EP0817915B1 - Fuel-injection valve for internal combustion engines - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für
Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus.
Bei einem derartigen aus der WO 93/25814 A bekannten Kraftstoffeinspritzventil
ist ein Ventilglied axial verschiebbar in einer
Bohrung eines Ventilkörpers geführt. Das Ventilglied weist dabei
an seinem brennraumseitig aus der Bohrung des Ventilkörpers ragenden
Ende einen Ventilkopf auf, dessen in die Bohrung eingetauchte,
brennraumabgewandte Ringstirnfläche einen Druckraum begrenzt,
der vom Kraftstoffhochdruck beaufschlagbar ist. Dabei
verschiebt der den Druckraum beaufschlagende Kraftstoffhochdruck
das Ventilglied entgegen der Rückstellkraft einer Ventilfeder
nach außen in eine Öffnungshubstellung. Im Ventilkopf ist wenigstens
ein Einspritzkanal vorgesehen, der ausgehend vom Druckraum
in eine Austrittsöffnung an der Umfangswand des Ventilkopfes
mündet, die in Schließlage des Ventilgliedes vom Ventilkörper
verschlossen ist und in Öffnungshublage des Ventilgliedes aus
der Überdeckung mit der Bohrungswand des Ventilkörpers austritt,
so daß der Kraftstoff aus dem Druckraum zur Einspritzung in den
Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine gelangt. Die
Öffnung des Einspritzkanals taucht bei der Öffnungshubbewegung
nicht ganz aus der Bohrung aus, so daß der Kraftstoffstrahl an
einer Steuerkante eine inhomogene Geschwindigkeitsverteilung erhält.
Der Einspritzkanal ist dabei zur Längsachse des Ventilglieds
geneigt ausgebildet. The invention relates to a fuel injection valve for
Internal combustion engines according to the preamble of
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1
hat demgegenüber den Vorteil, daß der der Einspritzung zugeführte
Kraftstofffluß aufgrund der zur Längsachse des Ventilglieds
rechtwinkligen Lage des Einspritzkanals stärker umgelenkt wird
und so der erzeugte Einspritzstrahl eine kurze Eindringtiefe und
hohe Zerstäubungsgüte aufweist, so daß er für Brennräume kleinen
Durchmessers und kleiner Hubvolumen gut geeignet ist. The fuel injection valve according to the invention for internal combustion engines
with the characterizing features of
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the The invention relates to the description of Drawing and the claims can be removed.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.An embodiment of the invention Fuel injection valve for internal combustion engines is in shown in the drawing and in the following Description explained in more detail.
Es zeigen die Figur 1 einen Längsschnitt durch das Kraftstoffeinspritzventil in maximaler Ventilgliedöffnungshublage, die Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Figur 1 im Bereich des Ventilgliedkopfes und die Figur 3 eine vergrößerte Darstellung des Einspritzquerschnittes und des Strahlverlaufes des Einspritzstrahls.1 shows a longitudinal section through the Fuel injector in maximum Valve member opening stroke position, Figure 2 is an enlarged Section of Figure 1 in the area of the valve member head and Figure 3 is an enlarged view of the Injection cross section and the jet course of the Injection jet.
Das in der Figur 1 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil
für Brennkraftmaschinen weist einen Ventilkörper 1 auf, der
mittels einer Überwurfmutter 3 an einem Ventilhaltekörper 5
festgespannt ist. In einer Bohrung 7 im Ventilkörper 1 ist
ein kolbenförmiges Ventilglied 9 axial verschiebbar geführt,
das an seinem unteren, in den Brennraum der zu versorgenden
Brennkraftmaschine ragenden Ende einen als Schließkopf
wirkenden Ventilkopf 11 aufweist. Der in der Figur 2
vergrößert dargestellte Ventilkopf 11 weist eine dem
Ventilkörper 1 zugewandte konische Ventildichtfläche 13 auf,
die im Ausführungsbeispiel durch eine Ringstirnfläche eines
auf den Ventilkopf 11 aufgesetzten Sitzrings 15 gebildet ist
und die mit einer entsprechend konisch ausgebildeten
Ventilsitzfläche 17 an der brennraumseitigen Stirnfläche des
Ventilkörpers 1 zusammenwirkt.The fuel injector shown in Figure 1
for internal combustion engines has a
Der in einen im Durchmesser erweiterten Bohrungsteil 19 der
Bohrung 7 des Ventilkörpers 1 ragende Abschnitt des
Ventilkopfes 11 ist als Kolbenschieber ausgebildet, der im
Bohrungsteil 19 geführt ist und mit seiner dem Brennraum
abgewandten Ringstirnfläche 21 einen Druckraum 23 im
Ventilkörper 1 begrenzt. Dieser Druckraum 23 ist über einen
Ringspalt 25 zwischen dem Schaft 27 des Ventilgliedes 9 und
der Wand der Bohrung 7 mit einem Sammelraum 29 verbunden, in
den andererseits eine den Ventilkörper 1 und den
Ventilhaltekörper 5 durchdringende Zulaufleitung 31 mündet,
die mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe verbindbar ist, über
die der Druckraum 23 alternierend mit Kraftstoffhochdruck
beaufschlagt wird.The in a diameter enlarged
Für eine axiale Kraftbeaufschlagung des Ventilgliedes 9 in
Schließrichtung, ist eine Ventilfeder 33 in einen Federraum
35 im Ventilhaltekörper 5 eingesetzt, die sich über einen
Ringeinsatz 37 und einen geschlitzten Anschlagring 39 an der
brennraumabgewandten Stirnfläche des Ventilkörpers 1
abstützt und die über einen am brennraumabgewandten Ende des
Ventilgliedes 9 angeordneten Haltering 41 und eine
Einstellscheibe 43 auf das Ventilglied 9 wirkt.For an axial application of force to the
Zur Begrenzung des Gesamtöffnungshubes des Ventilgliedes 9
weist der Schaft des Ventilgliedes 9 in Höhe des
Anschlagringes 39 einen Anschlagbund 45 auf, der in
Schließstellung des Ventilgliedes 9 einen bestimmten, den
Gesamtöffnungshub bestimmenden Abstand vom Anschlagring 39
aufweist und mit dem das Ventilglied 9 nach Erreichen der
maximalen Öffnungshublage in Anlage an den Anschlagring 39
gelangt.To limit the total opening stroke of the
Zur Einspritzung des unter hohem Druck stehenden Kraftstoffs
in den nicht näher dargestellten Brennraum der zu
versorgenden Brennkraftmaschine ist im Ventilkopf 11 des
Ventilgliedes 9 wenigstens ein (im Ausführungsbeispiel drei)
vom Druckraum 23 abführender Einspritzkanal 47 vorgesehen,
der an der Umfangswand des Ventilkopfes 11 einen
Austrittsquerschnitt 49 bildet, der so angeordnet ist, daß
er bei Schließstellung des Ventilgliedes 9 vollständig von
der Bohrungswand 19 des Ventilkörpers 1 überdeckt ist und
beim nach außen gerichteten Öffnungshub des Ventilgliedes 9
von einer unteren, am brennraumseitigen Ende des
Ventilkörpers 1 angeordneten Steuerkante 51 aufgesteuert
wird. Diese in den Figuren 2 und 3 vergrößert dargestellte
Steuerkante 51 am Ventilkörper 1 ist dabei durch die
Ringkante zwischen der Ventilsitzfläche 17 und der Wand der
Bohrung 19 im Ventilkörper 1 gebildet.For the injection of fuel under high pressure
in the combustion chamber, not shown, to
supplying internal combustion engine is in the
Der Einspritzkanal 47 im Ventilkopf 11 ist durch eine von
der oberen Ringstirnfläche 21 des Ventilkopfes 11 ausgehende
Zulaufbohrung 53, die zur Ventilgliedachse geneigt
angeordnet ist, und eine radial von dieser abführenden
Einspritzbohrung 55 gebildet, die andererseits an die
Umfangswand des Ventilkopfes 11 mündet und dort den
Austrittsquerschnitt 49 bildet. Dabei verläuft die
Einspritzbohrung 55 rechtwinklig zur Ventilgliedachse und
weist eine rechteckige Querschnittsform auf.The
Die axiale Erstreckung der Austrittsöffnung am
Austrittsquerschnitt 49 ist dabei so bemessen, daß die
Ventildichtfläche 13 am Stützring 15 einen bestimmten
axialen Abstand zur unteren brennraumseitigen Kante des
Austrittsquerschnittes 49 aufweist.The axial extent of the outlet opening on
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil arbeitet in folgender Weise.The fuel injection valve according to the invention works in following way.
Im Ruhezustand, das heißt wenn keine Hochdruckförderung der
dem Einspritzventil zugeordneten Hochdruckeinspritzpumpe
erfolgt, hält die Ventilfeder 33 das Ventilglied 9 mit
seiner Ventildichtfläche 13 in Anlage an der
Ventilsitzfläche 17 am Ventilkörper 1, wobei der
Austrittsquerschnitt 49 des Einspritzkanals 47 in dieser
Schließposition vollständig von der Bohrungswand des
Ventilkörpers 1 verschlossen wird. Beim Einspritzvorgang
gelangt der von der Hochdruckeinspritzpumpe geförderte unter
hohem Druck stehende Kraftstoff über die Zulaufleitung 31,
den Sammelraum 29 und den Ringspalt 25 in den Druckraum 23.
Dort wirkt der Kraftstoffhochdruck auf die Ringstirnfläche
21 und verschiebt so das Ventilglied 9 entgegen der
Rückstellkraft der Ventilfeder 33 vom Ventilsitz 17. Dabei
taucht der Austrittsquerschnitt 49 des Einspritzkanals 47
nach Durchlaufen eines kurzen Vorhubs aus der Überdeckung
mit der Bohrungswand des Ventilkörpers 1, so daß der
Austrittsquerschnitt 49 von der Steuerkante 51 des
Ventilkörpers 1 aufgesteuert wird und der Kraftstoff zur
Einspritzung in den Brennraum der Brennkraftmaschine
gelangt.At rest, that is, when there is no high-pressure pumping
the injection valve associated with the injection valve
takes place, the
Um dabei einen möglichst kurzen und gut zerstäubten
Einspritzstrahl zu erzeugen wird der Austrittsquerschnitt 49
wie in der Figur 3 vergrößert dargestellt nur zum Teil,
maximal bis zu 50% aufgesteuert. Dadurch erfolgt die
Druckumsetzung des Einspritzstrahles immer an der
Steuerkante 51, so daß der Effekt einer extrem kurzen
Spritzlochlänge eintritt. Durch die rechtwinklige Lage der
Einspritzbohrungen 55 zur Ventilgliedachse wird dabei die
Strahlablenkung von 15° an der Steuerkante 51 so
vorgehalten, daß über die gleichmäßig verteilten mehreren
Austrittsquerschnitte 49 ein Strahlkegelwinkel α von etwa
150° entsteht.To make it as short and well atomized as possible
The
Die Gewährleistung einer maximalen Öffnungshöhe von 50% des
Gesamtöffnungsquerschnittes am Austrittsquerschnitt 49
erfolgt dabei durch den festgelegten Abstand zwischen dem
Anschlagbund 45 am Ventilglied 9 und dem Anschlagring 39 in
Schließstellung des Einspritzventils.Ensuring a maximum opening height of 50% of the
Total opening cross section at the
Das Ende der Hochdruckeinspritzung erfolgt durch die
Beendigung der Hochdruckzufuhr, so daß die Ventilfeder 33
das Ventilglied 9 wieder auf den Ventilsitz 17 zurückbewegt. The end of the high pressure injection takes place through the
Termination of the high pressure supply so that the valve spring 33rd
the
Dabei wird zunächst der Austrittsquerschnitt 49
(Spritzöffnung) wieder von der Ventilkörperwand
verschlossen, bevor das Ventilglied 9 mit seiner
Ventildichtfläche 13 am Ventilsitz 17 anliegt, so daß
Verunreinigungen und Korrosion des Austrittsquerschnittes
vermieden werden können.The
Mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil ist es somit in konstruktiv einfacher Weise möglich einen Einspritzstrahl mit kurzer Eindringtiefe und guter Zerstäubung zu erzeugen, ohne dazu zusätzliche Bauteile zu benötigen.It is with the fuel injector according to the invention thus possible in a structurally simple manner Injection jet with a short penetration depth and good Generate atomization without additional components need.
Claims (8)
- Fuel-injection valve for internal-combustion engines, having a valve member (9) which can be displaced in the axial direction in a bore (7) in a valve body (1), by the fuel pressure, counter to the restoring force of a valve spring (33) and has a piston-like valve head (11), in which at least one injection duct (47) is provided, which injection duct leads away from a pressure chamber (23) which is delimited in the bore (7) and the outlet cross section (49) of which injection duct, on the circumferential surface of the valve head (11), in the closed position of the valve member (9) is completely covered by the valve body (1) and during the outwardly directed opening stroke of a lower control edge (51) at the combustion-chamber-side end of the valve body (1) is opened, so that that bore wall of the valve body (1) which adjoins the control edge (51), in the maximum opening stroke position of the valve member (9), covers a part of the outlet cross section (49) of the injection duct (47) on the wall of the valve head (11), characterized in that the injection bore (55) is arranged at right angles to the axis of the valve member (9).
- Fuel-injection valve according to Claim 1,
characterized in that the control edge (51) at the combustion-chamber-side end of the valve body (1), in the maximum opening stroke position of the valve member (9), releases at most 50% of the outlet cross section (49) of the injection duct (47). - Fuel-injection valve according to Claim 1,
characterized in that the injection duct (47) is formed by a feed bore (53), which starts from an upper annular end face (21), which is removed from the combustion chamber, of the valve head (11), and an injection bore (55) which leads radially away from the feed bore and on the other side opens out at the circumferential wall of the valve head (11), where it forms the outlet cross section (49). - Fuel-injection valve according to Claim 3,
characterized in that the cross section of the injection bore (55) is rectangular. - Fuel-injection valve according to Claim 3,
characterized in that that annular end face (21) of the valve head (11) which is remote from the combustion chamber delimits the pressure chamber (23) in the bore (19) in the valve body (1). - Fuel-injection valve according to Claim 1,
characterized in that a multiplicity of, preferably three, injection ducts (47) are provided, which are distributed uniformly over the circumference of the valve head (11). - Fuel-injection valve according to Claim 1,
characterized in that the combustion-chamber-side end face of the valve body forms a valve seat surface (17), with which a valve sealing surface (13) interacts, which valve sealing surface is formed by an annular end face, which is remote from the combustion chamber, of a seat ring (15) which is fitted onto the valve head (11). - Fuel-injection valve according to Claim 8,
characterized in that the valve sealing surface (13) is arranged on the valve head (11) at an axial distance from the lower edge (57), which faces the combustion chamber, of the outlet opening (49) of the injection duct (47).
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