DE102012210953A1

DE102012210953A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines

Info

Publication number: DE102012210953A1
Application number: DE102012210953.6A
Authority: DE
Inventors: Hans-Peter Zeitlhofer; Roland Mitter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2012-06-27
Filing date: 2012-06-27
Publication date: 2014-01-02
Also published as: WO2014000968A1; EP2867519A1; EP2867519B1

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse (2), in dem ein Druckraum (6) ausgebildet ist, von dem wenigstens eine Einspritzöffnung (8) ausgeht. Im Druckraum (6) ist eine Ventilnadel (10) angeordnet, die durch ihre Längsbewegung die wenigstens eine Einspritzöffnung (8) öffnet und schließt. Zwischen der Ventilnadel (10) und der Wand des Druckraums (6) verbleibt zumindest abschnittsweise ein Ringraum, der mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist und durch den Kraftstoff in Richtung der Einspritzöffnungen (8) geleitet wird. Die Ventilnadel (10) ist in einem im Druckraum (6) ausgebildeten Führungsabschnitt (14) geführt. Die Ventilnadel (10) weist im Bereich des Führungsabschnitts (14) eine Längsbohrung (15) auf, durch die Kraftstoff von dem stromaufwärts des Führungsabschnitts (14) gelegenen Teil des Druckraums (6) in den stromabwärts gelegenen Teil des Druckraums (6) fließen kann, wobei innerhalb der Längsbohrung (15) eine Drosselstelle (16) ausgebildet ist.Fuel injection valve for internal combustion engines with a housing (2) in which a pressure chamber (6) is formed, from which at least one injection opening (8) emanates. In the pressure chamber (6) a valve needle (10) is arranged, the at least one injection opening (8) opens and closes by their longitudinal movement. Between the valve needle (10) and the wall of the pressure chamber (6) remains at least partially an annular space which can be filled with fuel under high pressure and is passed through the fuel in the direction of the injection openings (8). The valve needle (10) is guided in a guide section (14) formed in the pressure chamber (6). The valve needle (10) has, in the region of the guide section (14), a longitudinal bore (15) through which fuel can flow from the part of the pressure chamber (6) located upstream of the guide section (14) into the downstream part of the pressure chamber (6) , wherein within the longitudinal bore (15) a throttle point (16) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, wie es vorzugsweise zur Einspritzung von Kraftstoff direkt in Brennräume von Brennkraftmaschinen Verwendung findet, vorzugsweise von solchen, die nach dem Prinzip der Selbstzündung arbeiten.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 use, preferably of those that operate on the principle of auto-ignition.

Stand der TechnikState of the art

Zur Einspritzung von Kraftstoff sind Einspritzventile bekannt, die Kraftstoff unter hohem Druck in Brennräume einspritzen. Die Einspritzung des Kraftstoffs geschieht dabei durch eine oder mehrere Einspritzöffnungen unter sehr hohem Druck, der bis zu 2500 bar betragen kann, um ein feines Zerstäuben des Kraftstoffs zu erreichen. Dadurch bildet der Kraftstoff zusammen mit der verdichteten Luft im Brennraum ein zündfähiges Gemisch, das selbst- oder fremdgezündet verbrennt.For injection of fuel injection valves are known which inject fuel under high pressure into combustion chambers. The injection of the fuel is done by one or more injection ports under very high pressure, which may be up to 2500 bar, to achieve a fine atomization of the fuel. As a result, the fuel together with the compressed air in the combustion chamber forms an ignitable mixture which burns spontaneously or externally ignited.

Zur Steuerung der Einspritzung weisen die Einspritzventile in aller Regel eine Ventilnadel auf, die längsverschiebbar im Gehäuse eines Kraftstoffeinspritzventils angeordnet ist. Die Ventilnadel ist dabei in einem Druckraum längsbewegbar gelagert und von Kraftstoff unter hohem Druck umgeben. Durch ihre Längsbewegung öffnet oder schließt die Ventilnadel eine oder mehrere Einspritzöffnungen, durch die der Kraftstoff letztendlich in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangt. Diese Bewegung der Ventilnadel muss sehr rasch und präzise durchgeführt werden, um genau die benötigte Kraftstoffmenge zum gewünschten Zeitpunkt in den Brennraum einzubringen. Ein solches Kraftstoffeinspritzventil ist beispielweise aus der Offenlegungsschrift DE 36 24 476 A1 bekannt. To control the injection, the injectors usually have a valve needle, which is arranged longitudinally displaceable in the housing of a fuel injection valve. The valve needle is mounted longitudinally movable in a pressure chamber and surrounded by fuel under high pressure. As a result of its longitudinal movement, the valve needle opens or closes one or more injection openings through which the fuel finally reaches the combustion chamber of the internal combustion engine. This movement of the valve needle must be performed very quickly and precisely to bring exactly the required amount of fuel at the desired time in the combustion chamber. Such a fuel injection valve is for example from the published patent application DE 36 24 476 A1 known.

Um die Ventilnadel im Druckraum zu führen, weist diese wenigstens einen Führungsabschnitt auf, mit dem die Ventilnadel in radialer Richtung geführt ist. Es können aber auch mehrere Führungsabschnitte vorgesehen sein. Um den Kraftstoff zwischen der Wand des Druckraums und der Ventilnadel hindurch zu den Einspritzöffnungen zu bringen, ist zwischen der Ventilnadel und der Wand des Druckraums ein Ringraum vorgesehen, durch den der Kraftstoff den Einspritzöffnungen zufließt. Im Bereich des Führungsabschnitts, also dort, wo die Ventilnadel im Druckraum geführt ist, müssen besondere Vorkehrungen getroffen werden, um einen drosselfreien Fluss des Kraftstoffs zu ermöglichen. Hier sind beispielsweise Anschliffe an der Ventilnadel bekannt, die trotz der Führung der Ventilnadel innerhalb der Bohrung einen Fluss des Kraftstoffs ermöglichen. Darüber hinaus ist aus der DE 36 24 476 A1 bekannt, den Kraftstoff durch eine Schrägbohrung zu leiten, die in der Ventilnadel ausgebildet ist und im Bereich des Führungsabschnitts verläuft.In order to guide the valve needle in the pressure chamber, this has at least one guide section, with which the valve needle is guided in the radial direction. But it can also be provided several guide sections. In order to bring the fuel between the wall of the pressure chamber and the valve needle through to the injection openings, an annular space is provided between the valve needle and the wall of the pressure chamber, through which the fuel flows to the injection openings. In the area of the guide section, ie where the valve needle is guided in the pressure chamber, special precautions must be taken to allow a throttle-free flow of the fuel. Here, for example, bevels on the valve needle are known, which allow a flow of fuel despite the leadership of the valve needle within the bore. In addition, from the DE 36 24 476 A1 It is known to direct the fuel through an oblique bore which is formed in the valve needle and extends in the region of the guide section.

In der Regel soll vermieden werden, dass der Kraftstoffdruck bei seinem Weg durch den Druckraum nennenswert an Druck verliert, indem er Engstellen passiert, um den vollen Einspritzdruck an den Einspritzöffnungen zur Verfügung zu haben für die bestmögliche Zerstäubung des Kraftstoffs. Bei manchen Einspritzventilen ist jedoch auch eine gezielte Minderung des Kraftstoffdrucks erwünscht und für die Funktion notwendig. So ist aus der Schrift DE 10 2007 032 741 A1 ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, bei dem ein Drosselbund an der Ventilnadel ausgebildet ist, so dass der Kraftstoff bei seinem Fluss durch den Druckraum in Richtung der Einspritzöffnungen an dieser Stelle gedrosselt wird und dadurch etwas an Druck verliert. Dies ist notwendig, um ein sicheres Schließen der Ventilnadel zu ermöglichen, die ansonsten weitgehend in Längsrichtung druckausgeglichen ist. As a rule, it should be avoided that the fuel pressure on its way through the pressure chamber significantly loses pressure by passing bottlenecks in order to have the full injection pressure at the injection openings for the best possible atomization of the fuel. In some injectors, however, a targeted reduction of the fuel pressure is desired and necessary for the function. So is from Scripture DE 10 2007 032 741 A1 a fuel injection valve is known in which a throttle collar is formed on the valve needle, so that the fuel is throttled as it flows through the pressure chamber in the direction of the injection openings at this point and thereby loses some pressure. This is necessary to allow a safe closing of the valve needle, which is otherwise largely pressure balanced in the longitudinal direction.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Kraftstoffstrom einerseits an der Führung der Ventilnadel vorbeizuleiten und andererseits in kontrollierter Weise eine Drosselung des Kraftstoffstroms zu erreichen, um eine Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärts und stromabwärts eines Führungsabschnitts ausgebildeten Teil des Druckraums zu erreichen, in dem die Ventilnadel angeordnet ist. Hierzu ist die Ventilnadel des Kraftstoffeinspritzventils im Druckraum so angeordnet, dass sie durch ihre Längsbewegung wenigstens eine Einspritzöffnung schließt und öffnet, durch die Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingebracht werden kann. Hierbei verbleibt zwischen der Ventilnadel und der Wand des Druckraums zumindest abschnittsweise ein Ringraum, über den Kraftstoff unter hohem Druck in Richtung der Einspritzöffnungen fließen kann. Die Ventilnadel weist auf Höhe des Führungsabschnitts eine Längsbohrung auf, durch die Kraftstoff von dem stromaufwärts des Führungsabschnitts ausgebildeten Teil des Druckraums in den stromabwärts des Führungsabschnitts ausgebildeten Teil des Druckraums fließen kann, wobei innerhalb der Längsbohrung eine Drosselstelle ausgebildet ist, an der der Kraftstoffstrom gedrosselt wird und sich der Druck damit vermindert.Object of the present invention is to pass the fuel flow on the one hand to the leadership of the valve needle and on the other hand in a controlled manner to achieve throttling of the fuel flow to achieve a pressure difference between the upstream and downstream of a guide portion formed part of the pressure chamber in which the valve needle arranged is. For this purpose, the valve needle of the fuel injection valve is arranged in the pressure chamber so that it closes and opens at least one injection opening by its longitudinal movement, can be introduced through the fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine. In this case, at least in sections remains between the valve needle and the wall of the pressure chamber, an annular space, can flow through the fuel at high pressure in the direction of the injection openings. The valve needle has, at the level of the guide portion, a longitudinal bore through which fuel can flow from the part of the pressure space formed upstream of the guide portion to the part of the pressure space formed downstream of the guide portion, wherein within the longitudinal bore is formed a throttle point at which the flow of fuel is throttled and the pressure is reduced.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Ventilnadel modular aufgebaut und besteht aus einem ersten Ventilnadelteil und einem zweiten Ventilnadelteil, zwischen denen ein Drosselstück angeordnet ist. Die Längsbohrung wird durch zwei in den Ventilnadelteilen ausgebildete Sackbohrungen gebildet, die über eine im Drosselstück ausgebildete Drosselstelle verbunden sind. Dadurch wird in einfacher Weise eine Drosselverbindung gebildet, die eine Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärts und stromabwärts des Führungsabschnitts gelegenen Teil des Druckraums bewirkt, wenn eine Kraftstoffeinspritzung geschieht und der Kraftstoff in der Längsbohrung in Bewegung ist.In an advantageous embodiment of the invention, the valve needle is modular and consists of a first valve needle part and a second valve needle part, between which a throttle piece is arranged. The longitudinal bore is formed by two formed in the valve needle parts blind holes, which are connected via a throttle formed in the throttle body. As a result, a throttle connection is formed in a simple manner, which causes a pressure difference between the upstream and downstream of the guide portion located part of the pressure chamber, if a Fuel injection happens and the fuel in the longitudinal bore is in motion.

Die Verbindung der Längsbohrung mit dem Druckraum ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung durch Ausnehmungen in der Ventilnadel gebildet, insbesondere durch schlitzförmige Ausnehmungen, von denen auch mehrere über den Umfang der Ventilnadel verteilt ausgebildet sein können. Solche Ausnehmungen gewährleisten einen ungedrosselten Kraftstoffstrom in die Längsbohrung, ohne dass sie die mechanische Stabilität der Ventilnadel beeinträchtigen.The connection of the longitudinal bore with the pressure chamber is formed in an advantageous embodiment of the invention by recesses in the valve needle, in particular by slot-shaped recesses, of which several may be formed distributed over the circumference of the valve needle. Such recesses ensure an unthrottled fuel flow in the longitudinal bore, without affecting the mechanical stability of the valve needle.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird einer der Verbindungen oder auch beide Verbindungen der Längsbohrung mit dem Druckraum durch mehrere in der Ventilnadel ausgebildete Filterbohrungen gebildet. Diese Filterbohrungen halten Schmutzpartikel zurück, die mit dem Kraftstoffstrom in den Injektor gelangen und dort Fehlfunktionen verursachen können. Die Filterbohrungen werden in einer solchen Anzahl und mit einem solchen Durchmesser ausgebildet, dass sie einerseits eine gute Filterwirkung haben, andererseits jedoch den Kraftstoffstrom in die Längsbohrung bzw. von der Längsbohrung in den Druckraum nicht oder nur unwesentlich drosseln, so dass die Drosselung des Kraftstoffstroms und damit die Druckdifferenz ausschließlich durch die Drosselstelle im Drosselstück hervorgerufen wird. In a further advantageous embodiment, one of the connections or also both connections of the longitudinal bore with the pressure chamber is formed by a plurality of filter bores formed in the valve needle. These filter bores retain dirt particles, which can enter the injector with the flow of fuel and cause malfunctions there. The filter bores are formed in such a number and with such a diameter that they on the one hand have a good filtering effect, but on the other hand, the flow of fuel in the longitudinal bore or from the longitudinal bore in the pressure chamber or only insignificantly throttle, so that the throttling of the fuel flow and so that the pressure difference is caused exclusively by the throttle point in the throttle piece.

Die Filterbohrungen sind vorzugsweise als radial verlaufende Bohrungen ausgebildet mit einem Durchmesser von vorzugsweise 100 bis 300 µm. Dieser Durchmesserbereich erlaubt, die gewünschte Wirkung mit einer überschaubaren Zahl von Drosselbohrungen zu erreichen.The filter bores are preferably formed as radially extending bores having a diameter of preferably 100 to 300 microns. This diameter range allows to achieve the desired effect with a manageable number of throttle bores.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the invention are the description and the drawings can be removed.

Zeichnungendrawings

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

1 in schematischer Darstellung einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil mit den wesentlichen angeschlossenen Komponenten, 1 a schematic representation of a longitudinal section through an inventive fuel injection valve with the essential components connected,

2 eine vergrößerte Darstellung des Ventilkörpers mit darin angeordneter Ventilnadel eines ersten Ausführungsbeispiels und 2 an enlarged view of the valve body arranged therein valve needle of a first embodiment and

3 in derselben Darstellung wie 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel. 3 in the same representation as 2 another embodiment.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In 1 ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil 1 schematisch im Längsschnitt dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 umfasst ein Gehäuse 2, das einen Haltekörper 4 und einen Ventilkörper 5 umfasst, die mit ihren jeweiligen Stirnseiten aneinander anliegen. Der Haltekörper 4 und der Ventilkörper 5 werden dabei von einer in der Zeichnung nicht dargestellten Vorrichtung gegeneinander verpresst, so dass Kraftstoff vom Inneren des Gehäuses 2 nicht nach außen gelangen kann, also eine flüssigkeitsdichte Verbindung zwischen den beiden Teilen des Gehäuses 2 besteht. Im Haltekörper 4 und im Ventilkörper 5 ist ein Druckraum 6 ausgebildet, der mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist. Im Druckraum 6 ist eine Ventilnadel 10 längsverschiebbar angeordnet, die an ihrem dem Brennraum zugewandten Ende eine Dichtfläche 11 aufweist, die im Wesentlichen eine konische Form aufweist und mit einem im Ventilkörper 5 ausgebildeten Ventilsitz 12 zusammenwirkt. Liegt die Ventilnadel 10 mit der Dichtfläche 11 auf dem Ventilsitz 12 auf, so werden eine oder mehrere Einspritzöffnungen 8, die im Ventilkörper 5 ausgebildet sind, gegen den Druckraum 6 abgedichtet. Hebt die Ventilnadel 10 hingegen vom Ventilsitz 12 ab, so wird eine Verbindung zwischen der Dichtfläche 11 und dem Ventilsitz 12 aufgesteuert, durch die Kraftstoff aus dem Druckraum 6 zu den Einspritzöffnungen 8 strömen kann. Der Kraftstoff gelangt dann, wenn das Kraftstoffeinspritzventil in einer Brennkraftmaschine verbaut ist, durch die Einspritzöffnungen 8 in einen Brennraum der Brennkraftmaschine.In 1 is a fuel injection valve according to the invention 1 shown schematically in longitudinal section. The fuel injector 1 includes a housing 2 that has a holding body 4 and a valve body 5 includes, which abut each other with their respective end faces. The holding body 4 and the valve body 5 are pressed against each other by a device, not shown in the drawing, so that fuel from the interior of the housing 2 can not get outside, so a liquid-tight connection between the two parts of the housing 2 consists. In the holding body 4 and in the valve body 5 is a pressure room 6 formed, which is filled with fuel under high pressure. In the pressure room 6 is a valve needle 10 arranged longitudinally displaceable, which at its end facing the combustion chamber a sealing surface 11 has, which has a substantially conical shape and with a in the valve body 5 trained valve seat 12 interacts. Lies the valve needle 10 with the sealing surface 11 on the valve seat 12 on, so will one or more injection ports 8th in the valve body 5 are formed, against the pressure chamber 6 sealed. Lift the valve needle 10 however, from the valve seat 12 From, so is a connection between the sealing surface 11 and the valve seat 12 controlled by the fuel from the pressure chamber 6 to the injection openings 8th can flow. The fuel then passes through the injection openings when the fuel injection valve is installed in an internal combustion engine 8th in a combustion chamber of the internal combustion engine.

Die Ventilnadel 10 erstreckt sich bis in den Haltekörper 4 und ist am ventilsitzabgewandten Ende ist die Ventilnadel 10 in einer Hülse 22 geführt, die zusammen mit der ventilsitzabgewandten Stirnseite der Ventilnadel 10 und einer Drosselplatte 30 einen Steuerraum 26 begrenzt. Die Hülse 22 wird dabei durch eine Feder 25 entgegen die Drosselplatte 30 gedrückt, wobei die Feder 25 unter Druckvorspannung angeordnet ist und sich mit ihrem anderen Ende an einem Absatz 24 abstützt, der an der Ventilnadel 10 ausgebildet ist.The valve needle 10 extends into the holding body 4 and the valve seat facing away from the end is the valve needle 10 in a sleeve 22 guided, which together with the valve seat facing away from the end of the valve needle 10 and a throttle plate 30 a control room 26 limited. The sleeve 22 is doing by a spring 25 against the throttle plate 30 pressed, with the spring 25 is arranged under compressive prestressing and with its other end on a paragraph 24 is supported on the valve needle 10 is trained.

Die Steuerung der Längsbewegung der Ventilnadel 10 im Druckraum 6 erfolgt durch einen wechselnden Druck im Steuerraum 26. Dazu ist in der Drosselplatte 30 eine Ablaufdrossel 41 ausgebildet, die über ein Steuerventil 32 und eine Leckölleitung 34 mit einem Kraftstoffbehälter 40 verbunden werden kann, in dem nur ein geringer Druck, vorzugsweise Umgebungsdruck herrscht. Das Steuerventil 32 ist dabei vorzugsweise ein elektromagnetisches Ventil, das über das Anlegen eines entsprechenden Steuerstroms geöffnet oder geschlossen werden kann. Die Befüllung des Steuerraums 26 erfolgt über eine ebenfalls in der Drosselplatte 30 ausgebildete Zulaufdrossel 42, die über eine Hochdruckleitung 35 mit einem Hochdruckspeicher 36 verbunden ist. Der Hochdruckspeicher 36 beinhaltet Kraftstoff unter hohem Druck, mit dem der Kraftstoff letztendlich in den Brennraum eingebracht werden soll, und wird seinerseits aus dem Kraftstoffbehälter 40 über eine Hochdruckpumpe 37 mit verdichtetem Kraftstoff versorgt. Mit dem Hochdruckspeicher 36 können mehrere Einspritzventile 1 verbunden sein, die jeweils über Hochdruckleitungen 35 mit dem Hochdruckspeicher 36 verbunden sind.The control of the longitudinal movement of the valve needle 10 in the pressure room 6 is done by a changing pressure in the control room 26 , This is in the throttle plate 30 an outlet throttle 41 formed by a control valve 32 and a drain line 34 with a fuel tank 40 can be connected in which only a low pressure, preferably ambient pressure prevails. The control valve 32 is preferably an electromagnetic valve that can be opened or closed by applying a corresponding control current. The filling of the control room 26 via a likewise in the throttle plate 30 trained inlet throttle 42 that have a high pressure line 35 with a high-pressure accumulator 36 connected is. The high-pressure accumulator 36 contains fuel under high pressure, with which the fuel is ultimately to be introduced into the combustion chamber, and in turn is from the fuel tank 40 via a high-pressure pump 37 supplied with compressed fuel. With the high-pressure accumulator 36 can have multiple injectors 1 be connected, each via high pressure lines 35 with the high-pressure accumulator 36 are connected.

In geschlossenem Zustand des Kraftstoffeinspritzventils 1 wird die Ventilnadel 10 durch den Druck im Steuerraum 26 und die dadurch bedingte hydraulische Kraft in Richtung des Ventilsitzes 12 gedrückt. Die Feder 25 drückt zwar die Ventilnadel 10 ebenfalls in Richtung des Ventilsitzes 12, jedoch spielt diese Kraft im Verhältnis zu den großen hydraulischen Kräften nur eine untergeordnete Rolle. Da die Ventilnadel 10 mit ihrer Dichtfläche 11 auf dem Ventilsitz 12 aufliegt, werden Teile der Ventildichtfläche nicht vom Druck des Druckraums 6 beaufschlagt, so dass sich ein Kraftüberschuss in Richtung des Ventilsitzes 12 ergibt, der durch die hydraulischen Kräfte bedingt ist. Das Steuerventil 32 befindet sich dabei in seiner Schließstellung, so dass die Leckölleitung 34 unterbrochen ist. In the closed state of the fuel injection valve 1 becomes the valve needle 10 by the pressure in the control room 26 and the consequent hydraulic force in the direction of the valve seat 12 pressed. The feather 25 Although presses the valve needle 10 also in the direction of the valve seat 12 However, this force plays only a minor role in relation to the large hydraulic forces. Because the valve needle 10 with its sealing surface 11 on the valve seat 12 rests, parts of the valve sealing surface are not affected by the pressure of the pressure chamber 6 subjected to, so that an excess of force in the direction of the valve seat 12 results, which is due to the hydraulic forces. The control valve 32 is in its closed position, so that the leak oil line 34 is interrupted.

Um die Ventilnadel 10 im Druckraum 6 zu bewegen, wird das Steuerventil 32 geöffnet, so dass der Steuerraum 26 über die Ablaufdrossel 41 und die Leckölleitung 34 mit dem Kraftstoffbehälter 40 verbunden wird. Dadurch sinkt der Druck im Steuerraum 26 ab, wobei die Ablaufdrossel 41 und die Zulaufdrossel 42 so dimensioniert sind, dass bei geöffnetem Steuerventil 32 mehr Kraftstoff aus dem Steuerraum 26 abfließt, als über die Zulaufdrossel 42 im selben Zeitraum zufließt. Durch die hydraulischen Kräfte auf der Ventilnadel 10, insbesondere innerhalb des Ventilkörpers 5, ergibt sich jetzt eine resultierende Kraft auf die Ventilnadel 10, die vom Ventilsitz 12 weggerichtet ist und die Ventilnadel 10 in ihre Öffnungsstellung verbringt. Die Ventilnadel 10 hebt vom Ventilsitz 12 ab und gibt die Einspritzöffnungen 8 frei, so dass Kraftstoff aus dem Druckraum 6 über die Einspritzöffnungen 8 ausgespritzt wird. Zur Beendigung der Einspritzung wird das Steuerventil 32 wieder geschlossen, so dass sich im Steuerraum 26 erneut ein hoher Kraftstoffdruck einstellt, der die Ventilnadel 10 mit einer Schließkraft in Richtung des Ventilsitzes 12 beaufschlagt und zurück in ihre Schließstellung drückt.To the valve needle 10 in the pressure room 6 to move, the control valve 32 opened, leaving the control room 26 over the outlet throttle 41 and the drain line 34 with the fuel tank 40 is connected. This reduces the pressure in the control room 26 from, with the outlet throttle 41 and the inlet throttle 42 are dimensioned so that when the control valve is open 32 more fuel from the control room 26 drains off, as via the inlet throttle 42 in the same period. By the hydraulic forces on the valve needle 10 , in particular within the valve body 5 , now results in a resultant force on the valve needle 10 coming from the valve seat 12 is directed away and the valve needle 10 spends in its open position. The valve needle 10 lifts from the valve seat 12 and gives the injection openings 8th free, leaving fuel from the pressure chamber 6 over the injection openings 8th is injected. To complete the injection, the control valve 32 closed again, so in the control room 26 again sets a high fuel pressure, the valve needle 10 with a closing force in the direction of the valve seat 12 pressurized and pressed back into its closed position.

Der zwischen der Ventilnadel 10 und der Wand des Druckraums 6 verbleibende Raum dient als Kraftstoffleitung, über die Kraftstoff durch den Druckraum 6 bis zu den Einspritzöffnungen 8 fließen kann. Zur Anordnung der Ventilnadel 10 genau mittig im Druckraum 6 ist ein Führungsabschnitt 14 im Ventilkörper 5 ausgebildet, in dem die Ventilnadel 10 geführt ist. Der zwischen der Ventilnadel 10 und dem Führungsabschnitt 14 verbleibende Zwischenraum ist dabei so gering, dass zwar einerseits ein gewisser Schmierfilm zwischen der Ventilnadel 10 und der Wand des Druckraums 6 verbleibt, um eine Bewegung der Ventilnadel 10 zu ermöglichen, der jedoch andererseits so eng ist, dass Kraftstoff nur in sehr geringem Ausmaß durch diesen Restspalt in Richtung der Einspritzöffnungen 8 fließen kann, so dass nur eine Leckageströmung möglich ist.The between the valve needle 10 and the wall of the pressure chamber 6 remaining space serves as a fuel line, via the fuel through the pressure chamber 6 up to the injection openings 8th can flow. For the arrangement of the valve needle 10 exactly in the middle of the pressure room 6 is a leadership section 14 in the valve body 5 formed in which the valve needle 10 is guided. The between the valve needle 10 and the guide section 14 remaining gap is so small that, on the one hand, a certain lubricating film between the valve needle 10 and the wall of the pressure chamber 6 Remains to move the valve needle 10 on the other hand, but on the other hand is so narrow that fuel only very slightly through this residual gap in the direction of the injection openings 8th can flow, so that only a leakage flow is possible.

Damit Kraftstoff aus dem stromaufwärts des Führungsabschnitts 14 gelegenen Bereich des Druckraums 6 in den stromabwärts gelegenen Teil des Druckraums 6 fließen kann, ist in der Ventilnadel 10 eine Längsbohrung 15 ausgebildet, die auf Höhe des Führungsabschnitts 14 verläuft, wie in 2 vergrößert nochmals dargestellt. Die Längsbohrung 15 ist dadurch gebildet, dass die Ventilnadel 10 aus zwei Ventilnadelteilen 110, 210 besteht, zwischen denen ein Drosselstück 20 angeordnet ist. Das erste Ventilnadelteil 110 ist dabei im Ventilkörper 5 angeordnet, während das zweite Ventilnadelteil 210 im Haltekörper 4 angeordnet ist. Beide Ventilnadelteile 110, 210 liegen mit ihren Stirnseiten am Drosselstück 20 an und sind mit diesem fest verbunden, beispielweise durch eine Schweiß- oder Lötverbindung. Die Längsbohrung 15 wird durch eine erste Sackbohrung 115 und eine zweite Sackbohrung 215 gebildet, die im ersten Ventilnadelteil 110 bzw. im zweiten Ventilnadelteil 210 eingebracht sind. Das Drosselstück 20 weist eine mittige Längsbohrung auf, in der eine Drosselstelle 16 in Form einer Verengung ausgebildet istSo fuel from the upstream of the guide section 14 located area of the pressure chamber 6 in the downstream part of the pressure chamber 6 can flow is in the valve needle 10 a longitudinal bore 15 formed at the height of the guide section 14 runs, as in 2 enlarged again shown. The longitudinal bore 15 is formed by the valve needle 10 from two valve needle parts 110 . 210 between which is a throttle piece 20 is arranged. The first valve needle part 110 is in the valve body 5 arranged while the second valve needle part 210 in the holding body 4 is arranged. Both valve needle parts 110 . 210 lie with their front sides on the throttle piece 20 and are firmly connected to this, for example, by a weld or solder joint. The longitudinal bore 15 is through a first blind hole 115 and a second blind hole 215 formed in the first valve needle part 110 or in the second valve needle part 210 are introduced. The choke piece 20 has a central longitudinal bore, in which a throttle point 16 is formed in the form of a constriction

Um den Kraftstoffstrom durch die Längsbohrung 15 zu ermöglichen, ist im ersten Ventilnadelteil 110 und im zweiten Ventilnadelteil 210 jeweils eine oder mehrere Verbindungen 17, 18 ausgebildet. Die erste Verbindung 17 im ersten Ventilnadelteil 110 ist hier als schlitzförmige Ausnehmung ausgebildet, die zweite Verbindung 18 im zweiten Ventilnadelteil 210 in Form einer Schrägbohrung. Jede der Verbindungen 17, 18 kann jedoch als Schrägbohrung bzw. schlitzförmige Ausnehmung ausgebildet sein. Es können auch mehrere Verbindungen 17, 18 über den Umfang der Ventilnadel 10 verteilt angeordnet sein. Die Verbindungen 17, 18 sind dabei so ausgeführt, dass der Kraftstoff ungedrosselt in die Längsbohrung 15 einströmen kann, damit die Druckminderung praktisch ausschließlich an der Drosselstelle 16 geschieht.To the fuel flow through the longitudinal bore 15 to allow is in the first valve needle part 110 and in the second valve needle part 210 one or more compounds each 17 . 18 educated. The first connection 17 in the first valve needle part 110 is here designed as a slot-shaped recess, the second connection 18 in the second valve needle part 210 in the form of an oblique hole. Each of the connections 17 . 18 However, it may be formed as an oblique bore or slot-shaped recess. There may also be several connections 17 . 18 over the circumference of the valve needle 10 be arranged distributed. The connections 17 . 18 are designed so that the fuel unthrottled in the longitudinal bore 15 can flow in, so that the pressure reduction practically exclusively at the throttle point 16 happens.

Die Ventilnadel 10 ist so ausgebildet, dass sie im geöffneten Zustand im Wesentlichen kraftausgeglichen ist, d. h. die hydraulischen Kräfte heben sich in Längsrichtung weitgehend gegeneinander auf. Da die Schließkraft, die die Feder 25 auf die Ventilnadel 10 ausübt, allein zu einem schnellen Schließen nicht ausreicht, muss das Schließen der Ventilnadel 10 hydraulisch unterstützt werden, da ein zu langsames Nadelschließen zu erhöhten Schadstoffemissionen führt. Dazu muss eine Druckdifferenz zwischen den stromaufwärts und stromabwärts des Führungsabschnitts 14 gelegenen Teilen des Druckraums erreicht werden, da dann die Öffnungskraft auf die Ventilnadel 10 durch den Kraftstoffdruck im Ventilkörper 5 geringer ist als die Schließkraft, die durch die hydraulische Kraft innerhalb des Steuerraums 26 auf die Ventilnadel 10 ausgeübt wird. Der Kraftstoff fließt zu den Einspritzöffnungen 8 durch die Längsbohrung 15 innerhalb der Ventilnadel 10. Durch die Drosselstelle 16 innerhalb der Längsbohrung 15 wird eine solche Druckdifferenz erreicht, so dass der Druck im stromabwärts des Führungsabschnitts 14 gelegenen Bereich des Druckraums 6 geringer ist als stromaufwärts des Führungsabschnitts 14.The valve needle 10 is formed so that it is substantially force-balanced in the open state, ie, the hydraulic forces cancel each other in the longitudinal direction largely against each other. Because the closing force, which is the spring 25 on the valve needle 10 exerts, alone sufficient for a quick closing, must close the valve needle 10 hydraulically assisted, as too slow needle closing leads to increased pollutant emissions. This requires a pressure difference between the upstream and downstream of the guide section 14 located parts of the pressure chamber can be achieved, since then the opening force on the valve needle 10 by the fuel pressure in the valve body 5 less than the closing force due to the hydraulic force within the control room 26 on the valve needle 10 is exercised. The fuel flows to the injection openings 8th through the longitudinal bore 15 inside the valve needle 10 , Through the throttle 16 within the longitudinal bore 15 such a pressure difference is achieved so that the pressure in the downstream of the guide section 14 located area of the pressure chamber 6 is less than upstream of the guide section 14 ,

In 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt, wobei hier – wie in 2 – nur der Ventilkörper 5 zusammen mit der Ventilnadel 10 dargestellt ist. Die Ventilnadel 10 weist auch hier eine Längsbohrung 15 auf, wobei die Verbindung mit dem Druckraum 6 stromaufwärts des Führungsabschnitts 14 durch Filterbohrungen 19 gebildet wird, die in radialer Richtung in die Ventilnadel 10 eingebracht sind. Die Filterbohrungen 19 sind dabei in Anzahl und Durchmesser so bemessen, dass an diesen Filterbohrungen 19 keine oder nur eine geringe Druckminderung verglichen mit der Druckminderung an der Drosselstelle 16 stattfindet. Die Filterbohrungen 21 dienen dazu, Partikel im Kraftstoff herauszufiltern, die durch die in der Regel im Kraftstoffeinspritzsystem vorhandenen und dem Kraftstoffeinspritzventil vorgeschalteten Filter nicht erfasst wurden, damit diese nicht bis zu den Einspritzöffnungen 8 gelangen. In 3 is a further embodiment of the fuel injection valve according to the invention shown, in which case - as in 2 - only the valve body 5 together with the valve needle 10 is shown. The valve needle 10 also has a longitudinal bore here 15 on, being the connection with the pressure room 6 upstream of the guide section 14 through filter bores 19 is formed in the radial direction in the valve needle 10 are introduced. The filter holes 19 are dimensioned in number and diameter so that at these filter bores 19 no or only a slight pressure reduction compared to the pressure reduction at the throttle point 16 takes place. The filter holes 21 are used to filter out particles in the fuel, which were not detected by the usually existing in the fuel injection system and the fuel injection valve upstream filter so that they are not up to the injection openings 8th reach.

Die Filterbohrungen 19 sind als radiale Bohrungen ausgeführt und können auf verschiedene Art und Weise hergestellt werden, beispielsweise durch Elektroerosion oder durch einen Laser-Bohrprozess. Der Durchmesser der Filterbohrungen 19 beträgt dabei vorzugsweise 100 bis 300 µm, je nach Viskosität des Kraftstoffs und je nach Anzahl der Filterbohrungen 19, damit keine oder nur eine gegenüber der Druckminderung an der Drosselstelle 16 geringe Druckminderung stattfindet. The filter holes 19 are designed as radial bores and can be prepared in various ways, for example by electroerosion or by a laser drilling process. The diameter of the filter bores 19 is preferably 100 to 300 microns, depending on the viscosity of the fuel and depending on the number of filter bores 19 , so that no or only one opposite the pressure reduction at the throttle point 16 low pressure reduction takes place.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 3624476 A1 [0003, 0004]
DE 102007032741 A1 [0005]

Claims

Fuel injection valve for internal combustion engines with a housing ( 2 ), in which a pressure chamber ( 6 ) is formed, from which at least one injection opening ( 8th ) and with one in the pressure room ( 6 ) arranged valve needle ( 10 ), which by their longitudinal movement, the at least one injection opening ( 8th ) opens and closes, whereby between the valve needle ( 10 ) and the wall of the pressure chamber ( 6 ) at least partially remains an annular space which can be filled with fuel under high pressure and by the fuel in the direction of the injection openings ( 8th ) and with one in the pressure chamber ( 6 ) formed guide section ( 14 ), in which the valve needle ( 10 ), characterized in that the valve needle ( 10 ) in the area of the guide section ( 14 ) a longitudinal bore ( 15 ), by the fuel from the upstream of the guide section (FIG. 14 ) located part of the pressure chamber ( 6 ) in the downstream part of the pressure chamber ( 6 ), whereby within the longitudinal bore ( 15 ) a throttle point ( 16 ) is trained.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the longitudinal bore ( 15 ) upstream of the guide section ( 14 ) by a first connection ( 17 ) and downstream of the guide section ( 14 ) by a second compound ( 18 ) with the pressure chamber ( 6 ) connected is.

Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the valve needle ( 10 ) is modular and a first valve needle part ( 110 ) and a second valve needle part ( 210 ), between which a throttle piece ( 20 ) is arranged, the throttle point ( 16 ) having.

Fuel injection valve according to claim 3, characterized in that the first valve needle part ( 110 ) a first blind bore ( 115 ) and the second valve needle part ( 210 ) a second blind bore ( 215 ), which are formed such that by connecting the two valve needle parts ( 110 ; 210 ) with interposition of the throttle piece ( 20 ) the longitudinal bore ( 15 ) with the throttle restriction ( 16 ) is formed.

Fuel injection valve according to claim 2, characterized in that the connections ( 17 ; 18 ) through recesses in the valve needle ( 10 ) are formed.

Fuel injection valve according to claim 5, characterized in that the recesses ( 17 ; 18 ) are slot-shaped.

Fuel injection valve according to claim 5 or 6, characterized in that a plurality of recesses ( 17 ; 18 ) over the circumference of the valve needle ( 10 ) are arranged distributed.

Fuel injection valve according to claim 2, characterized in that the first connection ( 17 ) between the longitudinal bore ( 15 ) and the pressure chamber ( 6 ) through several filter bores ( 19 ) formed in the valve needle ( 10 ) are formed.

Fuel injection valve according to claim 8, characterized in that the filter bores ( 19 ) as radial bores in the valve needle ( 10 ) are formed.

Fuel injection valve according to claim 8 or 9, characterized in that the filter bores have a diameter of 100 to 300 microns.

Fuel injection valve according to claim 8, 9 or 10, characterized in that the filter bores ( 19 ) are formed in such a number and with a diameter such that the fuel flow from the pressure chamber ( 6 ) in the longitudinal bore ( 15 ) through the filter bores ( 19 ) is not or only slightly throttled.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the first valve needle part ( 110 ), the second valve needle part ( 210 ) and the throttle piece ( 20 ) are firmly connected to each other, preferably by a welding or soldering connection.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that between the wall of the pressure chamber and the valve needle in the region of the guide portion ( 14 ) has a thickness such that only one leakage flow is possible.