18 forms, with several seats 20 interacts. The seats 20 are formed as circular ring surfaces in the nozzle body 2 trained entrance openings 111 several injection holes 11 surrounded, like 2 in a perspective view of the II designated section of 1 shows. The circular seating surfaces 20 are arranged in a plane, so that when plant the nozzle needle 10 on the seats 20 all injection holes 11 closed and against the fuel in the pressure chamber 2 be sealed.

Die kreisringförmige Sitzfläche 20 ergibt sich, wenn die Einspritzbohrung 11 senkrecht zum Grund des Druckraums 2 verläuft. Wird die Einspritzbohrung 11 jedoch schräg ausgeführt, wie in 2 gezeigt, so ist zumindest die Eintrittsöffnung 111 kein Kreis, sondern eine Ellipse. Die Außenkontur der Sitzfläche 20 kann in diesem Fall entweder ebenfalls elliptisch ausgeführt sein, oder aber kreisförmig. In letzterem Fall ist die Sitzfläche 20 eine Fläche mit kreisförmiger Außenkontur und einer elliptischen Innenkontur.The circular seat 20 arises when the injection hole 11 perpendicular to the bottom of the pressure chamber 2 runs. Will the injection hole 11 however obliquely executed, as in 2 shown is at least the entrance opening 111 not a circle, but an ellipse. The outer contour of the seat 20 may be either elliptical in this case, or circular. In the latter case, the seat is 20 a surface with a circular outer contour and an elliptical inner contour.

An dem der Dichtfläche 18 gegenüberliegenden Ende weist die Düsennadel 10 einen Magnetanker 12 auf, an dem sich eine Schließfeder 15 abstützt, die unter Druckvorspannung zwischen der Düsennadel 10 und dem Haltekörper 3 angeordnet ist. Die Schließfeder 15 dient einerseits dazu, die Düsennadel 10 in ihre Schließstellung zu bewegen, und andererseits stellt sie sicher, dass die Düsennadel 10 in dieser Stellung verbleibt, wenn bei abgeschalteter Brennkraftmaschine keine hydraulischen Kräfte im Druckraum 2 wirken. Zur Bewegung der Düsennadel 10 ist ein Elektromagnet vorgesehen, der eine Spule 7 und einen Eisenkern 6 umfasst. Über eine Spannungsquelle 14 und Leitungen 16 kann eine elektrische Spannung an die Spule 7 angelegt werden. Um den Eisenkern 6 innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils zu fixieren, ist eine Hülse 8 vorgesehen, die unter Vorspannung zwischen dem Düsenkörper 1 und dem Haltekörper 3 angeordnet ist.At the the sealing surface 18 opposite end has the nozzle needle 10 a magnet armature 12 on, which is a closing spring 15 supports, under pressure bias between the nozzle needle 10 and the holding body 3 is arranged. The closing spring 15 On the one hand serves the nozzle needle 10 to move into its closed position, and on the other hand, it ensures that the nozzle needle 10 remains in this position when no hydraulic forces in the pressure chamber when the engine is switched off 2 Act. To move the nozzle needle 10 an electromagnet is provided, which is a coil 7 and an iron core 6 includes. About a voltage source 14 and wires 16 can be an electrical voltage to the coil 7 be created. To the iron core 6 to fix within the fuel injection valve is a sleeve 8th provided under bias between the nozzle body 1 and the holding body 3 is arranged.

Der Druckraum 2 ist mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllt, wenn das Kraftstoffeinspritzventil in Betrieb ist. Die Düsennadel 10 wird allseitig vom Kraftstoffdruck beaufschlagt, wenn sie sich in ihrer Schließstellung in Anlage an den Sitzflächen 20 befindet, mit Ausnahme der Sitzflächen 20 selbst und den Einspritzbohrungen 11. Dadurch resultiert eine hydraulische Schließkraft in Richtung der Sitzflächen 20, die jedoch durch entsprechend klein gestaltete Sitzflächen 20 gering gehalten werden kann. Beträgt der Durchmesser der Einspritzbohrungen 11 beispielsweise 100 µm und weisen die kreisringförmigen Sitzflächen 20 einen Außendurchmesser von 300 µm auf, so ergibt dies eine resultierende hydraulische Kraft auf die Düsennadel 10 von etwa 85 N bei einem Einspritzdruck von 2000 bar, wenn sechs Einspritzbohrungen vorhanden sind. Zu dieser Kraft addiert sich noch die Kraft der Schließfeder 15. Eine solche Kraft kann problemlos von einem Elektromagneten überwunden werden, so dass die Düsennadel 10 allein durch die Wirkung des Elektromagneten ohne hydraulische Unterstützung aus ihrer Schließstellung bewegt werden kann. The pressure room 2 is filled with fuel under high pressure when the fuel injector is in operation. The nozzle needle 10 is pressurized on all sides by the fuel pressure when in its closed position in contact with the seats 20 is located, except for the seats 20 itself and the injection holes 11 , This results in a hydraulic closing force in the direction of the seats 20 , however, by correspondingly small-sized seats 20 can be kept low. Is the diameter of the injection holes 11 for example, 100 microns and have the annular seating surfaces 20 an outer diameter of 300 microns, this results in a resulting hydraulic force on the nozzle needle 10 of about 85 N at an injection pressure of 2000 bar when six Injection holes are available. The force of the closing spring is added to this force 15 , Such a force can be easily overcome by an electromagnet, so that the nozzle needle 10 can be moved out of its closed position only by the action of the electromagnet without hydraulic assistance.

Zum Einspritzen des Kraftstoffs wird der Elektromagnet bestromt, indem Strom durch die Spule 7 geleitet wird und ein entsprechendes Magnetfeld erzeugt. Durch die Wirkung des Magnetfeldes wird der Anker 12 der Düsennadel 10 angezogen und die Düsennadel 10 bewegt sich entgegen der Kraft der Schließfelder 15 von den Sitzflächen 20 weg und gibt so die Einspritzbohrungen 11 frei. Daraufhin strömt Kraftstoff aus dem Druckraum 2 in die Einspritzbohrungen 11 und gelangt von dort in den Brennraum der Brennkraftmaschine. Die Düsennadel 10 schlägt dabei in ihrer geöffneten Stellung an einem Anschlag an, der die Längsbewegung begrenzt. Dieser Anschlag kann beispielsweise am Eisenkern 6 oder auch an der Hülse 8 ausgebildet sein. Durch Ausnehmungen oder Bohrungen in der Hülse 8, im Eisenkern 6 oder auch in der Düsennadel 10 wird der Kraftstofffluss vom Hochdruckanschluss 17 durch den Druckraum 2 in Richtung der Einspritzbohrungen 11 aufrechterhalten, auch dann, wenn die Düsennadel 10 in ihrer geöffneten Stellung ist. To inject the fuel, the electromagnet is energized by passing current through the coil 7 is passed and generates a corresponding magnetic field. The effect of the magnetic field becomes the anchor 12 the nozzle needle 10 attracted and the nozzle needle 10 moves against the force of the closing fields 15 from the seats 20 away, thus giving the injection holes 11 free. Then fuel flows out of the pressure chamber 2 into the injection holes 11 and from there into the combustion chamber of the internal combustion engine. The nozzle needle 10 strikes in its open position on a stop which limits the longitudinal movement. This attack can, for example, on the iron core 6 or on the sleeve 8th be educated. Through recesses or holes in the sleeve 8th , in the iron core 6 or in the nozzle needle 10 the fuel flow is from the high pressure port 17 through the pressure room 2 in the direction of injection holes 11 maintained, even if the nozzle needle 10 is in its open position.

Zum Schließen der Düsennadel 10 wird die Bestromung des Elektromagneten unterbrochen, so dass die Kraft der Schließfeder 15 die Düsennadel 10 zurück in ihre Schließstellung drückt. Da die Düsennadel 10 in ihrer geöffneten Stellung vollständig vom Kraftstoffhochdruck umgeben ist und damit bezüglich der hydraulischen Kräfte in Längsrichtung kraftausgeglichen, ist bereits eine relativ schwache Schließfeder dafür ausreichend. Die Größe der Anschlagfläche, an der die Düsennadel 10 in ihrer geöffneten Stellung anliegt, muss dazu möglichst gering gehalten werden, um diese Kräftebilanz zu erhalten. Alternativ kann die Düsennadel 10 auch im sogenannten ballistischen Betrieb betrieben werden, bei dem die Düsennadel 10 keinen mechanischen Anschlag erreicht. Der Elektromagnet wird bereits dann abgeschaltet, wenn sich die Düsennadel 10 noch in der Öffnungsbewegung befindet. Die Kraft der Schließfeder 15 drückt die Düsennadel 10 dann wieder in Richtung der Sitzfläche 20, ehe die Düsennadel 10 einen mechanischen Endanschlag erreicht.To close the nozzle needle 10 the energization of the electromagnet is interrupted so that the force of the closing spring 15 the nozzle needle 10 pushes back to its closed position. Because the nozzle needle 10 is completely surrounded in its open position by the high pressure fuel and thus force balanced with respect to the hydraulic forces in the longitudinal direction, even a relatively weak closing spring is sufficient. The size of the stop surface on which the nozzle needle 10 in its open position, it must be kept as low as possible in order to obtain this balance of forces. Alternatively, the nozzle needle 10 are also operated in the so-called ballistic operation, in which the nozzle needle 10 reached no mechanical stop. The electromagnet is already switched off when the nozzle needle 10 still in the opening movement. The force of the closing spring 15 presses the nozzle needle 10 then back towards the seat 20 , before the nozzle needle 10 reached a mechanical stop.

Zur Führung der Düsennadel 10 innerhalb des Druckraums 2 kann zwischen dem Anker 12 und der Dichtfläche 18 ein Führungsbereich vorgesehen sein, mit dem die Düsennadel 10 an der Wand des Druckraums 2 geführt ist. Um den Kraftstoff am Führungsbereich vorbei zu leiten, können beispielsweise eine oder mehrere Anschliffe an der Düsennadel 10 vorgesehen sein, die den Kraftstofffluss sicherstellen.To guide the nozzle needle 10 within the pressure chamber 2 can be between the anchor 12 and the sealing surface 18 a guide area be provided, with which the nozzle needle 10 on the wall of the pressure room 2 is guided. To guide the fuel past the guide area, for example, one or more poles on the nozzle needle 10 be provided, which ensure the flow of fuel.

3 zeigt in einem Querschnitt schematisch den Aufbau der Einspritzbohrungen 11 und der dazugehörigen Sitzflächen 20. Jede Einspritzbohrung 11 weist eine Eintrittsöffnung 111 auf, die innerhalb des Druckraums 2 angeordnet ist. Jede Eintrittsöffnung 111 ist von einer kreisringförmigen Sitzfläche 20 umgeben, deren Außendurchmesser nicht wesentlich größer ist als der Durchmesser der Einspritzbohrungen 11. Wenn die Einspritzbohrungen 11 einen Durchmesser von beispielsweise 100 µm aufweisen, könnten die Sitzflächen 20 aus Kreisringflächen zusammengesetzt sein, deren Außendurchmesser beispielsweise 300 µm beträgt und die somit eine Kreisringfläche bilden, deren Dicke 100 µm beträgt. Eine solche Sitzfläche weist nur einen Flächeninhalt von ca. 0,06 mm² auf, so dass in Schließstellung der Düsennadel 10 nur ein sehr kleiner Teil der Dichtfläche 18 nicht vom Kraftstoffdruck im Druckraum 2 beaufschlagt ist. Die dadurch bewirkte hydraulische Schließkraft auf die Düsennadel 10 ist so gering, dass ein Elektromagnet die Düsennadel 10 problemlos von den Sitzflächen 20 in die Öffnungsstellung ziehen kann. 3 shows in a cross section schematically the structure of the injection holes 11 and the associated seats 20 , Every injection hole 11 has an inlet opening 111 on that inside the pressure room 2 is arranged. Each entrance opening 111 is of a circular seat 20 surrounded, whose outer diameter is not substantially greater than the diameter of the injection holes 11 , When the injection holes 11 have a diameter of for example 100 microns, the seats could 20 be composed of annular surfaces whose outer diameter is, for example, 300 microns and thus form a circular ring surface whose thickness is 100 microns. Such a seat surface has only an area of about 0.06 mm ² , so that in the closed position of the nozzle needle 10 only a very small part of the sealing surface 18 not from the fuel pressure in the pressure chamber 2 is charged. The resulting hydraulic closing force on the nozzle needle 10 is so small that an electromagnet is the nozzle needle 10 easily from the seats 20 can pull in the open position.

4 zeigt ein weiteres erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil, wobei hier im Gegensatz zur Darstellung der 3 die Sitzflächen 20 deutlich schmaler gestaltet sind, so dass der Außendurchmesser der Sitzflächen 20 kaum größer ist als der Durchmesser der Einspritzbohrungen 11. Dadurch erreicht man an den Sitzflächen 20 eine höhere Flächenpressung damit auch eine bessere Abdichtung, als dies bei einer relativ großen Sitzfläche 20 möglich ist. 4 shows a further inventive fuel injection valve, in which case in contrast to the representation of 3 the seats 20 are designed significantly narrower, so that the outer diameter of the seats 20 hardly larger than the diameter of the injection holes 11 , This achieves the seats 20 a higher surface pressure thus also a better seal, than with a relatively large seat 20 is possible.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102009045486 A1 [0002]
DE 102007032741 A1 [0005]

Claims

Fuel injection valve with a nozzle body ( 1 ), in which a pressure chamber ( 2 ) with a longitudinally movably arranged nozzle needle ( 10 ) is formed, and the nozzle needle ( 10 ) with a sealing surface ( 18 ) for opening and closing at least one injection bore ( 11 ) with a seat ( 20 ), wherein the at least one injection bore ( 11 ) an entrance opening ( 111 ) in the pressure chamber ( 2 ), characterized in that the seat surface ( 20 ) forms a flat surface which the entrance opening ( 111 ) the at least one injection bore ( 11 ) and the nozzle needle ( 10 ) of the fuel in the pressure chamber ( 2 ) is surrounded on all sides.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the seat surface ( 20 ) is formed as a flat annular surface.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the seat surface ( 20 ) has an outer contour and an inner contour, wherein the inner contour is formed elliptical and the outer contour is elliptical or circular.

Fuel injection valve according to claim 1, 2 or 3, characterized in that at least two injection holes ( 11 ) in the nozzle body ( 1 ) are formed and the nozzle needle ( 10 ) with its sealing surface ( 18 ) on all seats ( 20 ) is applied simultaneously when the nozzle needle ( 20 ) the injection holes ( 11 ) closes.

Fuel injection valve according to claim 1 or 4, characterized in that the nozzle needle ( 10 ) has a flat end face, the sealing surface ( 18 ).

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the longitudinally resulting hydraulic force on the nozzle needle ( 10 ) when seated on the seat ( 20 ) or the seats ( 20 ) is not more than 100N.