DE19930641A1

DE19930641A1 - Fuel injector

Info

Publication number: DE19930641A1
Application number: DE19930641A
Authority: DE
Inventors: Detlev Potz; Guenter Lewentz; Uwe Gordon
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-11
Also published as: CN1316036A; DE50010916D1; EP1109998B1; JP2003530503A; BR0006887A; EP1109998A1; WO2001002717A1

Abstract

The invention relates to a fuel injection valve for internal combustion engines. Said fuel injection valve comprises a valve member (11) that can be axially outwardly displaced against the force of a closing spring (31) within a bore (9) of a valve body (1). At the combustion chamber end of said valve member a closing head (13) is provided that projects from the bore and that represents a valve closing member. On the side facing the valve body (1) the closing head comprises a valve stem surface (15) which it interacts with a valve face (17) that is located on the front face of the valve body (1) on the combustion chamber end. The valve further comprises at least one injection opening on the closing head which extends from the compression chamber (19). The outlet of said injection opening is covered by the valve body (1) in the closed position of the valve member (11) and is released during the outwardly directed opening stroke. In order to increase the service life of the inventive fuel injection valve a hydraulic valve closure dampening device (37, 39, 41, 43, 45, 47) is integrated into the fuel injection valve.

Description

State of the art

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem in einer Bohrung eines Ventilkörpers entgegen der Kraft einer Schließfeder axial nach außen verschiebbaren Ventilglied, das an seinem brennraumseitigen Ende einen aus der Bohrung ragenden, ein Ventilschließglied bildenden Schließkopf aufweist, der auf seiner dem Ventilkörper zugewandten Seite eine Ventildichtfläche aufweist, mit der er mit einer an der brennraumseitigen Stirnseite des Ventilkörpers angeordneten Ventilsitzfläche zusammenwirkt, und mit wenigstens einer von einem Druckraum ausgehenden Einspritzöffnung am Schließkopf, deren Austrittsöffnung in Schließstellung des Ventilgliedes vom Ventilkörper abgedeckt und beim nach außen gerichteten Öffnungshub freigegeben wird.The invention relates to a fuel injection valve for Internal combustion engines, with one in a bore Valve body against the force of a closing spring axially outwardly displaceable valve member, which on its end of the combustion chamber protruding from the bore Has valve closing member forming the closing head on its side facing the valve body one Has valve sealing surface with which he with one on the arranged combustion chamber end face of the valve body Valve seat surface cooperates, and with at least one from an injection opening on Closing head, the outlet opening in the closed position of the Valve member covered by the valve body and at the outside opening stroke is released.

Ein derartiges Kraftstoffeinspritzventil mit einer sog. A- Düse, also einer nach außen, zum Brennraum hin öffnenden Düse, ist aus der DE 196 18 698 A1 bekannt. Systembedingt wird das Ventilglied bei Beendigung der Einspritzung in der Schließbewegung auf Zug beansprucht. Während der Schließbewegung wirken, bedingt durch die Schließfeder und den Brennraumgasdruck, hohe Schließkräfte. Die hohen Schließkräfte können zu Beschädigungen der betroffenen Bauteile führen. Such a fuel injection valve with a so-called A- Nozzle, i.e. one that opens outwards towards the combustion chamber Nozzle is known from DE 196 18 698 A1. System-related the valve member is at the end of the injection in the Closing movement on train claimed. During the Closing movement act due to the closing spring and the combustion chamber gas pressure, high closing forces. The high Closing forces can damage the affected Guide components.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzventil mit einer erhöhten Lebensdauer bereitzustellen.The object of the invention is a fuel injection valve to provide with an increased lifespan.

Insbesondere sollen die in der Schließbewegung auftretenden Kräfte reduziert werden.In particular, those that occur in the closing movement should Forces are reduced.

Die Aufgabe ist bei einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem in einer Bohrung eines Ventilkörpers entgegen der Kraft einer Schließfeder axial nach außen verschiebbaren Ventilglied, das an seinem brennraumseitigen Ende einen aus der Bohrung ragenden, ein Ventilschließglied bildenden Schließkopf aufweist, der auf seiner dem Ventilkörper zugewandten Seite eine Ventildichtfläche aufweist, mit der er mit einer an der brennraumseitigen Stirnseite des Ventilkörpers angeordneten Ventilsitzfläche zusammenwirkt, und mit wenigstens einer von einem Druckraum ausgehenden Einspritzöffnung am Schließkopf, deren Austrittsöffnung in Schließstellung des Ventilgliedes vom Ventilkörper abgedeckt und beim nach außen gerichteten Öffnungshub freigegeben wird, dadurch gelöst, dass eine hydraulische Schließdämpfungseinrichtung in das Kraftstoffeinspritzventil integriert ist. Die in der Schließbewegung auftretenden hohen Schließkräfte führen zu hohen Ventilgliedgeschwindigkeiten. Beim Auftreffen der Ventildichtfläche auf die "steife" Ventilsitzfläche werden die bewegten Massen schlagartig verzögert. Die hohen negativen Beschleunigungswerte und die Trägheit der bewegten Massen führen zu sehr großen Zugkräften in dem Ventilglied. Die Zugkräfte können zu einem Bruch des Ventilgliedes führen. Durch die hydraulische Schließdämpfungseinrichtung wird die Zugbelastung in dem Ventilglied erheblich reduziert, da durch die Dämpfung der Ventilgliedgeschwindigkeit der Impuls und somit der beim Auftreffen der Ventildichtfläche auf die Ventilsitzfläche auftretende Stoß reduziert werden. Somit wird die im Betrieb auftretende Belastung für den ganzen Ventilsitz geringer. Außerdem kann es bei Betriebspunkten mit hoher Ventilgliedschließgeschwindigkeit zu einem sog. Prellen des Ventilgliedes an der Ventilsitzfläche kommen, d. h. es kommt zu einem kurzzeitigen Wiederöffnen des Ventilgliedes. Dieses Wiederöffnen bei Spritzende ist für die Abgasemissionen sehr schädlich. Durch die Dämpfung der Ventilgliedbewegung kurz vor Schließende kann die Prellerneigung deutlich verringert werden.The task is for a fuel injector Internal combustion engines, with one in a bore Valve body against the force of a closing spring axially outwardly displaceable valve member, which on its end of the combustion chamber protruding from the bore Has valve closing member forming the closing head on its side facing the valve body one Has valve sealing surface with which he with one on the arranged combustion chamber end face of the valve body Valve seat surface cooperates, and with at least one from an injection opening on Closing head, the outlet opening in the closed position of the Valve member covered by the valve body and at the outside opening stroke is released, thereby solved that a hydraulic closing damping device is integrated into the fuel injector. The in the Closing movement occurring high closing forces lead to high valve member speeds. When the Valve sealing surface on the "stiff" valve seat surface the moving masses suddenly decelerated. The high negative acceleration values and the inertia of the moving masses lead to very large tractive forces in the Valve member. The tensile forces can break the Guide valve member. Through the hydraulic Damping device is the tensile load in the Valve member significantly reduced because of the damping of the Valve member speed of the impulse and thus that of Impact of the valve sealing surface on the valve seat surface occurring shock can be reduced. Thus, the im Operation occurring load for the entire valve seat less. It can also occur at high operating points Valve member closing speed for a so-called bouncing of the Come valve member on the valve seat surface, d. H. it comes for a brief reopening of the valve member. This reopening at the end of the spray is for the Exhaust emissions very harmful. By damping the The valve member movement just before the closing end can Bounce tendency can be significantly reduced.

Eine besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass das brennraumferne Ende des Ventilgliedes an der Stirnseite eines Kolbens anliegt, der in einer in einem Ventilhaltekörper vorgesehenen Sackbohrung hin- und herbewegbar geführt ist, deren Längsachse mit der Längsachse des Ventilgliedes zusammenfällt. Der Kolben wirkt als Dämpfungskolben. Die Dämpfungswirkung entfaltet der Kolben aber nur in der Schließbewegung des Ventilgliedes, da beim Öffnungshub keine Wirkverbindung zwischen dem Kolben und dem Ventilglied vorliegt.This is a special embodiment of the invention characterized that the distant end of the Valve member abuts the end face of a piston that provided in a valve holding body Blind bore is guided back and forth, whose Longitudinal axis with the longitudinal axis of the valve member coincides. The piston acts as a damping piston. The The piston only has a damping effect in the Closing movement of the valve member because of the opening stroke no operative connection between the piston and the Valve element is present.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Führung des Kolbens in dem Ventilhaltekörper paarungsgeschliffen ist, um eine dichtende Führung des Kolbens zu gewährleisten. Dadurch wird sichergestellt, dass sich der hydraulische Druck zur Dämpfung der Bewegung vor dem Schließkolben aufbaut.Another special embodiment of the invention is characterized in that the guidance of the piston in the Valve holder body is mated to one to ensure sealing guidance of the piston. Thereby it is ensured that the hydraulic pressure for Damping of the movement builds up in front of the locking piston.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben durch eine in der Sackbohrung angeordnete Rückstellfeder vorgespannt ist. Dadurch wird erreicht, dass der Kolben beim Öffnen und Schließen der Ventilgliedbewegung folgt.Another special embodiment of the invention is characterized in that the piston by a in the Blind bore arranged return spring is biased. This ensures that the piston when opening and Closing of the valve member movement follows.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sackbohrung mit Hydraulikflüssigkeit, insbesondere Öl, befüllt ist. Das Flüssigkeitsvolumen wird komprimiert, wenn der Kolben bei der Schließbewegung des Ventilgliedes entgegen der Rückstellfederkraft in die Sackbohrung geschoben wird. Dadurch wird die Schließbewegung des Ventilglieds deutlich abgebremst.Another special embodiment of the invention is characterized in that the blind bore with Hydraulic fluid, especially oil, is filled. The Volume of liquid is compressed when the piston is at the closing movement of the valve member against Return spring force is pushed into the blind hole. This makes the closing movement of the valve member clear slowed down.

Eine weitere besondere Ausführungsart der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum der Sackbohrung über eine Drossel mit einem Entlastungsraum in Verbindung steht. Dadurch wird verhindert, dass die Schließgeschwindigkeit des Ventilgliedes auf Null reduziert wird und das Ventilglied möglicherweise nicht vollständig schließt.Another special embodiment of the invention is characterized in that the interior of the blind bore via a throttle in connection with a relief chamber stands. This prevents the Closing speed of the valve member reduced to zero and the valve member may not be complete closes.

Weitere besondere Ausführungsarten der Erfindung sind dadurch gekennzeichnet, dass die Drossel von einer Drosselbohrung in dem Ventilhaltekörper gebildet ist, oder dass die Drossel durch Flächenanschliffe an dem Kolben gebildet ist. Durch die Form und Größe der möglichen Drosselquerschnitte kann mit der hydraulischen Schließdämpfungseinrichtung eine bestimmte Schließcharakteristik erzeugt werden. Am Anfang des Schließvorgangs soll die Dämpfung gering sein, damit die Schließbewegung zu diesem Zeitpunkt nicht verlangsamt wird. Gegen Ende der Schließbewegung soll die Dämpfung deutlich zunehmen, um die Geschwindigkeit mit der die Ventildichtfläche auf die Ventilsitzfläche trifft, spürbar zu reduzieren.Further special embodiments of the invention are characterized in that the throttle from a Throttle bore is formed in the valve holding body, or that the throttle is ground through the piston is formed. By the shape and size of the possible Throttle cross sections can be with the hydraulic Damping device a certain Closing characteristics are generated. At the beginning of the Closing process, the damping should be low so that Closing movement is not slowed down at this time. At the end of the closing movement, the damping should become clear increase the speed at which the Valve sealing surface meets the valve seat surface, noticeable to reduce.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein. Further advantages, features and details of the invention result from the following description, in which with reference to the drawing two Embodiments of the invention described in detail are. The can in the claims and in the Description mentioned features each individually or be essential to the invention in any combination.

In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch das Einspritzventil; und Figure 1 shows a first embodiment in longitudinal section through the injection valve. and

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel im Längsschnitt durch das Einspritzventil. Fig. 2 shows a second embodiment in longitudinal section through the injection valve.

Das in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte erste Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils weist einen Ventilkörper 1 auf, der mit seinem unteren freien Ende in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Mit seiner oberen brennraumfernen Stirnfläche 3 ist der Ventilkörper 1 mittels einer Spannmutter 5 axial gegen einen Ventilhaltekörper 7 vorgespannt. Der Ventilkörper 1 weist eine axiale Durchgangsbohrung 9 auf, in der ein kolbenförmiges Ventilglied 11 axial verschiebbar geführt ist. Das Ventilglied 11 weist an seinem brennraumseitigen unteren Ende einen aus der Bohrung 9 ragenden, ein Ventilschließglied bildenden Schließkopf 13 auf. Der Schließkopf 13 weist auf seiner dem Ventilkörper 1 zugewandten Seite eine Ventildichtfläche 15 auf, mit der er mit einer an der brennraumseitigen Stirnseite des Ventilkörpers 1 angeordneten Ventilsitzfläche 17 zusammenwirkt.The first exemplary embodiment of the fuel injection valve according to the invention shown in longitudinal section in FIG. 1 has a valve body 1 which projects with its lower free end into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied. With its upper end surface 3 remote from the combustion chamber, the valve body 1 is axially prestressed against a valve holding body 7 by means of a clamping nut 5 . The valve body 1 has an axial through bore 9 , in which a piston-shaped valve member 11 is axially displaceably guided. The valve member 11 has a closing head 13 protruding from the bore 9 and forming a valve closing member at its lower end on the combustion chamber side. The closing head 13 has on its side facing the valve body 1 a valve sealing surface 15 , with which it interacts with a valve seat surface 17 arranged on the end face of the valve body 1 on the combustion chamber side.

Zwischen dem Ventilglied 11 und der Wand der Bohrung 9 ist ein ringförmiger Druckraum 19 ausgebildet. Der Druckraum 19 ist brennraumseitig von einer eine Ringschulter 21 bildenden Durchmessererweiterung des Ventilglieds 11 begrenzt, die in den Schließkopf 13 übergeht. Dabei führen von der Ringschulter 21 (nicht dargestellte) Einspritzöffnungen ab, die zunächst als Längsbohrung ausgebildet sind, von denen dann in Höhe des Schließkopfes 13 Querbohrungen abführen. Die Austrittsöffnungen der Einspritzöffnungen an der Wand des Ventilgliedes 11 sind dabei so angeordnet, dass sie in Schließstellung des Ventilgliedes 11 von der Bohrungswand 9 des Ventilkörpers 1 abgedeckt sind und erst beim nach außen gerichteten Öffnungshub des Ventilgliedes 11 durch Austauchen aus der Bohrung 9 aufgesteuert werden.An annular pressure chamber 19 is formed between the valve member 11 and the wall of the bore 9 . The pressure chamber 19 is delimited on the combustion chamber side by a diameter enlargement of the valve member 11 which forms an annular shoulder 21 and merges into the closing head 13 . Injection openings (not shown) lead from the annular shoulder 21 , which are initially designed as longitudinal bores, from which 13 transverse bores then exit at the level of the closing head. The outlet openings of the injection openings on the wall of the valve member 11 are arranged in such a way that they are covered by the bore wall 9 of the valve body 1 in the closed position of the valve member 11 and are opened only when the valve member 11 is directed outward from the bore 9 by the opening stroke.

Das Ventilglied 11 ragt mit seinem Schaft 27 in einen im Haltekörper 7 vorgesehenen Federraum 29. Zur Gewährleistung einer dichten Anlage des Ventilgliedes 11 am Ventilsitz 17 bei geschlossenem Einspritzventil und für eine Rückstellbewegung des Ventilgliedes 11 ist eine Schließfeder 31 gegen einen am Ventilgliedschaft 27 ausgebildeten Ringabsatz 33 vorgespannt. Die Kraftstoffzufuhr in den Druckraum 19 des Einspritzventils erfolgt über eine von einer Hochdruckquelle ausgehende Druckleitung 20.The valve member 11 projects with its shaft 27 into a spring chamber 29 provided in the holding body 7 . To ensure a tight contact of the valve member 11 on the valve seat 17 with the injection valve closed and for a return movement of the valve member 11 , a closing spring 31 is biased against an annular shoulder 33 formed on the valve member shaft 27 . The fuel is fed into the pressure chamber 19 of the injection valve via a pressure line 20 originating from a high-pressure source.

Auf der dem Brennraum abgewandten Seite des Ringabsatzes 33 ist ein freies Ende 35 des Ventilgliedschaftes 27 ausgebildet. Das Ventilgliedschaftsende 35 befindet sich in Anlage gegen einen Dämpferkolben 37. Der Dämpferkolben 37 ist hin- und herbewegbar in einer Sackbohrung 39 aufgenommen. Der Dämpferkolben 37 begrenzt in der Sackbohrung 39 einen Dämpfungsraum 41. Der Dämpfungsraum 41 steht über eine Drosselbohrung 43 mit einer Rücklaufleitung 45 in Verbindung. Die Rücklaufleitung 45 wiederum steht mit einem (nicht dargestellten) Entlastungsraum in Verbindung. Außerdem ist in dem Dämpfungsraum 41 eine Rückstellfeder 47 angeordnet. Die Rückstellfeder 47 ist gegen den Dämpfungskolben 37 vorgespannt.A free end 35 of the valve member shaft 27 is formed on the side of the ring shoulder 33 facing away from the combustion chamber. The valve member end 35 is in abutment against a damper piston 37 . The damper piston 37 is accommodated in a blind bore 39 such that it can be moved back and forth. The damper piston 37 delimits a damping chamber 41 in the blind bore 39 . The damping chamber 41 is connected to a return line 45 via a throttle bore 43 . The return line 45 is in turn connected to a relief space (not shown). In addition, a return spring 47 is arranged in the damping space 41 . The return spring 47 is biased against the damping piston 37 .

Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung ähnelt dem in Fig. 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel. Der Einfachheit halber werden deshalb zur Bezeichnung gleicher Teile dieselben Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird zudem auf die vorstehende Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels verwiesen. Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen eingegangen.The second exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 2 is similar to the first exemplary embodiment shown in FIG. 1. For the sake of simplicity, the same reference numerals are therefore used to designate the same parts. To avoid repetition, reference is also made to the above description of the first exemplary embodiment. Only the differences between the two exemplary embodiments are discussed below.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Drosselwirkung nicht durch eine Drosselbohrung, sondern durch einen am Dämpfungskolben 37 ausgebildeten Drosselquerschnitt 49 erreicht. D. h., der Dämpfungsraum 41 ist über den Drosselquerschnitt 49 mit der Rücklaufleitung 45 verbunden, die wiederum mit dem (nicht dargestellten) Entlastungsraum in Verbindung steht.In the second exemplary embodiment of the invention shown in FIG. 2, the throttle effect is not achieved by a throttle bore, but by a throttle cross-section 49 formed on the damping piston 37 . That is, the damping chamber 41 is connected via the throttle cross section 49 to the return line 45 , which in turn is connected to the relief chamber (not shown).

Beiden Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die Schließbewegung des Ventilgliedes 11 gedämpft wird. Durch die in Fig. 2 beispielhaft dargestellte gestufte Ausbildung des Drosselquerschnitts kann der Bewegungsverlauf des Ventilgliedes 11 beim Einspritzen gesteuert werden.It is common to both exemplary embodiments that the closing movement of the valve member 11 is damped. The stepped design of the throttle cross-section shown by way of example in FIG. 2 enables the course of movement of the valve member 11 to be controlled during injection.

Claims

1. Fuel injection valve for internal combustion engines, with a valve member ( 11 ) which can be displaced axially outwards against the force of a closing spring ( 31 ) in a bore ( 9 ) of a valve body ( 1 ) and which, at its end on the combustion chamber side, projects from the bore and forms a valve closing member Closing head ( 13 ), which on its side facing the valve body ( 1 ) has a valve sealing surface ( 15 ) with which it interacts with a valve seat surface ( 17 ) arranged on the end face of the valve body ( 1 ) on the combustion chamber, and with at least one of one Pressure chamber ( 19 ) outgoing injection opening on the closing head, the outlet opening of which is covered by the valve body ( 1 ) in the closed position of the valve member ( 11 ) and released during the outward opening stroke, characterized in that a hydraulic closing damping device ( 37 , 39 , 41 , 43 , 45 , 47 , 49 ) in the fuel injection valve integr is.

2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the end ( 35 ) of the valve member ( 11 ) remote from the combustion chamber bears against the end face of a piston ( 37 ) which can be moved back and forth in a blind bore ( 39 ) provided in a valve holding body ( 7 ) is guided, the longitudinal axis of which coincides with the longitudinal axis of the valve member ( 11 ).

3. Fuel injection valve according to claim 2, characterized in that the guide of the piston ( 37 ) in the valve holding body ( 7 ) is mated.

4. Fuel injection valve according to claim 2 or 3, characterized in that the piston ( 37 ) is biased by a return spring ( 47 ) arranged in the blind bore ( 39 ).

5. Fuel injection valve according to one of claims 2 to 4, characterized in that the blind bore ( 39 ) is filled with hydraulic fluid, in particular oil.

6. Fuel injection valve according to claim 5, characterized in that the interior of the blind bore ( 39 ) via a throttle ( 43 , 49 ) is in communication with a relief chamber.

7. Fuel injection valve according to claim 6, characterized in that the throttle is formed by a throttle bore ( 39 ) in the valve holding body ( 7 ).

8. Fuel injection valve according to claim 6, characterized in that the throttle is formed by surface grinding ( 49 ) on the piston ( 37 ).