DE102016222906A1

DE102016222906A1 - Valve for metering a fluid

Info

Publication number: DE102016222906A1
Application number: DE102016222906.0A
Authority: DE
Inventors: Corren Heimgaertner; Dietmar Schmieder
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-05-24

Abstract

Ein Ventil (1) zum Zumessen eines Fluids, das insbesondere als Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen dienen kann, umfasst einen Düsenkörper (9) und einen durch eine Ventilnadel (7) entlang einer Längsachse (10) betätigbaren Ventilschließkörper (21), der mit einer an dem Düsenkörper (9) ausgestalteten Ventilsitzfläche (20) zu einem Dichtsitz (23) zusammenwirkt. Der Ventilschließkörper (21) ist zum Öffnen des Dichtsitzes (23) in einer entlang der Längsachse (10) orientierten Öffnungsrichtung (12) betätigbar. Der Ventilschließkörper (21) und die Ventilsitzfläche (20) sind so ausgestaltet und wirken so zu dem Dichtsitz (23) zusammen, dass bei einem geöffneten Dichtsitz (23) das Fluid entlang der Längsachse (10) betrachtet in der Öffnungsrichtung (12) über den geöffneten Dichtsitz (23) strömt. Hierbei ist eine mit dem Düsenkörper (9) verbundene Spritzlochhülse (15) vorgesehen. Die Spritzlochhülse (15) weist zumindest ein Spritzloch (28) auf, das so an der Spritzlochhülse (15) angeordnet ist, dass das bei geöffnetem Dichtsitz (23) über den Dichtsitz (23) strömende Fluid zu dem Spritzloch (28) führbar ist. Ferner sind ein Verfahren zum Einspritzen eines Fluids in einen Raum (2), bei dem solch ein Ventil (1) angesteuert wird, und ein Verfahren zum Herstellen solch eines Ventils (1) angegeben.A valve (1) for metering a fluid, which can serve in particular as a fuel injection valve for internal combustion engines, comprises a nozzle body (9) and a valve pin (7) actuatable by a valve needle (7) along a longitudinal axis (10) valve closing body (21) with one on the Nozzle body (9) designed valve seat surface (20) to a sealing seat (23) cooperates. The valve closing body (21) can be actuated to open the sealing seat (23) in an opening direction (12) oriented along the longitudinal axis (10). The valve closing body (21) and the valve seat surface (20) are configured and cooperate with the sealing seat (23) such that when the sealing seat is open (23) the fluid is viewed along the longitudinal axis (10) in the opening direction (12) opened sealing seat (23) flows. In this case, a spray-tube sleeve (15) connected to the nozzle body (9) is provided. The injection-hole sleeve (15) has at least one injection hole (28) which is arranged on the injection-hole sleeve (15) such that the fluid flowing through the sealing seat (23) when the sealing seat is open can be guided to the injection hole (28). Further, a method of injecting a fluid into a space (2) where such a valve (1) is driven and a method of manufacturing such a valve (1) are indicated.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft ein Ventil zum Zumessen eines Fluids, insbesondere ein Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einspritzen eines Fluids in einen Raum, insbesondere einen Brennraum, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines Ventils, insbesondere eines Brennstoffeinspritzventils. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen für Kraftfahrzeuge, bei denen vorzugsweise eine direkte Einspritzung von Brennstoff in Brennräume einer Brennkraftmaschine erfolgt.The invention relates to a valve for metering a fluid, in particular a fuel injection valve for internal combustion engines. Furthermore, the invention relates to a method for injecting a fluid into a room, in particular a combustion chamber, and a method for producing a valve, in particular a fuel injection valve. Specifically, the invention relates to the field of injectors for fuel injection systems for motor vehicles, in which preferably takes place a direct injection of fuel into the combustion chambers of an internal combustion engine.

Aus der EP 2 795 098 B1 ist ein Brennstoffeinspritzventil für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen mit einem erregbaren Aktuator zur Betätigung eines Ventilschließkörpers, der zusammen mit einer an einem Ventilsitzkörper ausgebildeten Ventilsitzfläche einen Dichtsitz bildet, bekannt. Hierbei sind Abspritzöffnungen, die stromabwärts der Ventilsitzfläche ausgebildet sind, vorgesehen, die wenigstens einen stromaufwärtigen ersten Abspritzöffnungsabschnitt und einen stromabwärtigen zweiten Abspritzöffnungsabschnitt mit einer unterschiedlichen Öffnungsweite umfassen. Hierbei können alle Abspritzöffnungsabschnitte der einzelnen Abspritzöffnungen vollständig koaxial und über ihre gesamte Länge konzentrisch zur jeweiligen Lochlängsachse verlaufen und die Abspritzöffnungen in einem einzigen als MIM-Teil hergestellten Ventilbauteil ausgeformt werden. Das Ventilbauteil kann mittels eines Metall-Injektion-Molding-Verfahrens hergestellt werden.From the EP 2 795 098 B1 is a fuel injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines with an excitable actuator for actuating a valve closing body, which forms a sealing seat together with a formed on a valve seat body valve seat known. Here, ejection openings formed downstream of the valve seat surface are provided, which include at least one upstream first ejection opening portion and a downstream second ejection opening portion having a different opening width. In this case, all Abspritzöffnungsabschnitte the individual injection orifices can be completely coaxial and extend over its entire length concentric with the respective hole longitudinal axis and the injection orifices are formed in a single valve member produced as a MIM part. The valve member may be manufactured by a metal injection molding method.

Aus der DE 10 2014 218 056 A1 ist ein Brennstoffeinspritzventil bekannt. Das bekannte Brennstoffeinspritzventil weist ein mehrteiliges Gehäuse auf, das einen Düsenkörper umfasst. Der Düsenkörper ist hierbei so ausgestaltet, dass er zusammen mit einer Ringdichtung in eine Bohrung eines Zylinderkopfes einer Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann.From the DE 10 2014 218 056 A1 a fuel injector is known. The known fuel injection valve has a multi-part housing comprising a nozzle body. The nozzle body is in this case designed so that it can be used together with a ring seal in a bore of a cylinder head of an internal combustion engine.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Ventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9 haben den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung und Funktionsweise ermöglicht sind. Das erfindungsgemäße Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 11 hat den Vorteil, dass eine besonders vorteilhafte Herstellung eines solchen Ventils ermöglicht ist.The valve according to the invention with the features of claim 1 and the inventive method with the features of claim 9 have the advantage that an improved design and operation are possible. The method according to the invention with the features of claim 11 has the advantage that a particularly advantageous production of such a valve is made possible.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Ventils, des im Anspruch 9 angegebenen Verfahrens und des im Anspruch 11 angegebenen Verfahrens möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements of the specified in claim 1 valve, the method specified in claim 9 and the method specified in claim 11 are possible.

Bei der Entwicklung von Ventilen, insbesondere Injektoren für Brennkraftmaschinen, und für Anpassungen an den jeweiligen Anwendungsfall kann prinzipiell eine vollständige Neuentwicklung erforderlich sein. Dies kann beispielsweise eine bestimmte Ausführung von Spritzlöchern bei einem Ventil mit einem als piezoelektrischen Aktor ausgestalteten Aktuator, der zum Betätigen der Ventilnadel dient, betreffen. Die vorgeschlagene Ausführung mit einer Spritlochhülse ermöglicht hierbei eine vorteilhafte Anpassung. Beispielsweise kann ein bereits entwickeltes Ventil mittels der Spritzlochhülse so modifiziert werden, dass Spritzlöcher in einer angepassten Richtung, insbesondere parallel zu einer Längsachse des Ventils, und somit bezüglich eines zylindrischen Raums, insbesondere Brennraums, angeordnet werden. Hierbei sind ein oder mehrere Spritzlöcher in der zusätzlichen Spritzlochhülse realisiert, die axial am Düsenkörper in Richtung auf den Brennraum angebunden wird. Ein herkömmliches Ventil kann hierbei so modifiziert werden, dass die Spritzlochhülse an dem brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers aufgesetzt werden kann und anschließend die erforderlichen Einbaugeometrien wieder gewährleistet sind.In the development of valves, in particular injectors for internal combustion engines, and for adjustments to the particular application, in principle, a complete new development may be required. This may, for example, relate to a specific embodiment of spray holes in a valve with an actuator designed as a piezoelectric actuator, which is used to actuate the valve needle. The proposed embodiment with a Spritlochhülse allows this an advantageous adaptation. For example, an already developed valve can be modified by means of the injection sleeve so that injection holes are arranged in an adapted direction, in particular parallel to a longitudinal axis of the valve, and thus with respect to a cylindrical space, in particular combustion chamber. In this case, one or more injection holes are realized in the additional injection-hole sleeve, which is connected axially on the nozzle body in the direction of the combustion chamber. A conventional valve can in this case be modified so that the injection-hole sleeve can be placed on the combustion chamber-side end of the nozzle body and then the required installation geometries are ensured again.

Speziell ist ein einfacher Umbau beziehungsweise eine einfache Anpassung eines nach außen öffnenden Ventils auf eine Variante mit Spritzlöchern möglich. Spritzlöcher können hierbei insbesondere auch senkrecht zur Grenzfläche zum angrenzenden Raum, insbesondere Brennraum, angebracht werden.In particular, a simple conversion or a simple adaptation of an outwardly opening valve to a variant with spray holes is possible. In this case, injection holes can in particular also be mounted perpendicular to the interface with the adjacent space, in particular the combustion chamber.

Hierbei können auch Vorteile gegenüber nach innen öffnenden Düsenausführungen realisiert werden. Speziell kann ein Durchmesser des Dichtsitzes vergrößert werden. Ferner sind mehr Spritzlöcher realisierbar und es kann eine Verbesserung einer PN-Drift erzielt werden. Ferner kann eine Geometrie eines Spritzlochs optimiert werden. Insbesondere kann die Wandstärke der Spritzlochhülse in einfacher Weise so angepasst werden, dass eine gewünschte Länge des Spritzlochs, insbesondere ein kurze Länge des Spritzlochs, realisiert wird. Dies wirkt sich ebenfalls in einer Verbesserung einer PN-Drift aus.In this case also advantages over inwardly opening nozzle designs can be realized. Specifically, a diameter of the sealing seat can be increased. Furthermore, more spray holes can be realized and an improvement in PN drift can be achieved. Furthermore, a geometry of a spray hole can be optimized. In particular, the wall thickness of the injection-hole sleeve can be adapted in a simple manner so that a desired length of the injection hole, in particular a short length of the injection hole, is realized. This also affects an improvement in PN drift.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine verbesserte Einspritzung realisiert werden kann. Insbesondere kann ein Nachtropfen nach einer Einspritzung verhindert oder zumindest vermindert werden. Dies wirkt sich ebenfalls in einer verbesserten PN-Drift aus. Hierbei kann der Druck in einem Zwischenraum, der sich zwischen dem Dichtsitz und den Spritzlöchern befindet, nach der Einspritzung durch schnelles Schließen der Ventilnadel bis auf einen Unterdruck reduziert werden. Dies verhindert dann ein Nachtropfen.Another advantage is that an improved injection can be realized. In particular, dripping after injection can be prevented or at least reduced. This also affects an improved PN drift. Here, the pressure in a space which is located between the sealing seat and the spray holes, after injection by quickly closing the valve needle to one Vacuum be reduced. This then prevents dripping.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 hat den Vorteil, dass der maximale Öffnungshub der Ventilnadel genutzt werden kann. Dies verhindert auch ein Anschlagen an der Spritzlochhülse. Die Weiterbildung nach Anspruch 3 hat hierbei den besonderen Vorteil, dass bei einem maximalen Betätigungshub das Volumen des Zwischenraums erheblich reduziert beziehungsweise möglichst klein ist. Dadurch kann insbesondere bei dem nachfolgenden Schließhub, bei dem das Volumen dann entsprechend zunimmt, ein Unterdruck im Zwischenraum erzeugt werden, der beispielsweise ein Nachtropfen nach der Einspritzung verhindert. Ein verbleibender Abstand zwischen der Stirnseite des Ventilschließkörpers und der Spritzlochhülse im Moment des maximalen Betätigungshubes kann beispielsweise in einem Bereich von etwa 0,05 mm liegen. Der bei geschlossenem Dichtsitz vorgegebene Abstand zwischen der Stirnseite des Ventilschließkörpers und der Spritzlochhülse ist somit vorzugsweise nur minimal größer als der maximale Nadelhub der Ventilnadel vorgegeben.The embodiment according to claim 2 has the advantage that the maximum opening stroke of the valve needle can be used. This also prevents impact with the injection sleeve. The development according to claim 3 has the particular advantage that at a maximum operating stroke, the volume of the gap is significantly reduced or as small as possible. As a result, in particular in the subsequent closing stroke, in which the volume then increases correspondingly, a negative pressure in the intermediate space is generated, which prevents, for example, dripping after the injection. A remaining distance between the end face of the valve closing body and the injection-hole sleeve at the moment of maximum actuation stroke may be, for example, in a range of about 0.05 mm. The predetermined with a closed sealing seat distance between the end face of the valve closing body and the injection hole sleeve is thus preferably only minimally greater than the maximum needle stroke of the valve needle specified.

Da die Sitzkraft der Ventilnadel nicht auf den Bereich der Spritzlöcher wirkt, kann die Wandstärke der Spritzlochhülse, insbesondere im Bereich der Spritzlöcher, dementsprechend reduziert werden.Since the seating force of the valve needle does not act on the area of the injection holes, the wall thickness of the injection-tube sleeve, in particular in the area of the injection holes, can be correspondingly reduced.

Entsprechend können auch die Anforderungen an den Werkstoff der Spritzlochhülse geringer als bei einem Ventilsitz sein. Beispielsweise kann als Werkstoff ein Stahl der Sorte X90 zum Einsatz kommen, wobei auf eine Wärmebehandlung gegebenenfalls verzichtet werden kann, da geringere Verschleißanforderungen bestehen.Accordingly, the requirements for the material of the injection-molded sleeve can be lower than for a valve seat. For example, can be used as a material of a grade X90 steel, where appropriate, can be dispensed with a heat treatment, since there are lower wear requirements.

Die Spritzlöcher in der Spritzlochhülse beziehungsweise das zumindest eine Spritzloch können durch Laserbohren, Erodieren, Bohren, ein PECM-Verfahren oder durch Stanzen hergestellt werden.The injection holes in the injection-hole sleeve or the at least one injection hole can be produced by laser drilling, eroding, drilling, a PECM method or by punching.

Bei der Herstellung des Ventils wird die Verbindung der Spritzlochhülse mit dem Düsenkörper vorzugsweise durch Pressen, Schweißen oder sowohl durch Pressen als auch Schweißen realisiert.In the manufacture of the valve, the connection of the injection-hole sleeve with the nozzle body is preferably realized by pressing, welding or both by pressing and welding.

In vorteilhafter Weise kann das Ventil auf einem herkömmlichen Ventil basieren, das nachbearbeitet und mit einer Spritzlochhülse versehen wird. Dadurch können mit vergleichsweise geringem Aufwand Anpassungen an neue Anwendungsfälle realisiert werden.Advantageously, the valve can be based on a conventional valve, which is reworked and provided with a spray-tube sleeve. As a result, adaptations to new applications can be realized with comparatively little effort.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 4 hat den Vorteil, dass ein Einfluss des sich durch den Zwischenraum bewegenden Ventilschließkörpers beim Öffnen und Schließen des Dichtsitzes auf den Brennstofffluss im Bereich zwischen dem Dichtsitz und dem Spritzloch vermindert werden kann. Das heißt, durch den Durchströmungsraum kann ein Strömungsverhalten verbessert werden.The embodiment according to claim 4 has the advantage that an influence of the valve closing body moving through the intermediate space during opening and closing of the sealing seat on the fuel flow in the region between the sealing seat and the spray hole can be reduced. That is, through the flow space, a flow behavior can be improved.

Die Weiterbildungen nach Anspruch 5 und Anspruch 6 haben hierbei den Vorteil, dass durch eine möglichst weit außen im Bereich des Durchmessers des Dichtsitzes erfolgende Anordnung der Spritzlöcher und/oder durch die umlaufende Ringnut eine strömungstechnische Gestaltung weiter verbessert werden kann.The developments according to claim 5 and claim 6 have the advantage that by taking place as far as possible outside in the region of the diameter of the sealing seat arrangement of the injection holes and / or by the circumferential annular groove a fluidic design can be further improved.

Bei einer Ausgestaltung nach Anspruch 7 kann in Bezug auf die einem außenöffnenden Ventil entsprechende Ansteuerung dennoch eine näher an die Längsachse des Ventils gebrachte Einspritzrichtung realisiert werden, als dies aufgrund der Geometrie am Dichtsitz möglich wäre. Es versteht sich, dass die Einspritzrichtung und der Ablösekegel Vorzugsrichtungen beschreiben, um die unter anderem strömungsbedingt Streuungen auftreten und zur Erzeugung eines Sprays gegebenenfalls auch auftreten sollen. Insbesondere können ein oder mehrere Spritzlöcher gemäß der Weiterbildung nach Anspruch 8 ausgestaltet sein. Es versteht sich, dass im Fall von mehreren Spritzlöchern auch unterschiedliche Einspritzrichtungen realisiert werden können.In an embodiment according to claim 7, with respect to the control corresponding to an outwardly opening valve, nevertheless an injection direction brought closer to the longitudinal axis of the valve can be realized than would be possible on account of the geometry at the sealing seat. It is understood that the injection direction and the detachment cone describe preferred directions by which, inter alia, flow-induced variations occur and should also possibly occur to produce a spray. In particular, one or more spray holes according to the embodiment may be configured according to claim 8. It is understood that in the case of multiple spray holes and different injection directions can be realized.

Durch die Weiterbildung nach Anspruch 10 kann insbesondere ein Nachtropfen vermieden oder ganz verhindert werden. Hierbei kann durch schnelles Schließen der Ventilnadel ein Unterdruck erzeugt werden, der ein Nachtropfen des Fluids, insbesondere des Brennstoffs, in den Raum, insbesondere den Brennraum, nach dem jeweiligen Einspritzvorgang verhindert. Der hierfür erforderliche Unterdruck kann über die Schließgeschwindigkeit der Ventilnadel beeinflusst und gegebenenfalls variabel eingestellt werden.The development according to claim 10, in particular a dripping can be avoided or completely prevented. In this case, by rapid closing of the valve needle, a negative pressure can be generated which prevents dripping of the fluid, in particular of the fuel, into the space, in particular the combustion chamber, after the respective injection process. The required negative pressure can be influenced by the closing speed of the valve needle and optionally set variable.

Figurenlistelist of figures

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigen:

1 ein Ventil in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Ventils entsprechend dem Ausführungsbeispiel bei geschlossenem Dichtsitz;
3 den in 2 dargestellten Ausschnitt des Ventils bei geöffnetem Dichtsitz und
4 eine auszugsweise Darstellung eines Ventils zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Ventils entsprechend einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung.

Preferred embodiments of the invention are explained in more detail in the following description with reference to the accompanying drawings, in which corresponding elements are provided with identical reference numerals. Show it:

1 a valve in a schematic sectional view according to an embodiment of the invention;
2 the in 1 with II designated section of the valve according to the embodiment with closed sealing seat;
3 the in 2 illustrated section of the valve with the sealing seat open and
4 a partial representation of a valve for explaining a method for producing a valve according to a possible embodiment of the invention.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

1 zeigt ein Ventil 1 in einer schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel. Das Ventil 1 dient zum Zumessen eines Fluids, wobei eine Einspritzung in einen Raum 2 durch eine geeignete Betätigung des Ventils 1 erfolgt. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das Ventil 1 als Brennstoffeinspritzventil 1 für Brennkraftmaschinen ausgeführt, wobei es sich bei dem Raum 2 um einen Brennraum 2 der Brennkraftmaschine handelt. Das Ventil 1 eignet sich in einer gegebenenfalls abgewandelten Ausgestaltung allerdings auch für andere Anwendungsfälle. Das Fluid kann prinzipiell flüssig oder gasförmig sein. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Fluid um ein flüssiges Fluid, insbesondere einen flüssigen Brennstoff. Hierbei können dem Brennstoff auch nicht brennbare Bestandteile, insbesondere Wasser, zugefügt sein. 1 shows a valve 1 in a schematic sectional view according to an embodiment. The valve 1 serves for metering a fluid, wherein an injection into a room 2 by a suitable actuation of the valve 1 he follows. In the described embodiment, the valve 1 as a fuel injection valve 1 designed for internal combustion engines, which is the space 2 around a combustion chamber 2 the internal combustion engine is. The valve 1 However, in an optionally modified embodiment is also suitable for other applications. The fluid can in principle be liquid or gaseous. Preferably, the fluid is a liquid fluid, in particular a liquid fuel. In this case, non-combustible constituents, in particular water, may also be added to the fuel.

Das Fluid wird in einer Strömungsrichtung 3 durch das Ventil 1 geführt, um es in den Raum 2 einzuspritzen. Hierbei wird das Fluid zunächst in ein Anschlussstück 4 geführt, das mit einem Ventilgehäuse 5 verbunden ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein Akuator 6 als piezoelektrischer Aktuator 6 ausgeführt, der als Stellmodul 6 für eine Ventilnadel 7 dient. Der Aktuator 6 ist von einem Aktorgehäuse 8 umgeben, wobei der Brennstoff in der Strömungsrichtung 3 zwischen dem Ventilgehäuse 5 und dem Aktorgehäuse 8 vorbeigeführt wird.The fluid is in a flow direction 3 through the valve 1 led to it in the room 2 inject. In this case, the fluid is first in a connection piece 4 This is done with a valve body 5 connected is. In this embodiment is an Akuator 6 as a piezoelectric actuator 6 executed, as a control module 6 for a valve needle 7 serves. The actuator 6 is from an actuator housing 8th surrounded, the fuel in the flow direction 3 between the valve body 5 and the actuator housing 8th is passed.

Das Ventil 1 weist außerdem einen mit dem Ventilgehäuse 5 verbundenen Düsenkörper 9 auf, wobei sich die Ventilnadel 7 entlang einer Längsachse 10 durch den Düsenkörper 9 erstreckt. Der Düsenkörper 9 dient hier auch zur Abstützung einer Schließfeder 11, die die Ventilnadel 7 entgegen einer Öffnungsrichtung 12 mit einer Schließkraft beaufschlagt.The valve 1 also has one with the valve body 5 connected nozzle body 9 on, with the valve needle 7 along a longitudinal axis 10 through the nozzle body 9 extends. The nozzle body 9 here also serves to support a closing spring 11 holding the valve needle 7 against an opening direction 12 acted upon by a closing force.

Die Verbindung der einzelnen Teile kann auf geeignete Weise, insbesondere durch Schweißen, erfolgen. Exemplarisch ist eine Schweißnaht 13 gekennzeichnet, über die der Düsenkörper 9 mit dem Ventilgehäuse 5 verbunden ist.The connection of the individual parts can take place in a suitable manner, in particular by welding. Exemplary is a weld 13 marked, over which the nozzle body 9 with the valve body 5 connected is.

An dem Düsenkörper 9 ist ein Ventilsitz 14 ausgestaltet. Im Bereich des Ventilsitzes 14 ist außerdem eine Spritzlochhülse 15 vorgesehen, die auf geeignete Weise mit dem Düsenkörper 9 verbunden ist.On the nozzle body 9 is a valve seat 14 designed. In the area of the valve seat 14 is also a spray hole sleeve 15 provided in a suitable manner with the nozzle body 9 connected is.

Die Ausgestaltung und Funktionsweise des Ventils 1 ist im Folgenden auch unter Bezugnahme auf die 2 und 3 in weiterem Detail beschrieben.The design and operation of the valve 1 is also referred to below with reference to the 2 and 3 described in more detail.

2 zeigt den in 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Ventils 1 entsprechend dem Ausführungsbeispiel bei geschlossenem Dichtsitz. An dem Ventilsitz 14 des Düsenkörpers 9 ist eine Ventilsitzfläche 20 ausgestaltet. Ferner ist ein Ventilschließkörper 21 vorgesehen, der durch die Ventilnadel entlang der Längsachse 10 betätigbar ist. Der Ventilschließkörper 21 ist in diesem Ausführungsbeispiel einstückig mit der Ventilnadel 7 ausgebildet. An der Ventilnadel 7 sind Flächenanschliffe 22 vorgesehen, um den Brennstoff in der Strömungsrichtung 3 zu einem zwischen der Ventilsitzfläche 20 und dem Ventilschließkörper 21 gebildeten Dichtsitz 23 zu führen. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Dichtsitz 23 an einem Durchmesser 24 angeordnet, der maximal weit außen an dem Ventilschließkörper 21 realisiert ist. Ein Öffnen des Dichtsitzes 23 erfolgt durch Betätigen in der Öffnungsrichtung 12, was prinzipiell der Betätigung bei einem außenöffnenden Ventil 1' (4) entspricht. 2 shows the in 1 with II designated section of the valve 1 according to the embodiment with closed sealing seat. At the valve seat 14 of the nozzle body 9 is a valve seat surface 20 designed. Furthermore, a valve closing body 21 provided by the valve needle along the longitudinal axis 10 is operable. The valve closing body 21 is in this embodiment integral with the valve needle 7 educated. At the valve needle 7 are surface grindings 22 provided to the fuel in the flow direction 3 to one between the valve seat surface 20 and the valve closing body 21 formed sealing seat 23 respectively. In this embodiment, the sealing seat 23 at a diameter 24 arranged, the maximum far outside of the valve closing body 21 is realized. An opening of the sealing seat 23 is done by pressing in the opening direction 12 , which is basically the operation of an externally opening valve 1' ( 4 ) corresponds.

Somit ist eine Ausgestaltung realisiert, bei der Ventilschließkörper 21 und die Ventilsitzfläche 20 so ausgestaltet sind und so zu dem Dichtsitz 23 zusammenwirken, dass bei geöffnetem Dichtsitz Fluid entlang der Längsachse 10 betrachtet in der Öffnungsrichtung 12 über den geöffneten Dichtsitz 23 strömt.Thus, an embodiment is realized in the valve closing body 21 and the valve seat surface 20 are designed and so to the sealing seat 23 interact so that when the sealing seat is open fluid along the longitudinal axis 10 considered in the opening direction 12 over the opened sealing seat 23 flows.

3 zeigt den in 2 dargestellten Ausschnitt des Ventils 1 bei geöffnetem Dichtsitz 23. Bei geöffnetem Dichtsitz 23 ergibt sich am Dichtsitz 23 ein Brennstofffluss in der Strömungsrichtung 3' bezüglich der Längsachse 10. Hierbei kann die Strömung gegebenenfalls etwas um die Strömungsrichtung 3' variieren. Bezüglich der Strömungsrichtung 3' wird ein Ablösekegel 25 mit dem Öffnungswinkel 26 betrachtet. Es versteht sich, dass es sich bei der Strömungsrichtung 3' um die konstruktiv vorgegebene Richtung zum Ablösen des Brennstoffs von der Ventilsitzfläche 20 und/oder dem Ventilschließkörper 21 handelt und dass aufgrund von Verwirbelungen und dergleichen das Ablösen in einem breiteren Bereich, insbesondere auch innerhalb des Ablösekegels 25, erfolgt. 3 shows the in 2 illustrated section of the valve 1 with the sealing seat open 23 , With the sealing seat open 23 arises at the sealing seat 23 a fuel flow in the flow direction 3. ' with respect to the longitudinal axis 10 , If necessary, the flow may be somewhat around the flow direction 3. ' vary. Regarding the flow direction 3. ' becomes a release cone 25 with the opening angle 26 considered. It is understood that it is the flow direction 3. ' around the structurally predetermined direction for detaching the fuel from the valve seat surface 20 and / or the valve closing body 21 and that due to turbulence and the like, the detachment in a wider area, especially within the release cone 25 , he follows.

Die Spritzlochhülse 15 ist in diesem Ausführungsbeispiel durch eine umlaufende Schweißnaht 27 mit dem Düsenkörper 9 verbunden An der Spritzlochhülse 15 ist zumindest ein Spritzloch 28 ausgestaltet. Vorzugsweise sind mehrere solcher Spritzlöcher 28 an der Spritzlochhülse 15 ausgebildet. Zur Vereinfachung der Darstellung ist jedoch nur ein solches Spritzloch 28 gezeigt.The injection hole sleeve 15 is in this embodiment by a circumferential weld 27 with the nozzle body 9 connected to the injection sleeve 15 is at least a spray hole 28 designed. Preferably, several such injection holes 28 at the injection sleeve 15 educated. To simplify the illustration, however, only one such injection hole 28 shown.

Bei geschlossenem Dichtsitz 23 ist ein Zwischenraum 29 vorgesehen, der einen Teil 30 und einen Durchströmungsraum 31 umfasst. Der Zwischenraum 29 wird von der Spritzlochhülse 15, einer der Spritzlochhülse zugewandten Stirnseite 32 des Ventilschließkörpers 21 und von dem Düsenkörper 9 eingeschlossen. Bei geschlossenem Dichtsitz 23 ist der Teil 30 des Zwischenraums 29 so ausgestaltet, dass beim Öffnen des Dichtsitzes 23 ein maximaler Betätigungshub der Ventilnadel 7 realisierbar ist, wie es in der 3 dargestellt ist.With closed sealing seat 23 is a gap 29 provided that part 30 and a flow-through space 31 includes. Of the gap 29 is from the injection sleeve 15 , one of the injection sleeve facing end face 32 of the valve closing body 21 and from the nozzle body 9 locked in. With closed sealing seat 23 is the part 30 of the gap 29 designed so that when opening the sealing seat 23 a maximum actuation stroke of the valve needle 7 is feasible, as it is in the 3 is shown.

Der Teil 30 des Zwischenraums 29 weist bei geschlossenem Dichtsitz 23 ein Volumen V auf, wie es in der 2 dargestellt ist. Bei einem maximalen Betätigungshub der Ventilnadel 7 ergibt sich ein verbleibendes Volumen V_m des Teils 30 des Zwischenraums 29, das zumindest weitgehend verschwindet. Dies bedeutet, dass das verbleibende Volumen V_m, das sich bei einem maximalen Betätigungshub der Ventilnadel 7 ergibt, deutlich kleiner als das Volumen V ist. Deutlich kleiner bedeutet hierbei, dass durch eine entsprechend schnelle Schließbewegung der Ventilnadel 7 entgegen der Öffnungsrichtung 12 in dem Zwischenraum 29 ein Unterdruck gegenüber dem Brennraum 2 realisierbar ist.The part 30 of the gap 29 indicates when the sealing seat is closed 23 a volume V on, as it is in the 2 is shown. At a maximum actuation stroke of the valve needle 7 this results in a remaining volume V _{m of} the part 30 of the gap 29 that at least largely disappears. This means that the remaining volume V _m , resulting in a maximum actuation stroke of the valve needle 7 is significantly smaller than the volume V is. Significantly smaller here means that by a correspondingly fast closing movement of the valve needle 7 against the opening direction 12 in the gap 29 a negative pressure relative to the combustion chamber 2 is feasible.

Das Spritzloch 28 mündet in den Durchströmungsraum 31. Der Durchströmungsraum 31 ist durch eine Ringnut 31', die in der Spritzlochhülse 15 ausgestaltet ist, realisiert. Hierbei ist die Ringnut 31' an dem Durchmesser 24 des Dichtsitzes 23 angeordnet. Beim Öffnen des Dichtsitzes 23 strömt der Brennstoff somit in der Strömungsrichtung 3' direkt in den Durchströmungsraum 31 ein. Da das Spritzloch 28 in den Durchströmungsraum 31 mündet, ergibt sich ein besonders vorteilhaftes Strömungsverhalten und außerdem eine auf oder außerhalb des Durchmessers 24 des Dichtsitzes 23 ermöglichte Anordnung des Spritzlochs 28.The injection hole 28 flows into the flow-through space 31 , The flow-through space 31 is through an annular groove 31 ' in the spray hole sleeve 15 designed, realized. Here is the annular groove 31 ' at the diameter 24 of the sealing seat 23 arranged. When opening the sealing seat 23 Thus, the fuel flows in the flow direction 3. ' directly into the flow-through space 31 one. Because the injection hole 28 in the flow-through space 31 opens, results in a particularly advantageous flow behavior and also one on or outside the diameter 24 of the sealing seat 23 enabled arrangement of the injection hole 28 ,

Durch die konstruktive Ausgestaltung des Spritzlochs 28 ist eine Einspritzrichtung 33 des Spritzlochs 28 vorgegeben. Die Einspritzrichtung 33 liegt hier auf der Mantelfläche eines Einspritzkegels 34 mit dem Öffnungswinkel 35. Dies soll hier den Fall darstellen, dass die Einspritzrichtung 33 in der Zeichenebene liegt.Due to the structural design of the injection hole 28 is an injection direction 33 the injection hole 28 specified. The injection direction 33 lies here on the lateral surface of an injection cone 34 with the opening angle 35 , This is intended to represent the case here that the injection direction 33 lies in the drawing plane.

Somit ist in Bezug auf die Längsachse 10 ein Vergleich der über die Geometrie am Dichtsitz 23 vorgegebenen Strömungsrichtung 3' mit der Einspritzrichtung 33 möglich. Die Strömungsrichtung 3' liegt auf der Mantelfläche des Ablösekegels 25 mit dem Öffnungswinkel 26. Ferner liegt die Einspritzrichtung 33 auf der Mantelfläche des Einspritzkegels 34 mit dem Öffnungswinkel 35.Thus, with respect to the longitudinal axis 10 a comparison of the geometry of the seal seat 23 predetermined flow direction 3. ' with the injection direction 33 possible. The flow direction 3. ' lies on the lateral surface of the detachment cone 25 with the opening angle 26 , Furthermore, the injection direction is located 33 on the lateral surface of the injection cone 34 with the opening angle 35 ,

Durch die Spritzlochhülse 15 sind nun Ausgestaltungen realisierbar, bei denen der Einspritzkegel 34 einen Öffnungswinkel 35 hat, der kleiner als der Öffnungswinkel 26 des Ablösekegels 25 ist. Dies ermöglicht die Kombination eines großen Durchmessers 24 des Dichtsitzes 23 auf dem oder außerhalb von dem sich Spritzlöcher 28 befinden können, und kleinen Öffnungswinkeln 35 für den Einspritzkegel 34.Through the injection hole sleeve 15 Embodiments are now feasible in which the injection cone 34 an opening angle 35 has less than the opening angle 26 of the detachment cone 25 is. This allows the combination of a large diameter 24 of the sealing seat 23 on or outside of which are spray holes 28 can be located, and small opening angles 35 for the injection cone 34 ,

Bei einer abgewandelten Ausgestaltung können beispielsweise auch ein oder mehrere Spritzlöcher 28 vorgesehen sein, bei denen die Einspritzrichtung 33 jeweils parallel zu der Längsachse 10 orientiert ist.In a modified embodiment, for example, one or more injection holes 28 be provided, in which the injection direction 33 each parallel to the longitudinal axis 10 is oriented.

Die Ringnut 31' erstreckt sich in diesem Ausführungsbeispiel von innerhalb des Durchmessers 24 des Dichtsitzes 23 bis ausreichend weit außerhalb dieses Durchmessers 24. Dadurch ist auch bei einem maximalen Betätigungshub der Ventilnadel 7 ein strömungstechnisch zumindest weitgehend ungestörter Durchfluss des Brennstoffs durch den Durchströmungsraum 31 von dem geöffneten Dichtsitz 23 zu dem Spritzloch 28 möglich.The ring groove 31 ' extends in this embodiment of within the diameter 24 of the sealing seat 23 until far enough outside this diameter 24 , This is also at a maximum actuation stroke of the valve needle 7 a fluidically at least largely undisturbed flow of the fuel through the flow space 31 from the opened sealing seat 23 to the spray hole 28 possible.

4 zeigt eine auszugsweise Darstellung eines Ventils 1' zur Erläuterung eines Verfahrens zur Herstellung eines Ventils 1 entsprechend einer möglichen Ausgestaltung. Das Ventil 1' weist einen Düsenkörper 9 auf, der an seinem Ventilsitz 14 zunächst einen Außendurchmesser 40 aufweist. Der Außendurchmesser 40 ergibt beispielsweise aufgrund der bisherigen konstruktiven Ausgestaltung des Ventils 1', um der Einbaugeometrie Rechnung zu tragen. Speziell kann der Außendurchmesser 40 auf den Innendurchmesser einer Zylinderbohrung ausgelegt sein. Zur Umrüstung des Ventils 1' auf das Ventil 1 erfolgt eine Nachbearbeitung des Düsenkörpers 9. Der Düsenkörper 9 wird hierbei so nachbearbeitet, dass die Spritzlochhülse 15 auf den Ventilsitz 14 des Düsenkörpers 9 auffügbar ist. Beispielsweise kann ein äußerer Teil 41 des Düsenkörpers 9, der zunächst den Außendurchmesser 40 hat, abgetragen werden, bis der Düsenkörper 9 an seiner Außenseite 42 den Außendurchmesser 43 hat. Die Außenseite 42 ist in der 4 durch eine unterbrochen dargestellte Linie veranschaulicht. Das Abtragen des äußeren Teils 41 kann insbesondere durch ein spanabhebendes Herstellungsverfahren, beispielsweise durch Drehen, erfolgen. 4 shows a partial representation of a valve 1' to explain a method for producing a valve 1 according to a possible embodiment. The valve 1' has a nozzle body 9 on, at his valve seat 14 first an outer diameter 40 having. The outer diameter 40 For example, due to the previous structural design of the valve 1' to take account of the installation geometry. Specifically, the outer diameter 40 be designed for the inner diameter of a cylinder bore. For conversion of the valve 1' on the valve 1 Followed by a post-processing of the nozzle body 9 , The nozzle body 9 is here reworked so that the injection sleeve 15 on the valve seat 14 of the nozzle body 9 is available. For example, an outer part 41 of the nozzle body 9 , the outer diameter first 40 has to be removed until the nozzle body 9 on its outside 42 the outside diameter 43 Has. The outside 42 is in the 4 illustrated by a broken line. The removal of the outer part 41 can be done in particular by a machining production process, for example by turning.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The invention is not limited to the described embodiments.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 2795098 B1 [0002]
DE 102014218056 A1 [0003]

Claims

Valve (1) for metering a fluid, in particular a fuel injector for internal combustion engines, having a nozzle body (9) and a valve closing body (21) which can be actuated by a valve needle (7) along a longitudinal axis (10) and which is designed with a nozzle body (9) Valve seat surface (20) to a sealing seat (23) cooperates, wherein the valve closing body (21) for opening the sealing seat (23) in an along the longitudinal axis (10) oriented opening direction (12) is actuated and wherein the valve closing body (21) and the valve seat surface (20) are designed and cooperate with the sealing seat (23) that, in an opened sealing seat (23), the fluid along the longitudinal axis (10) viewed in the direction of opening (12) through the opened sealing seat (23) flows, characterized in that in that an injection-hole sleeve (15) connected at least indirectly to the nozzle body (9) is provided, which has at least one injection hole (28), and in that the spray hole (28) is arranged on the injection-tube sleeve (15) such that fluid flowing through the sealing seat (23) when the sealing seat is open (23) can be guided to the injection hole (28).

Valve after Claim 1 , characterized in that at least the injection hole sleeve (15) and one of the injection hole sleeve (15) facing end (32) of the valve closing body (21) with closed sealing seat (23) include a gap (29) and that when the sealing seat (23) is closed in the opening direction (12) in front of the end face (32) of the valve closing body (21) lying part (30) of the intermediate space (29) is designed so that when opening the sealing seat (23) a maximum operating stroke of the valve needle (7) can be realized.

Valve after Claim 2 , characterized in that the end face (32) of the valve closing body (21) and the part (30) of the intermediate space (29) are designed such that at a maximum actuating stroke of the valve needle (7) a remaining volume (V _m ) of the part ( 30) of the intermediate space (29) at least largely disappears.

Valve after one of the Claims 1 to 3 , characterized in that at least the injection-hole sleeve (15) and an end face (32) of the valve-closing body (21) facing the injection-hole sleeve (15) enclose a gap (29) when the sealing seat (23) is closed, that the intermediate space (29) has a flow-through space ( 31), in which the injection hole (28) opens, and that the flow-through space (31) is arranged so that even at a maximum actuation stroke of the valve needle (7) fluid through the open sealing seat (23) in the flow space (31) feasible is.

Valve after Claim 4 , characterized in that the flow-through space (31) is arranged so that the fluid flows with open sealing seat (23) after the sealing seat (23) directly into the flow-through space (31).

Valve after Claim 4 or 5 , characterized in that the flow space (31) at least partially by a about the longitudinal axis (10) encircling, in the injection-hole sleeve (15) configured annular groove (31 ') is formed.

Valve after one of the Claims 1 to 6 , characterized in that an injection direction (33) of at least one injection hole (28) on the lateral surface of an aligned on the longitudinal axis (10) injection cone (34) that a flow direction (3 ') of the fluid in which the fluid in the open Sealing seat (23) of the nozzle body (9) and / or the valve closing body (21) dissolves, on the lateral surface of the longitudinal axis (10) aligned Ablösekegels (25) and that an opening angle (35) of the injection cone (34) is smaller than an opening angle (26) of the detachment cone (25).

Valve after one of the Claims 1 to 7 , characterized in that an injection direction (33) of at least one injection hole (28) is oriented at least approximately parallel to the longitudinal axis (10).

Method for injecting a fluid into a space (2), in particular a combustion space, wherein at least one valve (1) according to one of the Claims 1 to 8th is controlled.

Method according to Claim 9 , characterized in that the valve (1) is actuated when closing so that in an intermediate space (29), the at least the injection-hole sleeve (15) and one of the injection-hole sleeve (15) facing the end face (32) of the valve-closing body (21) Sealing seat (23) includes, a negative pressure with respect to the space (2) is generated.

Method for producing a valve (1) according to one of Claims 1 to 8th , wherein an outer side (42) of the nozzle body (9) is post-processed so that the injection well (15) on the nozzle body (9) can be placed and wherein the nozzle body (9) joined injection-hole sleeve (15) by pressing and / or welding is connected to the nozzle body (9).