DE102014220104B3 - Fuel injection valve - Google Patents
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Abstract
Es wird ein Kraftstoffeinspritzventil (12) mit einem durchströmbaren Ventilgehäuse (14) und einer im Ventilgehäuse (14) bewegbar aufgenommenen Ventilnadel (16) offenbart. An einem Ende des Ventilgehäuses (14) ist ein Düsenkopf (10) zur Zerstäubung des Fluids angeordnet, der ein Spritzloch (22) aufweist. Im Düsenkopf (10) ist ein das Spritzloch (22) aufweisender Ventilabschnitt (36) ausgebildet ist in dem im Bereich des Spritzlochs (22) eine der Nadelspitze (20) gegenüberliegende Mulde (28) ausgebildet ist. Im Bereich des Spritzlochs (22) ist eine Vorrichtung (44, 38, 60) angeordnet, mittels welcher in einer Schließposition des Kraftstoffeinspritzventils (12) eine Druckdifferenz zwischen einem Innendruck (pS) des Ventilabschnitts (36) und einem an einer Außenfläche (46) des Düsenkopfs (10) anliegenden Umgebungsdruck (pB) erzeugbar ist.A fuel injection valve (12) with a flow-through valve housing (14) and a valve needle (16) movably received in the valve housing (14) is disclosed. At one end of the valve housing (14), a nozzle head (10) for atomizing the fluid is arranged, which has a spray hole (22). In the nozzle head (10) a the injection port (22) exhibiting valve portion (36) is formed in which in the region of the injection hole (22) one of the needle tip (20) opposite trough (28) is formed. In the region of the injection hole (22), a device (44, 38, 60) is arranged, by means of which in a closed position of the fuel injection valve (12) a pressure difference between an internal pressure (pS) of the valve portion (36) and on an outer surface (46). the nozzle head (10) adjacent ambient pressure (pB) can be generated.
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art.The invention relates to a fuel injection valve referred to in the preamble of claim 1. Art.
Bekannt sind Kraftstoffeinspritzventile mit einem Düsenkopf zur Zerstäubung eines Fluids. Üblicherweise werden derartige Kraftstoffeinspritzventile zur Zerstäubung von Kraftstoff in einem Brennraum einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Insbesondere, sofern es sich um eine so genannte Direkteinspritzung des Kraftstoffs in den Brennraum bei einer als Ottomotor ausgebildeten Brennkraftmaschine handelt, ist der Kraftstoff, unter anderem mit Hilfe des Düsenkopfes, sehr fein zu zerstäuben. Eine Art der Verbrennung des Ottomotors beruht auf dem Prinzip der homogenen Verbrennung, welche, zur Erzeugung einer möglichst vollständigen Verbrennung, ein möglichst gutes Gemisch von im Brennraum vorhandener Luft und dem eingespritzten Kraftstoff erfordert.Fuel injection valves are known with a nozzle head for atomizing a fluid. Usually, such fuel injection valves are used for atomizing fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine. In particular, if it is a so-called direct injection of the fuel into the combustion chamber in an engine designed as a gasoline engine, the fuel, among other things with the help of the nozzle head, very fine to atomize. One type of combustion of the gasoline engine is based on the principle of homogeneous combustion, which, in order to produce as complete a combustion as possible, requires the best possible mixture of air present in the combustion chamber and the injected fuel.
Mit Hilfe der Direkteinspritzung wird der Kraftstoff bei Ottomotoren heutiger Brennkraftmaschinen direkt in den Brennraum eingespritzt, wodurch gegenüber einem älteren Prinzip der Einbringung von Kraftstoff, der so genannten Saugrohreinspritzung, der Vorteil eines reduzierten Kraftstoffverbrauchs erwirkt wird. Des Weiteren ist eine Regelung eines Abgasnachbehandlungssystems der Brennkraftmaschine mit Hilfe der Direkteinspritzung erheblich verbessert.With the help of direct injection, the fuel is injected in gasoline engines today's internal combustion engines directly into the combustion chamber, which compared to an older principle of the introduction of fuel, the so-called intake manifold injection, the advantage of reduced fuel consumption is obtained. Furthermore, a regulation of an exhaust aftertreatment system of the internal combustion engine by means of direct injection is considerably improved.
Ein weiterer Vorteil der Direkteinspritzung ist eine Verbesserung der Brennkraftmaschine hinsichtlich ihres Ansprechverhaltens im dynamischen Betrieb, da der Kraftstoff wesentlich schneller in den Brennraum gelangt als bei der Saugrohreinspritzung, bei welcher der Kraftstoff zusammen mit der über das Einlassventil einströmenden Verbrennungsluft in den Brennraum gelangt.Another advantage of direct injection is an improvement of the internal combustion engine with regard to its response in dynamic operation, since the fuel passes much faster into the combustion chamber as in the intake manifold injection, in which the fuel enters the combustion chamber together with the combustion air flowing through the inlet valve.
Aktuell zur Verfügung stehende Kraftstoff-Einspritzventile sind hochkomplexe elektromechanische Vorrichtungen, die höchste Anforderungen an Material und Produktionstechnik stellen. Im Wesentlichen besteht eine solches Kraftstoffeinspritzventil aus dem Injektorkörper der ein Ventilgehäuse aufweist mit Düsenringraum, Ventilnadel, Schließfeder, Nadelsitz und Spritzlöchern, sowie einer Betätigungsvorrichtung mit Aktuator-Anordnung und Übertragungsmechanik oder Steuerhydraulik mit Steuerventil zur Betätigung der Düsennadel. Als Aktuator kommen hier elektromagnetische Stellantriebe oder auch Piezo-Aktuatoren in Frage. Im Ruhezustand wird die Düsennadel durch die Schließfeder in den Nadelsitz gedrückt und dichtet den mit Kraftstoff gefüllten, unter Hochdruck stehenden Düsenringraum gegenüber den Spritzlöchern ab.Currently available fuel injectors are highly complex electromechanical devices that place the highest demands on materials and production technology. Essentially, such a fuel injection valve consists of the injector body having a valve housing with nozzle annulus, valve needle, closing spring, needle seat and spray holes, and an actuator with actuator assembly and transmission mechanism or control hydraulics with control valve for actuating the nozzle needle. As actuator come here electromagnetic actuators or piezo actuators in question. At rest, the nozzle needle is pressed by the closing spring in the needle seat and seals the filled with fuel, high-pressure nozzle annulus against the spray holes.
Zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine wird durch Ansteuerung des Aktuators und mittels der Übertragungsmechanik oder der Steuerhydraulik die Düsennadel aus dem Nadelsitz abgehoben und so die Spritzlöcher freigegeben. Der unter Hochdruck stehende Kraftstoff wird durch die Spritzlöcher direkt in den zugehörigen Brennraum eingespritzt.For injecting fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine, the nozzle needle is lifted out of the needle seat by actuation of the actuator and by means of the transfer mechanism or the control hydraulics, thus releasing the injection holes. The high-pressure fuel is injected through the spray holes directly into the associated combustion chamber.
Leistungs- und Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine hängen sehr stark von der Genauigkeit der einzelnen Einspritzungen und von den geometrischen Gegebenheiten – insbesondere an einem die Spritzlöcher aufweisenden Düsenkopf – des Kraftstoffeinspritzventils ab. Die Genauigkeit der Einspritzmengen hängt sehr stark von dem zur Verfügung stehenden Druck und dessen Konstanz im Düsenringraum sowie der Präzision der Ansteuerung als auch von Toleranzen der Mechanik und hier insbesondere der Spritzlöcher ab.Performance and emission characteristics of the internal combustion engine depend very much on the accuracy of the individual injections and on the geometric conditions - in particular on a nozzle head having the injection ports - of the fuel injection valve. The accuracy of the injection quantities depends very much on the available pressure and its constancy in the nozzle annulus and the precision of the control and tolerances of the mechanics and in particular of the injection holes.
Es ist ein bekannter Effekt, dass bei steigender Leistungsdichte und zunehmender Abgasrückführungsrate verstärkt Ablagerungen durch Verkokungen in den Spritzlöchern gebildet werden, die die geforderte Genauigkeit der Einspritzung und somit Leistungs- und Emissionsverhalten negativ beeinflusst.It is a known effect that with increasing power density and increasing exhaust gas recirculation rate deposits are increasingly formed by coking in the spray holes, which adversely affects the required accuracy of the injection and thus performance and emission behavior.
Es ist bekannt, dass ein konstruktiv bedingtes Totvolumen, im Folgenden auch Schadvolumen genannt, das sich zwischen dem Nadelsitz und dem Spritzlochausgang durch die konstruktiven Gegebenheiten ausbildet und das mit Kraftstoff gefüllt ist, negativen Einfluss hat, insbesondere auf die Kohlenwasserstoff-Emissionen (HC-Emissionen) der Brennkraftmaschine. Mit Zunahme des Schadvolumens steigen die HC-Emissionen infolge Ausdampfens des Kraftstoffes aus den Spritzlöchern in den Brennraum nach dem Einspritzvorgang.It is known that a structurally determined dead volume, also referred to below as the volume of damage that forms between the needle seat and the spray hole exit through the structural conditions and that is filled with fuel, has a negative influence, in particular on the hydrocarbon emissions (HC emissions ) of the internal combustion engine. As the harmful volume increases, the HC emissions increase due to evaporation of the fuel from the spray holes into the combustion chamber after the injection process.
Aus der Offenlegungsschrift
Die
Die
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzventil anzugeben, das ein dauerhaft verbessertes und gleichbleibendes Leistungs- und Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine bewirkt.The present invention is therefore based on the object to provide a fuel injection valve, which causes a permanently improved and consistent performance and emission behavior of the internal combustion engine.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.This object is achieved by a fuel injection valve according to claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the respective subclaims.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil besteht aus einem durchströmbaren Ventilgehäuse mit einer Längsachse, wobei an einem ersten Ende des Ventilgehäuses eine Zufuhrvorrichtung zur Zuführung eines Fluids, in der Regel ein Kraftstoff für eine Brennkraftmaschine, ausgebildet ist. Durch die Zufuhrvorrichtung gelangt das Fluid insbesondere in das Ventilgehäuses. An einem vom ersten Ende abgewandt ausgebildeten zweiten Ende des Ventilgehäuses ist ein Düsenkopf zur Zerstäubung des Fluids angeordnet. Dies umfasst auch Ausgestaltungen, bei denen der Düsenkopf integral mit dem Ventilgehäuse ausgebildet ist, beispielsweise als Endstück des Ventilgehäuses. Im Ventilgehäuse ist eine axial entlang der Längsachse bewegbare Ventilnadel aufgenommen.The fuel injection valve according to the invention consists of a flow-through valve housing with a longitudinal axis, wherein at a first end of the valve housing, a supply device for supplying a fluid, usually a fuel for an internal combustion engine is formed. By the supply device, the fluid passes in particular into the valve housing. At a second end remote from the first end of the valve housing, a nozzle head for atomizing the fluid is arranged. This also includes embodiments in which the nozzle head is integrally formed with the valve housing, for example as an end piece of the valve housing. In the valve housing an axially movable along the longitudinal axis valve needle is received.
Der Düsenkopf weist zumindest ein Spritzloch auf. Das Fluid verlässt das Ventilgehäuse insbesondere durch das Spritzloch des Düsenkopfs. Das Spritzloch ist mit Hilfe einer dem Spritzloch zugewandt positionierten Nadelspitze der Ventilnadel verschließbar oder freigebbar. Insbesondere ist die Nadelspitze in einen Innenraum des Düsenkopfs positioniert. Sie wechselwirkt insbesondere mit einem Nadelsitz des Düsenkopfs, um Fluidfluss durch den Ventilkörper zum Spritzloch in einer Schließposition zu verhindern und in anderen Positionen freizugeben.The nozzle head has at least one injection hole. The fluid leaves the valve housing in particular through the injection hole of the nozzle head. The injection hole can be closed or released by means of a needle tip of the valve needle positioned facing the injection hole. In particular, the needle tip is positioned in an interior of the nozzle head. In particular, it interacts with a needle seat of the nozzle head to prevent fluid flow through the valve body to the injection hole in a closed position and to release it in other positions.
Im Düsenkopf ist ein das Spritzloch aufweisender Ventilabschnitt ausgebildet. In diesem Ventilabschnitt ist im Bereich des Spritzlochs eine der Nadelspitze gegenüberliegende Mulde ausgebildet. Der das Spritzloch aufweisende Ventilabschnitt ist insbesondere stromabwärts des Dichtsitzes angeordnet.In the nozzle head, the injection port having a valve portion is formed. In this valve section, a trough opposite the needle tip is formed in the region of the injection hole. The injection valve having the valve portion is arranged in particular downstream of the sealing seat.
Im Bereich des Spritzlochs ist eine Vorrichtung angeordnet, mittels welcher in einer Schließposition des Kraftstoffeinspritzventils eine Druckdifferenz zwischen einem Innendruck des Ventilabschnitts, der das Spritzloch aufweist, und einem an einer Außenfläche des Düsenkopfs anliegenden Umgebungsdruck erzeugbar ist. Mit anderen Worten weist – während sich das Kraftstoffeinspritzventil in der Schließposition befindet, in welcher die Ventilnadel die Kraftstoffzufuhr von der Zufuhrvorrichtung zum Spritzloch unterbindet – der in dem Ventilabschnitt herrschende Innendruck aufgrund der Vorrichtung zumindest zeitweise einen anderen Wert auf als der Umgebungsdruck, welcher außerhalb des Ventilabschnitts – und somit im Brennraum, in dem der Düsenkopf angeordnet ist – herrscht.In the region of the injection hole, a device is arranged, by means of which in a closed position of the fuel injection valve, a pressure difference between an internal pressure of the valve portion, which has the injection hole, and a voltage applied to an outer surface of the nozzle head ambient pressure can be generated. In other words, while the fuel injection valve is in the closed position in which the valve needle inhibits fuel supply from the supply device to the injection hole, the internal pressure prevailing in the valve section due to the device is at least temporarily different from the ambient pressure outside the valve section - And thus in the combustion chamber in which the nozzle head is arranged - prevails.
Im Folgenden kann der das Spritzloch aufweisende Ventilabschnitt mit der Mulde auch als zweiter Ventilabschnitt bezeichnet sein. Der Innendruck des zweiten Ventilabschnitts kann auch als ein an dem zweiten Ventilabschnitt anliegender zweiter Druck bezeichnet sein. Der Außendruck kann auch als dritter Druck bezeichnet sein.In the following, the valve section having the injection hole may also be referred to as the second valve section. The internal pressure of the second valve portion may also be referred to as a second pressure applied to the second valve portion. The external pressure can also be referred to as third pressure.
Der Düsenkopf kann einen ersten Ventilabschnitt aufweisen. Insbesondere ist der erste Ventilabschnitt stromaufwärts des Nadelsitzes angeordnet. Im ersten Ventilabschnitt kann in der Schließposition des Kraftstoffeinspritzventils zweckmäßigerweise ein erster Druck herrschen, der von dem zweiten Druck verschieden ist und der insbesondere größer ist als der zweite Druck. Beispielsweise handelt es sich bei dem am ersten Ventilabschnitt anliegenden ersten Druck im Wesentlichen um den Fluiddruck, der in einem Kraftstoffspeicher herrscht, welcher das Kraftstoffeinspritzventil mit dem Fluid versorgt.The nozzle head may have a first valve section. In particular, the first valve section is arranged upstream of the needle seat. In the first valve section, in the closed position of the fuel injection valve, a first pressure may suitably prevail, which is different from the second pressure and which in particular is greater than the second pressure. By way of example, the first pressure applied to the first valve section is essentially the fluid pressure which prevails in a fuel reservoir which supplies the fuel injection valve with the fluid.
Die mittels der Vorrichtung erzeugbare und insbesondere im Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils erzeugte Druckdifferenz zwischen dem Innendruck und dem Außendruck kann positiv sein, d. h. der zweite Druck weist einen größeren Wert auf als der dritte Druck. Dadurch werden die im Spritzloch verbliebenen Kraftstoffpartikel mit Vorteil in den Brennraum gedrückt. Alternativ kann die Druckdifferenz negativ sein, so dass mit anderen Worten der zweite Druck einen kleineren Wert aufweist als der dritte Druck. Dadurch werden die im Spritzloch befindlichen Kraftstoffpartikel mit Vorteil zurück in den zweiten Ventilabschnitt gesaugt.The pressure difference between the internal pressure and the external pressure that can be generated by means of the device and in particular generated during operation of the fuel injection valve can be positive, ie the second pressure has a greater value than that third pressure. As a result, the remaining fuel particles in the injection hole are pressed into the combustion chamber with advantage. Alternatively, the pressure difference may be negative, in other words, the second pressure has a smaller value than the third pressure. As a result, the fuel particles located in the injection hole are sucked back into the second valve section with advantage.
Aufgrund der Druckdifferenz erfolgt mit Vorteil eine zumindest teilweise Entleerung des Spritzlochs, wodurch Ablagerungen reduziert oder vermieden werden und besonders geringe HC-Emissionen erzielbar sind. Auf diese Weise ist ein gleichbleibend hohes Leistungsniveau der Brennkraftmaschine erzielbar.Due to the pressure difference advantageously takes place at least partially emptying of the spray hole, whereby deposits are reduced or avoided and particularly low HC emissions can be achieved. In this way, a consistently high level of performance of the internal combustion engine can be achieved.
Bei zweckmäßigen Ausgestaltungen weist der Düsenkopf, insbesondere der das Spritzloch umfassende Ventilabschnitt, die Vorrichtung auf. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise die Nadelspitze die Vorrichtung oder einen oder mehrere Bestandteile der Vorrichtung aufweisen.In expedient embodiments, the nozzle head, in particular the valve section comprising the injection hole, the device on. Alternatively or additionally, for example, the needle tip may comprise the device or one or more components of the device.
Zur Erzeugung der Druckdifferenz – insbesondere einer negativen Druckdifferenz, d. h. eines Unterdruckes im zweiten Ventilabschnitt – weist die Vorrichtung bei einer Ausgestaltung eine Düsenkuppe des Düsenkopfes auf oder wird von der Düsenkuppe gebildet, wobei die Düsenkuppe eine Wandstärke aufweist, welche kleiner ist als eine weitere Wandstärke des übrigen Düsenkopfes. Bei einer Weiterbildung enthält die Düsenkuppe das zumindest eine Spritzloch. Beispielsweise beträgt die Wandstärke der Düsenkuppe 65% oder weniger, insbesondere 50% oder weniger einer minimalen Wandstärke eines um die elastische Düsenkuppe und insbesondere auch um die Nadelspitze lateral umlaufenden Randbereichs des Düsenkopfs. Mittels der reduzierten Wandstärke ist die Düsenkuppe mit Vorteil elastisch, mit anderen Worten weich bzw. flexibel, so dass bei einem Aufprall der Ventilnadel auf ihren im Düsenkopf ausgebildeten Nadelsitz der zweite Ventilabschnitt verformbar ist und verkleinert werden kann. Somit kann in der Schließposition im zweiten Ventilabschnitt zumindest zeitweise ein Unterdruck erzeugt werden, durch den Kraftstoffpartikel im Spritzloch wieder zurück in den zweiten Ventilabschnitt gesaugt werden können.To generate the pressure difference - in particular a negative pressure difference, d. H. a negative pressure in the second valve section - the device in one embodiment, a nozzle tip of the nozzle head or is formed by the nozzle tip, wherein the nozzle tip has a wall thickness which is smaller than a further wall thickness of the remaining nozzle head. In a further development, the nozzle tip contains the at least one injection hole. For example, the wall thickness of the nozzle tip is 65% or less, in particular 50% or less, of a minimum wall thickness of a peripheral edge region of the nozzle head which extends laterally around the elastic nozzle tip and in particular also around the needle tip. By means of the reduced wall thickness, the nozzle tip is advantageously elastic, in other words soft or flexible, so that upon impact of the valve needle with its needle seat formed in the nozzle head, the second valve section can be deformed and reduced in size. Thus, in the closed position in the second valve section, at least temporarily, a negative pressure can be generated, can be sucked through the fuel particles in the injection hole back into the second valve section.
Ein weiterer Vorteil der elastischen Düsenkuppe ist, dass sie bei Kontakt mit der Nadelspitze ausgelenkt wird und eine ausreichende Dichtheit zwischen dem ersten Ventilabschnitt und dem zweiten Ventilabschnitt herbeiführen kann.Another advantage of the resilient nozzle tip is that it deflects upon contact with the needle tip and can provide sufficient sealing between the first valve portion and the second valve portion.
Im Besonderen kann die Mulde wesentlich kleiner ausgeführt werden als bisher. Die Mulde ist zum einen fertigungstechnisch bedingt. Zum anderen allerdings könnte sie auch nicht beliebig klein ausgeführt werden, da es zu vermeiden gilt, dass die Nadelspitze stromabwärts des Nadelsitzes an einer Wandung des Düsenkopfes aufsitzt oder die Düsenkuppe durch Aufprall absprengt.In particular, the trough can be made much smaller than before. The trough is for a production-related condition. On the other hand, however, it could not be made arbitrarily small, since it should be avoided that the needle tip is seated downstream of the needle seat on a wall of the nozzle head or the nozzle tip is broken off by impact.
Ein weiterer Vorteil kann ein so genanntes Atmen des zweiten Ventilabschnitts sein. Darunter wird im vorliegenden Zusammenhang verstanden, dass sich die Mulde während des Einspritzvorganges, und somit bei anliegendem Einspritzdruck, ausdehnt. Beim Schließen des Spritzlochs, d. h. wenn die Nadel in die Schließposition zurückkehrt so dass der Innendruck im zweiten Ventilabschnitt sinkt, zieht sich die Mulde wieder zusammen. Auf diese Weise ist eine besonders gute Entleerung der Mulde erzielbar.Another advantage may be a so-called breathing of the second valve portion. This is understood in the present context that the trough expands during the injection process, and thus at applied injection pressure. When closing the spray hole, d. H. when the needle returns to the closed position so that the internal pressure in the second valve section drops, the trough contracts again. In this way, a particularly good emptying of the trough is achieved.
Erfindungsgemäß ist die Düsenkuppe aus einem zweiten Material hergestellt, welches von einem ersten Material, aus welchem der übrige Düsenkopf hergestellt ist, verschieden ist. Somit können Materialen mit unterschiedlichen Werkstoffeigenschaften ausgewählt werden. Dadurch kann insbesondere als zweites Material ein Werkstoff benutzt sein, welcher eine höhere Elastizität aufweist als das erste Material.According to the invention, the nozzle tip is made of a second material which is different from a first material of which the remainder of the nozzle head is made. Thus, materials with different material properties can be selected. As a result, a material which has a higher elasticity than the first material can be used in particular as the second material.
In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils hat die Vorrichtung zur Erzeugung der Druckdifferenz – insbesondere einer positiven Druckdifferenz – eine Membran, welche im zweiten Ventilabschnitt ausgebildet ist. Die Membran ist insbesondere eine flexible Membran. Mit Hilfe der Membran kann aufgrund einer variablen räumlichen Ausdehnung der Membran eine Volumenänderung des Innenraums des zweiten Ventilabschnitt im Bereich der Mulde herbeigeführt werden, so dass in der Schließposition des Kraftstoffeinspritzventils zumindest zeitweise ein Innendruck realisierbar ist, welcher größer ist als der Außendruck im Brennraum.In an alternative embodiment of the fuel injection valve according to the invention, the device for generating the pressure difference - in particular a positive pressure difference - a membrane, which is formed in the second valve portion. The membrane is in particular a flexible membrane. Due to a variable spatial extent of the membrane, a volume change of the interior of the second valve section in the region of the trough can be brought about with the aid of the membrane so that an internal pressure which is greater than the external pressure in the combustion chamber can be realized at least temporarily in the closed position of the fuel injection valve.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Membran an der Nadelspitze angeordnet. Aufgrund ihrer Flexibilität liegt die Membran in der Schließposition an der Mulde überwiegend an, so dass die Mulde nahezu ausgefüllt ist. Dadurch können die sich in der Mulde während des Einspritzvorganges ansammelnden Kraftstoffpartikel während des Schließvorganges über das Spritzloch hinaus gedrückt werden. Somit kann sich kein oder nahezu kein Kraftstoff im Spritzloch ansammeln.In a particularly advantageous embodiment, the membrane is arranged on the needle tip. Due to its flexibility, the membrane is predominantly in the closed position on the trough, so that the trough is almost filled. As a result, the fuel particles accumulating in the trough during the injection process can be pushed beyond the injection hole during the closing process. Thus, no or almost no fuel can accumulate in the spray hole.
Bei einer weiteren Ausgestaltung weist die Nadelspitze ein die Membran auslenkendes Federelement auf, wodurch die Membran mit Vorteil in die Mulde gedrückt werden kann. Auf diese Weise ist eine besonders große Reduzierung des Volumens des Innenraums des zweiten Ventilabschnitts erzielbar. Der Vorteil ist eine weiter verbesserte Entleerung der Mulde.In a further embodiment, the needle tip has a spring element deflecting the membrane, as a result of which the membrane can be pressed into the depression with advantage. In this way, a particularly large reduction of the volume of the interior of the second valve portion can be achieved. The advantage is a further improved emptying of the trough.
Platzsparend und herstellungstechnisch einfach ist das Federelement in einer Aufnahmeöffnung in der Nadelspitze aufgenommen. Zum Beispiel ist die Aufnahmeöffnung als Bohrung ausgeführt. To save space and manufacture technically simple, the spring element is received in a receiving opening in the needle tip. For example, the receiving opening is designed as a bore.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist die Membran zur Herbeiführung aus Metall hergestellt. Beispielsweise ist die Membran eine Metallfolie. So ist eine besonders lange Lebensdauer der Membran erzielbar.In a further embodiment, the membrane for producing is made of metal. For example, the membrane is a metal foil. So a particularly long life of the membrane can be achieved.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist die Membran bevorzugt mit Hilfe einer Sicke an der Ventilnadel aufgenommen. Beispielsweise hat die Membran einen lateral umlaufenden Randbereich, der die Sicke aufweist. Mittels der Sicke ist eine besonders große Auslenkung des von der Sicke lateral umschlossenen Mittelbereichs der Membran gegenüber der Nadelspitze erzielbar. Auf diese Weise ist eine besonders große Volumenänderung des Innenraums des zweiten Ventilabschnitts erzielbar.In a further embodiment, the membrane is preferably received by means of a bead on the valve needle. For example, the membrane has a laterally peripheral edge region, which has the bead. By means of the bead, a particularly large deflection of the central area of the membrane laterally enclosed by the bead relative to the needle tip can be achieved. In this way, a particularly large change in volume of the interior of the second valve portion can be achieved.
Bei einer alternativen Ausgestaltung ist die Membran der Nadelspitze gegenüberliegend im zweiten Ventilabschnitt angeordnet, wobei die Membran zwischen der Nadelspitze und der Mulde positioniert ist. Dabei ist insbesondere ein lateral um die Mulde umlaufender Randbereich der Membran fluiddicht mit dem Düsenkopf verbunden, so dass die Mulde insbesondere hydraulisch von dem Kraftstoff führenden Innenraum des Düsenkopfs getrennt ist. Die Mulde ist sozusagen durch die Membran abgedeckt, so dass sich Kraftstoffpartikel nicht in der Mulde anlagern können.In an alternative embodiment, the membrane of the needle tip is disposed opposite the second valve portion, the membrane being positioned between the needle tip and the trough. In this case, in particular, a peripheral region of the membrane which extends laterally around the trough is connected in a fluid-tight manner to the nozzle head so that the trough is in particular hydraulically separated from the interior of the nozzle head which carries the fuel. The trough is covered by the membrane, so to speak, so that fuel particles can not accumulate in the trough.
Zur Herbeiführung einer Belüftung eines zwischen der Membran und der Mulde ausgebildeten Volumens weist vorteilhaft der Düsenkopf einen Belüftungskanal auf. Zweckmäßigerweise kann der Belüftungskanal mittels der Membran gegenüber dem Kraftstoff führenden Innenraum des Düsenkopfs abgedichtet sein. Der Belüftungskanal mündet insbesondere in die Außenfläche.In order to bring about ventilation of a volume formed between the membrane and the trough, the nozzle head advantageously has a ventilation channel. Conveniently, the ventilation duct can be sealed by means of the membrane with respect to the fuel-carrying interior of the nozzle head. The ventilation channel opens in particular in the outer surface.
Alternativ oder zusätzlich weist die Vorrichtung einen Strömungskanal auf, welcher, sofern mehr als ein Spritzloch ausgebildet ist, die Spritzlöcher zumindest teilweise durchströmbar verbindet. Insbesondere sofern der Strömungskanal einen an der Oberfläche ausgebildeten Kanaleintritt und einen an der Oberfläche ausgebildeten Kanalaustritt aufweist, wobei der Düsenkopf lateral – z. B. vollständig radial – durchströmbar ist, kann eine im Brennraum ausgebildete Luftströmung genutzt werden, Kraftstoffpartikel aus dem Spritzloch zu entfernen.Alternatively or additionally, the device has a flow channel which, if more than one injection hole is formed, connects the injection holes at least partially through-flow. In particular, if the flow channel has a channel inlet formed on the surface and a channel outlet formed on the surface, wherein the nozzle head laterally -. B. completely radially - is flowed through, a formed in the combustion chamber air flow can be used to remove fuel particles from the spray hole.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention. Identical or functionally identical elements are assigned identical reference numerals. For reasons of clarity, it is possible that the elements are not provided with reference numbers in all figures, but without losing their assignment.
Es zeigen:Show it:
Die Ventilnadel
Die Spritzlöcher
Die Düsenspitze
An einem von dem Düsenkopf
In
In der Mulde
Insbesondere ist es wichtig für einen optimalen, d. h. effizienten und emissionsarmen Betrieb des Brennkraftmaschine, dass der Kraftstoff mit Hilfe des Kraftstoffeinspritzventils
Insbesondere die Kraftstoffaufbereitung bei einer als Ottomotor oder Benzinmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine stellt hohe Ansprüche an die feine Zerstäubung. Denn diese Art der Brennkraftmaschine funktioniert basierend auf einer so genannten Fremdzündung, d. h. eine mit Hilfe der Gemischbildung im Brennraum vorliegendes Kraftstoff-Luftgemisch wird mit Hilfe einer Zündkerze entflammt. Diese Form der Zündung erfordert ein homogenes Kraftstoff-Luftgemisch, damit eine vollständige Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches herbeigeführt werden kann. Da dies in sehr kurzer Zeit innerhalb eines Einspritzzyklus erforderlich ist, besteht die Notwendigkeit einer feinen und vollständigen Zerstäubung mit Hilfe des Kraftstoffeinspritzventils
Eine ebenso hohe Anforderung an eine feine Zerstäubung des Kraftstoffes ist auch bei einer als Dieselmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine gegeben. Das im Brennraum einer als Dieselmotor ausgebildeten Brennkraftmaschine vorliegende Luft-Kraftstoffgemisch wird aufgrund einer so genannten Selbstzündung verbrannt. D. h. die Zündung erfolgt hier aufgrund hoher Temperaturen im Brennraum, welche durch einen hohen Kompressionsdruck erzielbar ist. Das Luft-Kraftstoffgemisch entzündet sich an unterschiedlichen Stellen, den so genannten Zündherden, im Brennraum, und die Verbrennung schreitet aufgrund einer ansteigenden Temperatur und ansteigendem Druck im Luft-Kraftstoffgemisch fort. Hier führt eine unzureichende Verbrennung zu einer so genannten Rußbildung, welche mit Hilfe einer feinen Zerstäubung vermieden werden kann.An equally high requirement for a fine atomization of the fuel is also given in a designed as a diesel engine internal combustion engine. The present in the combustion chamber of an engine designed as a diesel engine air-fuel mixture is burned due to a so-called auto-ignition. Ie. the ignition takes place here due to high temperatures in the combustion chamber, which can be achieved by a high compression pressure. The air-fuel mixture ignites at different locations, the so-called ignitions, in the combustion chamber and combustion progresses due to an increasing temperature and increasing pressure in the air-fuel mixture. Here, insufficient combustion leads to a so-called soot formation, which can be avoided by means of a fine atomization.
Die besonders gute und insbesondere vollständige Zerstäubung ist mit dem Kraftstoffeinspritzventil
In
Die Düsenspitze
Diese relativ zum übrigen Düsenkopf
Ein erstes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils
Die Düsenspitze
Eine erste Verbindungsfläche
In
Im Gegensatz zu den vorigen Kraftstoffeinspritzventilen
Insbesondere ist ein Belüftungskanal
Die Membran
In
Die Ventilnadel
Wird die Ventilnadel
Die Membranen
In den
Zur Erzeugung einer Druckdifferenz in der Schließposition sind in der Düsenspitze
Die Strömungskanäle
Wie in
Durch das Einströmen einer Luftströmung aus dem Brennraum in die Strömungskanäle
Claims (12)
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3211210A1 (en) * | 2016-02-26 | 2017-08-30 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Fuel injector |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE3936986A1 (en) * | 1989-11-07 | 1991-05-08 | Daimler Benz Ag | Fuel injection valve for IC engine - has compressed air tube opening into blind hole in tip of nozzle |
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-
2014
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-
2015
- 2015-09-29 IT ITUB2015A003992A patent/ITUB20153992A1/en unknown
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
ITUB20153992A1 (en) | 2017-03-29 |
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