DE102012210955A1

DE102012210955A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines

Info

Publication number: DE102012210955A1
Application number: DE201210210955
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: EP2867518B1; WO2014000966A1; EP2867518A1

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil (1) 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, wobei zwischen der Ventilnadel (10) und der Wand des Druckraums (6) zumindest abschnittsweise ein Ringraum verbleibt, der mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist und durch den Kraftstoff in Richtung der Einspritzöffnungen (8) fließen kann. Die Ventilnadel (10) ist mit einem Führungsabschnitt (14) im Druckraum (6) geführt und weist im Bereich des Führungsabschnitts (14) eine Längsbohrung (15) auf, durch die Kraftstoff von dem stromaufwärts des Führungsabschnitts (14) ausgebildeten Teil des Druckraums (6) in den stromabwärts des Führungsabschnitts (14) ausgebildeten Teil des Druckraums (6) fließen kann, wobei die Längsbohrung (15) über mehrere, in der Ventilnadel (10) ausgebildete Drosselbohrungen (20; 20') mit dem Druckraum (6) verbunden ist.Fuel injection valve (1) for internal combustion engines with a housing (2) in which a pressure chamber (6) is formed, from which at least one injection opening (8) extends. In the pressure chamber (6) there is a valve needle (10) which, through its longitudinal movement, opens and closes the at least one injection opening (8), with an annular chamber remaining at least in sections between the valve needle (10) and the wall of the pressure chamber (6) can be filled with fuel under high pressure and through which fuel can flow in the direction of the injection openings (8). The valve needle (10) is guided with a guide section (14) in the pressure chamber (6) and in the area of the guide section (14) has a longitudinal bore (15) through which fuel is drawn from the part of the pressure chamber (14) formed upstream of the guide section (14). 6) can flow into the part of the pressure chamber (6) formed downstream of the guide section (14), the longitudinal bore (15) being connected to the pressure chamber (6) via several throttle bores (20; 20 ') formed in the valve needle (10) is.

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 den Kraftstoff unter hohem Druck in Brennräume einbringen. 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. Der Kraftstoff bildet zusammen mit der verdichteten Luft im Brennraum ein zündfähiges Gemisch, das selbst- oder fremdgezündet verbrennt.Injection valves are known for injecting fuel, which introduce the 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. 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 vor allem Anschliffe an der Ventilnadel bekannt, die trotz der Führung der Ventilnadel innerhalb der Bohrung einen Fluss des Kraftstoffs ermöglichen. Darüber hinaus ist beispielsweise 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, above all, polished sections on the valve needle are known, which allow a flow of the fuel despite the leadership of the valve needle within the bore. In addition, for example, 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, da der volle Einspritzdruck an den Einspritzöffnungen zur Verfügung stehen soll, um eine bestmögliche Zerstäubung zu gewährleisten. Bei manchen Einspritzventilen ist jedoch auch eine gezielte Minderung des Kraftstoffdrucks erwünscht und für die Funktion notwendig. So ist beispielsweise 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 somit 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, since the full injection pressure at the injection ports should be available to ensure the best possible atomization. In some injectors, however, a targeted reduction of the fuel pressure is desired and necessary for the function. For example, from the scriptures 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 thus 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 eine definierte Drosselung des Kraftstoffstroms zu erreichen, um eine Druckdifferenz zwischen dem stromaufwärts und dem stromabwärts des Führungsabschnitts zu angeordneten Teil des Druckraums zu erreichen. Hierzu ist die Ventilnadel des Kraftstoffeinspritzventils in einem Druckraum angeordnet und schließt und öffnet durch ihre Längsbewegung wenigstens eine Einspritzöffnung, 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. Innerhalb des Druckraums ist ein Führungsabschnitt ausgebildet, indem die Ventilnadel geführt ist. Die Ventilnadel weist auf Höhe des Führungsabschnitts 14 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 die Längsbohrung über mehrere in der Ventilnadel ausgebildete Drosselbohrungen mit dem Druckraum verbunden ist. Diese Bohrungen können sowohl den Zulauf in die Längsbohrung bilden, also stromaufwärts des Führungsabschnitts innerhalb der Ventilnadel angeordnet sein, als auch den Abfluss des Kraftstoffs aus der Längsbohrung in den Druckraum bilden, also stromabwärts des Führungsabschnitts ausgebildet sein. 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 to achieve a defined throttling of the fuel flow to achieve a pressure difference between the upstream and downstream of the guide portion arranged part of the pressure chamber. For this purpose, the valve needle of the fuel injection valve is arranged in a pressure chamber and closes and opens by its longitudinal movement at least one injection port through which fuel can be introduced 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. Within the pressure chamber, a guide portion is formed by the valve needle is guided. The valve needle points to the height of the guide section 14 a longitudinal bore through which fuel from the upstream of the guide portion formed part of the pressure chamber in the downstream of the guide portion formed part of the pressure chamber can flow, wherein the longitudinal bore is connected via a plurality of formed in the valve needle throttle bores with the pressure chamber. These holes can both form the inlet into the longitudinal bore, that is to say be arranged upstream of the guide section within the valve needle, and also form the outflow of the fuel from the longitudinal bore into the pressure chamber, ie be formed downstream of the guide section.

Je nachdem, ob die Drosselbohrungen stromaufwärts oder stromabwärts des Führungsabschnitts ausgebildet sind, wird die jeweils andere Verbindung, die den Zu- bzw. Ablauf in die Längsbohrung bildet, durch eine weitere Verbindung sichergestellt, die zwischen der Längsbohrung und dem Druckraum ausgebildet ist. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die weitere Verbindung durch mehrere in der Ventilnadel ausgebildete Filterbohrungen gebildet. Diese Filterbohrungen, die als in radialer Richtung verlaufende Bohrungen innerhalb der Ventilnadel ausgebildet sind, stellen einen Filter für Schmutzpartikel dar, die im 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 Drosselbohrungen hervorgerufen wird. Vorzugsweise bilden die Filterbohrungen die weitere Verbindung, die stromaufwärts des Führungsabschnitts ausgebildet ist, so dass die Drosselbohrungen den stromabwärts des Führungsabschnitts ausgebildeten Strömungspfad von der Längsbohrung in den Druckraum bilden. Schmutzpartikel, die in den Injektor gelangen, werden so bereits vor dem Eintritt in die Längsbohrung durch die Filterbohrungen zurückgehalten, so dass sie die Drosselbohrungen nicht durch Schmutzpartikel zugesetzt werden und so ihre Wirkung, einen genau definierten Druckabfall zu bewirken, verlieren. Depending on whether the throttle bores are formed upstream or downstream of the guide portion, the respective other connection, which forms the inlet or outlet in the longitudinal bore, ensured by a further connection between the longitudinal bore and the Pressure chamber is formed. In an advantageous embodiment of the invention, the further connection is formed by a plurality of filter bores formed in the valve needle. These filter bores, which are formed as holes extending in the radial direction within the valve needle, provide a filter for dirt particles, which can get into the fuel flow in the injector 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 holes. Preferably, the filter bores form the further connection which is formed upstream of the guide section, so that the throttle bores form the flow path formed downstream of the guide section from the longitudinal bore into the pressure chamber. Dirt particles entering the injector are thus already retained by the filter bores prior to entry into the longitudinal bore, so that they are not added to the throttle bores by dirt particles and thus lose their effect to cause a well-defined pressure drop.

Die Drosselbohrungen sind vorzugsweise als radial verlaufende Bohrungen ausgebildet mit einem Durchmesser von vorzugsweise 50 bis 250 µm. Dieser Durchmesserbereich erlaubt, die gewünschte Wirkung mit einer überschaubaren Zahl von Drosselbohrungen zu erreichen.The throttle bores are preferably formed as radially extending bores having a diameter of preferably 50 to 250 microns. This diameter range allows to achieve the desired effect with a manageable number of throttle bores.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung besteht die Ventilnadel aus wenigstens zwei Teilventilnadeln, die im Bereich der Längsbohrung miteinander verbunden sind. Dadurch lässt sich die Längsbohrung durch zwei in den jeweiligen Teilventilnadeln ausgebildete Sackbohrungen bilden, aus denen sich durch das Zusammenfügen der Teilventilnadeln die Längsbohrung ergibt.In a further advantageous embodiment of the invention, the valve needle consists of at least two partial valve needles, which are connected to each other in the region of the longitudinal bore. As a result, the longitudinal bore can be formed by two blind bores formed in the respective partial valve needles, from which the longitudinal bore results through the joining together of the partial valve needles.

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 und 1 in a schematic representation of a longitudinal section through an inventive fuel injection valve with the essential components connected and

2 eine vergrößerte Darstellung des Ventilkörpers mit darin angeordneter Ventilnadel eines weiteren Ausführungsbeispiels. 2 an enlarged view of the valve body arranged therein valve needle of 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 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 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.

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 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, also 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 Interspace is so small that on the one hand a 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 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. Die Längsbohrung 15 kann beispielsweise dadurch ausgebildet werden, dass die Ventilnadel 10 aus zwei Ventilnadelteilen 110, 210 besteht. Das erste Ventilnadelteil 110 ist dabei im Ventilkörper 5 angeordnet, während das zweite Ventilnadelteil 210 im Haltekörper 4 angeordnet ist. An der Grenzfläche 28 liegen die beiden Ventilnadelteile 110, 210 aneinander und sind miteinander fest verbunden, beispielweise durch eine Schweiß- oder Lötverbindung. Die Längsbohrung 15 kann dann durch Sackbohrungen gebildet werden, die im ersten Ventilnadelteil 110 bzw. im zweiten Ventilnadelteil 210 eingebracht sind.So 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. The longitudinal bore 15 can be formed, for example, that the valve needle 10 from two valve needle parts 110 . 210 consists. 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. At the interface 28 are the two valve needle parts 110 . 210 to each other and are firmly connected to each other, for example by a weld or solder joint. The longitudinal bore 15 can then be formed by blind holes in the first valve needle part 110 or in the second valve needle part 210 are introduced.

Zur Ermöglichung des Kraftstoffstroms durch die Längsbohrung 15 sind im zweiten Ventilnadelteil 210, der im Haltekörper 4 angeordnet ist, mehrere Drosselbohrungen 20 ausgebildet. Die Drosselbohrungen 20 sind als radiale Bohrungen ausgebildet, die einen solchen Durchmesser aufweisen, dass der Kraftstoffstrom bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil aus dem Druckraum 6 durch die Drosselbohrungen 20 in die Längsbohrung 15 strömt. Der Kraftstoff erfährt an den Drosselbohrungen 20 einen Druckabfall, wodurch innerhalb der Längsbohrung 15 ein geringerer Druck herrscht als im Druckraum 6 stromaufwärts des Führungsabschnitts 14. Der Kraftstoff strömt sodann durch die Längsbohrung 15 weiter Richtung Einspritzöffnungen 8 und gelangt über eine Verbindung 17, die hier als Schrägbohrung in der Ventilnadel 10 ausgebildet ist, in den stromabwärts des Führungsabschnitts 14 gelegenen Teil des Druckraums 6. Durch diesen fließt der Kraftstoff schließlich weiter, bis er über die Einspritzöffnungen 8 in einen Brennraum eingebracht wird. To allow fuel flow through the longitudinal bore 15 are in the second valve needle part 210 in the holding body 4 is arranged, several throttle bores 20 educated. The throttle holes 20 are formed as radial bores having a diameter such that the fuel flow with the fuel injection valve open from the pressure chamber 6 through the throttle holes 20 in the longitudinal bore 15 flows. The fuel experiences at the throttle bores 20 a pressure drop, whereby within the longitudinal bore 15 a lower pressure prevails than in the pressure chamber 6 upstream of the guide section 14 , The fuel then flows through the longitudinal bore 15 continue towards injection ports 8th and gets over a connection 17 , here as an oblique hole in the valve needle 10 is formed, in the downstream of the guide portion 14 located part of the pressure chamber 6 , Through this, the fuel eventually continues to flow until it passes over the injection ports 8th is introduced into a combustion chamber.

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 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 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, und es stellt sich im Steuerraum 26 erneut ein hoher Kraftstoffdruck ein, 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, and it turns in the control room 26 again 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.

Die Ventilnadel 10 ist so ausgebildet, dass sie im geöffneten Zustand und dann, wenn der Steuerraum 26 wieder mit Kraftstoff unter hohem Druck geflutet wird, 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 Bereichen des Druckraums stromaufwärts und stromabwärts des Führungsabschnitts 14 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 der Ventilnadel 10 ausgeübt wird. The valve needle 10 is designed to be in the open state and then when the control room 26 is again flooded with fuel under high pressure, is substantially balanced force, ie, the hydraulic forces cancel in 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 areas of the pressure space upstream and downstream of the guide section 14 be achieved because 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.

Der Kraftstoff fließt zu den Einspritzöffnungen 8 durch die Längsbohrung 15 innerhalb der Ventilnadel 10, indem er durch Drosselbohrungen 20 aus dem Druckraum 6 in die Längsbohrung 15 eintritt. Durch die Drosselbohrungen 20, deren Anzahl und Durchmesser so bemessen ist, dass bei geöffnetem Kraftstoffeinspritzventil eine Druckminderungen an diesen Drosselbohrungen 20 stattfindet, wird eine solche Druckdifferenz erreicht. Dadurch ist der Druck in der Längsbohrung und in der Folge über die Verbindung 17 auch im stromabwärtigen Teil des Druckraums 16 geringer als im stromaufwärts des Führungsabschnitts 14 gelegenen Bereich des Druckraums 6.The fuel flows to the injection openings 8th through the longitudinal bore 15 inside the valve needle 10 by passing through throttle holes 20 from the pressure room 6 in the longitudinal bore 15 entry. Through the throttle holes 20 , whose number and diameter is so dimensioned that when the fuel injection valve is open, a pressure reduction at these throttle bores 20 takes place, such a pressure difference is achieved. As a result, the pressure in the longitudinal bore and in the sequence over the connection 17 also in the downstream part of the pressure chamber 16 less than in the upstream of the guide section 14 located area of the pressure chamber 6 ,

Die Verbindung der Längsbohrung 15 mit dem Druckraum 6 erfolgt stromaufwärts des Führungsabschnitts 14 über die Drosselbohrungen 20, wie in 1 dargestellt. Die stromabwärts des Führungsabschnitts 14 gelegene Verbindung 17 erfolgt beispielsweise durch eine Schrägbohrung innerhalb der Ventilnadel 10. Es können auch mehrere Schrägbohrungen vorgesehen sein, die die Verbindung sicherstellen.The connection of the longitudinal bore 15 with the pressure room 6 occurs upstream of the guide section 14 over the throttle holes 20 , as in 1 shown. The downstream of the guide section 14 located connection 17 For example, by an oblique bore within the valve needle 10 , It can also be provided a plurality of oblique holes, which ensure the connection.

In 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt, wobei hier 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 21 erreicht wird, die in radialer Richtung in die Ventilnadel 10 eingebracht sind. Die Filterbohrungen 21 sind dabei in Anzahl und Durchmesser so bemessen, dass an diesen Filterbohrungen 21 keine oder nur eine geringe Druckminderung stattfindet verglichen mit der Druckminderung an den Drosselbohrungen 20'. Die Filterbohrungen 21 dienen an dieser Stelle der Filterung des Kraftstoffs, d. h. dass durch die Filterbohrungen 21 Partikel im Kraftstoff, die in das Kraftstoffeinspritzventil 1 gelangt sind, herausgefiltert werden, damit diese nicht bis zu den Einspritzöffnungen 8 gelangen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Drosselbohrungen 20’ nicht mit Partikeln zugesetzt werden. Dadurch bleibt die Wirkung der Drosselbohrungen 20’ während der gesamten Lebensdauer des Kraftstoffeinspritzventils erhalten.In 2 is shown a further embodiment of the fuel injection valve according to the invention, in which case 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 21 is achieved, in the radial direction in the valve needle 10 are introduced. The filter holes 21 are dimensioned in number and diameter so that at these filter bores 21 no or only a slight pressure reduction takes place compared to the pressure reduction at the throttle bores 20 ' , The filter holes 21 serve at this point the filtering of the fuel, ie that through the filter bores 21 Particles in the fuel flowing into the fuel injector 1 are filtered out, so that these are not up to the injection openings 8th reach. Another advantage is that the throttle holes 20 ' not be added with particles. This leaves the effect of the throttle holes 20 ' during the entire life of the fuel injection valve.

Die Verbindung der Längsbohrung 15 mit dem stromabwärts des Führungsabschnitts 14 gelegenen Teil des Druckraums 6 erfolgt, wie bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel, über Drosselbohrungen 20’, die die gewünschte Druckdifferenz zwischen der Längsbohrung 15 und den Druckraum 6 herstellen. Bei diesem Ausführungsbeispiel herrscht also innerhalb der Längsbohrung 15 ein höherer Druck als im stromabwärts des Führungsabschnitts 14 gelegenen Teil des Druckraums 6, während bei dem in 1 gezeigten Ausführungsbeispiel die Druckminderung bereits bei Eintritt des Kraftstoffs in die Längsbohrung 15 erfolgt. Es sei noch einmal darauf hingewiesen, dass diese Druckminderung nur dann stattfindet, wenn der Kraftstoffstrom tatsächlich in Bewegung ist, d.h. nur, wenn das Kraftstoffeinspritzventil geöffnet ist. In geschlossenem Zustand des Kraftstoffeinspritzventils stellt sich sehr rasch wieder ein Kraftstoffdruck ein, der innerhalb des gesamten Druckraums 6 gleich ist.The connection of the longitudinal bore 15 with the downstream of the guide section 14 located part of the pressure chamber 6 takes place, as in the 1 shown embodiment, via throttle bores 20 ' that the desired pressure difference between the longitudinal bore 15 and the pressure room 6 produce. In this embodiment, therefore, prevails within the longitudinal bore 15 a higher pressure than in the downstream of the guide section 14 located part of the pressure chamber 6 while at the in 1 embodiment shown, the pressure reduction already at entry of the fuel in the longitudinal bore 15 he follows. It should again be noted that this pressure reduction takes place only when the fuel flow is actually in motion, ie only when the fuel injection valve is open. In the closed state of the fuel injection valve is very quickly a fuel pressure, which is within the entire pressure chamber 6 is equal to.

Die Drosselbohrungen 20, 20’ 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 Drosselbohrungen 20, 20' beträgt dabei vorzugsweise 50 bis 250 µm, je nach Viskosität des Kraftstoffs und je nach Anzahl der Drosselbohrungen 20, 20'. Der Durchmesser der Filterbohrungen 21 ist so bemessen, dass unter Berücksichtigung der Anzahl der Filterbohrungen 21 keine oder nur eine gegenüber der Druckminderung an den Drosselbohrungen 20 geringe Druckminderung stattfindet. Der Durchmesser der Filterbohrungen 21 richtet sich nach der Größe der zu erwartenden Partikel und ist in der Größenordnung von 100 bis 300 µm.The throttle holes 20 . 20 ' 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 throttle holes 20 . 20 ' is preferably 50 to 250 microns, depending on the viscosity of the fuel and depending on the number of throttle bores 20 . 20 ' , The diameter of the filter bores 21 is sized so that taking into account the number of filter bores 21 no or only one opposite the pressure reduction at the throttle holes 20 low pressure reduction takes place. The diameter of the filter bores 21 depends on the size of the expected particles and is of the order of 100 to 300 μm.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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

Claims

Fuel Injector ( 1 ) 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 room ( 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 ) formed part of the pressure chamber ( 6 ) in the downstream of the guide section ( 14 ) formed part of the pressure chamber ( 6 ), whereby the longitudinal bore ( 15 ) over several, in the valve needle ( 10 ) formed throttle bores ( 20 ; 20 ' ) with the pressure chamber ( 6 ) connected is.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the throttle bores ( 20 ' ) downstream of the guide section ( 14 ) are formed and that upstream of the guide section ( 14 ) another compound ( 17 ) between the longitudinal bore ( 15 ) and the pressure chamber ( 6 ) in the valve needle ( 10 ) is trained.

Fuel injection valve according to claim 2, characterized in that the further connection ( 17 ) by several, in the valve needle ( 10 ) trained filter bores ( 21 ) is formed.

Fuel injection valve according to claim 3, characterized in that the filter bores ( 21 ) have a number and a diameter such that the fuel flow from the pressure chamber ( 6 ) in the longitudinal bore ( 15 ) through the filter bores ( 21 ) is not or only slightly throttled.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the throttle bores ( 20 ; 20 ' ) a certain pressure drop between the longitudinal bore ( 15 ) and the downstream of the guide section (FIG. 14 ) located part of the pressure chamber ( 6 ), when an injection of fuel through the fuel injection valve ( 1 ) happens.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the throttle bores ( 20 ; 20 ' ) are formed as radially extending bores.

Fuel injection valve according to claim 6, characterized in that the throttle bores ( 20 ; 20 ' ) have a diameter of 50 to 250 microns.

Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the valve needle ( 10 ) of at least two partial valve needles ( 110 ; 210 ), which in the region of the longitudinal bore ( 15 ) are interconnected.

Fuel injection valve according to claim 8, characterized in that the longitudinal bore through two in the respective part valve needles ( 110 ; 210 ) trained blind holes is formed.

Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the end of the valve needle facing away from the injection openings ( 10 ) Limits a control space in which an alternating fuel pressure is adjustable.

Fuel injection valve according to claim 9, characterized in that the longitudinal direction of the injection openings ( 8th ) directed away hydraulic forces on the valve needle ( 10 )