EP1055062B1 - Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP1055062B1
EP1055062B1 EP99957931A EP99957931A EP1055062B1 EP 1055062 B1 EP1055062 B1 EP 1055062B1 EP 99957931 A EP99957931 A EP 99957931A EP 99957931 A EP99957931 A EP 99957931A EP 1055062 B1 EP1055062 B1 EP 1055062B1
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EP
European Patent Office
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valve
fuel injection
guide
hole
fuel
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP99957931A
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English (en)
French (fr)
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EP1055062A1 (de
Inventor
Yalcin Ertem
Ergün Filiz
Güngör Yurtseven
Heinz Stutzenberger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1055062A1 publication Critical patent/EP1055062A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1055062B1 publication Critical patent/EP1055062B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/12—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship providing a continuous cyclic delivery with variable pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M61/042—The valves being provided with fuel passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/28—Details of throttles in fuel-injection apparatus

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve for Internal combustion engines according to the preamble of Claim 1 from.
  • known fuel injector is a piston-shaped valve member axially displaceable in one Guide bore of a valve body.
  • the valve member has one at its lower, combustion chamber end conical valve sealing surface with which it with a stationary valve seat at the closed end of the Guide hole cooperates.
  • the known Fuel injector of the valve seat surface downstream two injection ports arranged downstream from the closed End of the pilot hole starting in the combustion chamber of the Internal combustion engine open. The fuel inflow too these injection openings is thereby by the Sealing cross section between valve seat and Valve sealing surface controlled.
  • the valve member of the known The fuel injector has two guide areas with which it can slide on the wall of the Guide hole is guided.
  • there the upper management area takes over next to the safe Valve link guidance also seals the pressure chamber opposite a spring chamber, in which the valve member in Valve spring acting on the closing direction is.
  • the valve member has a second lower guide region in an area facing the combustion chamber, the ring collar is formed with which the valve member with a Diameter reduction of the guide hole cooperates.
  • the lower one which is designed as a ring collar, separates Guiding area between the valve member and the Wall of the guide hole formed by the pressure chamber outgoing annular gap from an underlying, to the Valve seat surface opening lower pressure chamber closed fuel injector.
  • the collar of the lower guide area of the Valve member from the overlap with the Diameter reduction of the guide bore and opens such an unrestricted flow cross section between the Annular gap and the pressure chamber below.
  • Throttle cross section is the known Fuel injection valve as a ring throttle gap between the Ring collar of the lower guide area and the Reduced diameter of the guide bore formed.
  • the fuel injector according to the invention for Internal combustion engines with the characteristic features of the Claim 1 has the advantage that the Throttle connection cross section between the annular gap and the pressure chamber at the bottom of the fuel injection valve easily and reproducibly producible is. This is due to the training according to the invention of the throttle connection cross section as a throttle bore reached, which penetrates the valve member obliquely, the Inlet opening of the throttle bore in the area of Annular gap and the outlet opening in the area of the bottom lying pressure chamber is arranged.
  • Throttle bore contrary to the state of the art, independently of fit tolerances between the valve member and the Geometry of the pilot hole is.
  • the Throttle bore in the valve member consistently the same Have throttle cross-section, but it is also possible to design the throttle bore in two or more stages, then the smallest bore diameter Throttle flow cross section determined. This can smallest throttle bore cross section at the inlet of the Throttle bore, in its central area or at the outlet the throttle bore (as shown in the exemplary embodiment) be provided.
  • the design of the throttle bore as two or Multi-stage drilling has the advantage that a good flow with sufficient throttling effect is achievable, the difference in diameter between the large and the smallest throttle diameter Hole and the respective hole lengths between larger bore part and throttle cross section in constructive simply the desired throttling effect for everyone Can set fuel injector type.
  • Fuel injector is provided by providing a Ring groove at the transition between the lower one Leadership area forming a ring collar and one itself subsequent, reduced cross-sectional area of the Valve member reached.
  • This annular groove has the advantage that the lower edge of the collar, which is a control edge forms, sharp-edged is worked out, so that precise control in cooperation with the corresponding paragraph of the guide hole can be achieved.
  • Fuel injector is provided by Recesses on the valve member in the area below Pressure chamber reached, this, preferably as Surface grinding formed recesses after replacement the ring collar from the hole sales area a better one unobstructed overflow from the annular gap into the allow the lower pressure chamber so that the under high Pressurized fuel from the fuel supply channel over the annular gap and the pressure space below can flow evenly to the injection openings.
  • Fuel injection valve for internal combustion engines is in shown in the drawing and will be described in more detail below explained.
  • FIG. 1 shows a first embodiment of the Fuel injection valve in a longitudinal section through the Valve body and the valve member guided therein and the Figure 2 shows an enlarged section of Figure 1 in essential area of the combustion chamber facing the invention Valve body with the representation of the geometry of it guided valve member at the end facing the combustion chamber.
  • Fuel injector for internal combustion engines has a valve body 1 with its lower free end in a manner not shown in the combustion chamber supplying internal combustion engine and that with its upper end facing away from the combustion chamber against one also not shown valve holding body is tense.
  • the valve body 1 has one of its upper end face 3 outgoing, as an axial Blind bore trained guide bore 5.
  • this Guide bore 5 is a piston-shaped valve member 7 axially slidably guided at its lower end of the combustion chamber has a conical valve sealing surface 9 with which it is connected to a closed end of the Guide bore 5 formed stationary valve seat 11th interacts.
  • valve seat surface 11 downstream of the between the line of contact between Valve seat surface 11 and valve sealing surface 9 formed Sealing cross-section from an injection opening 13, which in the Combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied opens.
  • the exemplary embodiment has only one Injection opening, but it is alternatively also possible to provide a plurality of injection openings, these also alternatively from below the valve member 7 formed blind hole of the guide hole 5 can discharge.
  • the piston-shaped valve member 7 has two guide areas with which it can slide on the wall of the Guide bore 5 is guided. There is a first top Guide area 15 at the end of the Valve member 7 provided in one Upper region of the guide bore 5 facing away from the combustion chamber is led. The upper guide area 15 of the valve member 7 goes over a, forming a pressure shoulder 17 in a valve member shaft part 19 with reduced diameter about. The pressure shoulder 17 is in an overhead Pressure chamber 21 arranged by a Cross-sectional expansion of the guide bore 5 is formed and into which a high-pressure fuel inlet channel 23 opens. This high-pressure fuel inlet channel 23 is not shown in FIG to a high-pressure injection line connected, on the other hand by a High-pressure fuel pump discharges through the fuel a storage tank under high pressure the individual Fuel injectors is supplied.
  • a second lower guide area at the end near the combustion chamber of the valve member 7 is formed as an annular collar 25, the its cylindrical outer wall surface with the wall of a Bore paragraph 27 of the guide bore 5 cooperates. This separates the second lower guide area forming collar 25 of the valve member 7 one between the Valve member part 19 and the wall of the guide bore 5 formed annular gap 29 when closed Fuel injector from a downstream below of the collar 25 arranged below, to the Valve seat surface 11 opening pressure chamber 31.
  • the annular collar 25 forms, as enlarged in FIG. 2 shown with its lower combustion chamber facing Boundary edge a control edge 33, with which he with a bore shoulder edge 35 facing away from the combustion chamber Hole paragraph 27 cooperates.
  • control edge 33 and bore shoulder edge 35 arranged so that the Control edge 33 on the collar 25 of the valve member 7 at its upward opening stroke movement the overhead Bore heel edge 35 runs over and so one Flow cross section between the annular gap 29 and the underlying pressure chamber 31 releases.
  • Valve member 7 in the area of the pressure chamber 31 below Recesses in the form of surface grinding 39 incorporated over which the flow cross section in this Area is enlarged again.
  • a throttle bore 41 in the valve member 7 intended for filling the pressure in the pressure chamber 31 below with valve member 7 resting on the valve seat surface 11 furthermore a throttle bore 41 in the valve member 7 intended.
  • the throttle bore 41 is so inclined arranged that its inlet opening in the annular gap 29th and its outlet opening into the pressure chamber 31 below empties. Furthermore, the throttle bore 41 as two-stage bore formed, the diameter larger bore section in the annular gap 29 and in Diameter smaller bore section in the below Pressure chamber 31 opens. The small, throttling diameter and its placement within the Throttle bore 41 the throttle effect at Adjust fuel flow in a simple manner.
  • the fuel injector according to the invention for Internal combustion engines work in the following way.
  • a valve spring 45 holds when the injection valve is closed the valve member 15 via a valve plate 43 with its Valve sealing surface 9 in contact with the valve seat surface 11, see above that a flow cross-section to the injection opening 13 is closed.
  • the collar 25 is Valve member 7 immersed in the bore paragraph 27 and separates the pressure chamber 31 below from the annular gap 29, which on the other hand opens into the overhead pressure chamber 21.
  • the one in the high-pressure fuel supply channel 23, in the overhead Pressure chamber 21 and standing pressure of the pending in the annular gap 29 Fuel is also in the throttle bore 41 pressure chamber 31 built up.
  • the high-pressure fuel injection at the injection valve is by supplying high pressure Fuel from the injection pump via the High-pressure fuel inlet channel 23 in the overhead Pressure chamber 21 initiated.
  • the valve sealing surface 9 lifts from the valve seat 11 and gives the flow cross-section to the injection opening 13 free, so that the pressure chamber 31 pending fuel via the injection opening 13 in the Combustion chamber of the internal combustion engine is injected.
  • the fuel injector closes in known way by interrupting the High-pressure fuel supply in the upper pressure chamber 21, in the consequence of which is the pressure present at the injection valve falls below the necessary opening pressure so that the Valve spring 45 now the valve member 7 in contact with the Valve seat 11 moves back, now over the throttle bore 41 of the pressure build-up described at the beginning again.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen gemäß der Gattung des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem derartigen aus der Schrift US-4,987,887 bekannten Kraftstoffeinspritzventil ist ein kolbenförmiges Ventilglied axial verschiebbar in einer Führungsbohrung eines Ventilkörpers geführt. Das Ventilglied weist dabei an seinem unteren, brennraumseitigen Ende eine konische Ventildichtfläche auf, mit der es mit einer ortsfesten Ventilsitzfläche am geschlossenen Ende der Führungsbohrung zusammenwirkt. Dabei sind bei dem bekannten Kraftstoffeinspritzventil der Ventilsitzfläche stromabwärts zwei Einspritzöffnungen nachgeordnet, die vom geschlossenen Ende der Führungsbohrung ausgehend in den Brennraum der Brennkraftmaschine münden. Die Kraftstoffzuströmung zu diesen Einspritzöffnungen wird dabei durch den Dichtquerschnitt zwischen Ventilsitzfläche und Ventildichtfläche gesteuert. Das Ventilglied des bekannten Kraftstoffeinspritzventils weist dabei zwei Führungsbereiche auf, mit denen es gleitverschiebbar an der Wand der Führungsbohrung geführt ist. Dabei ist ein erster oberer Führungsbereich am brennraumabgewandten Ende des Ventilgliedes vorgesehen, der sich dabei oberhalb eines Kraftstoffdruckraumes erstreckt, der durch eine Querschnittserweiterung der Führungsbohrung gebildet ist und in den ein Kraftstoffhochdruckzulaufkanal einmündet. Dabei übernimmt der obere Führungsbereich neben der sicheren Ventilgliedführung auch die Abdichtung des Druckraumes gegenüber einem Federraum, in dem eine das Ventilglied in Schließrichtung beaufschlagende Ventilfeder untergebracht ist. Zusätzlich zu diesem oberen ersten Führungsbereich weist das Ventilglied einen zweiten unteren Führungsbereich in einem brennraumzugewandten Bereich auf, der als Ringbund ausgebildet ist, mit dem das Ventilglied mit einer Durchmesserverringerung der Führungsbohrung zusammenwirkt. Dabei trennt der als Ringbund ausgebildete untere Führungsbereich einen zwischen dem Ventilgliedschaft und der Wand der Führungsbohrung gebildeten, vom Druckraum ausgehenden Ringspalt von einem untenliegenden, an die Ventilsitzfläche mündenden unteren Druckraum bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil. Während der nach oben gerichteten Öffnungshubbewegung des Ventilgliedes taucht der Ringbund des unteren Führungsbereiches des Ventilgliedes aus der Überdeckung mit der Durchmesserverringerung der Führungsbohrung aus und öffnet so einen ungedrosselten Durchströmquerschnitt zwischen dem Ringspalt und dem untenliegenden Druckraum.
Zur Kraftstoffversorgung des untenliegenden Druckraumes ist dabei bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil, das heißt bei am Ventilsitz anliegendem Ventilglied ein Drosseldurchtrittsquerschnitt zwischen dem Ringspalt und dem untenliegenden Druckraum vorgesehen, über den Kraftstoff in den untenliegenden Druckraum einströmen kann. Dieser Drosselquerschnitt ist dabei beim bekannten Kraftstoffeinspritzventil als Ringdrosselspalt zwischen dem Ringbund des unteren Führungsbereiches und der Durchmesserverringerung der Führungsbohrung ausgebildet.
Diese Ausbildung des Drosselverbindungsquerschnittes zwischen dem Ringspalt und dem untenliegenden Druckraum hat bei dem bekannten Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen jedoch den Nachteil, daß es aufgrund von Oberflächentoleranzen am Ringbund und an der Führungsbohrungswand schwierig ist, einen korrekten Drosselquerschnitt an verschiedenen Kraftstoffeinspritzventilen reproduzierbar einzustellen. Dabei erfordert diese Art der Herstellung eines korrekten Drosselspaltes insbesondere einen hohen Aufwand hinsichtlich der Fertigungsgenauigkeit und ist somit nur mit hohem Aufwand und Kosten erzielbar. Da der präzisen Einstellung des Drosselquerschnittes jedoch hinsichtlich einer korrekten Funktion des Kraftstoffeinspritzventils, insbesondere der Einstellung der Voreinspritzung eine hohe Bedeutung zukommt, ist die Möglichkeit des Einstellens über den Ringdrosselspalt zwischen Führungsbund und Wand der Führungsbohrung nicht ausreichend.
Aus der Schrift US 5 769 319 ist darüber hinaus ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, bei dem das Ventilglied zwei Führungsbereiche aufweist, die denselben Durchmesser aufweisen. Der Kraftstoff, der zwischen den beiden Führungsbereichen eingebracht wird, fließt durch eine im Ventilglied ausgebildete Drosselbohrung in Richtung eines Druckraums, von dem die Einspritzöffnungen abgehen. Die Einspritzung erfolgt durch langsamen Druckaufbau im Druckraum, so dass sich bis zum Austauchen des unteren Führungsbereichs aus einem entsprechenden Führungsabschnitt, was bei einem bestimmten Hub des Ventilglieds eintritt, nur eine geringe Einspritzrate einstellt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß der Drosselverbindungsquerschnitt zwischen dem Ringspalt und dem untenliegenden Druckraum am Kraftstoffeinspritzventil einfach und mit hoher Genauigkeit reproduzierbar herstellbar ist. Dies wird dabei durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Drosselverbindungsquerschnittes als Drosselbohrung erreicht, die das Ventilglied schräg durchdringt, wobei die Eintrittsöffnung der Drosselbohrung im Bereich des Ringspaltes und die Austrittsöffnung im Bereich des unten liegenden Druckraumes angeordnet ist. Dabei läßt sich eine derartige Drosselbohrung fertigungstechnisch mit geringem Aufwand sehr genau fertigen, wobei insbesondere auch sehr kleine Streubreiten bei einer Serienfertigung reduzierbar sind. Besonders vorteilhaft ist, daß eine derartige Drosselbohrung, entgegen dem Stand der Technik, unabhängig von Passungstoleranzen zwischen dem Ventilglied und der Geometrie der Führungsbohrung ist. Dabei kann die Drosselbohrung im Ventilglied durchgängig den gleichen Drosselquerschnitt aufweisen, es ist jedoch auch möglich, die Drosselbohrung zwei- oder mehrstufig auszubilden wobei, dann der kleinste Bohrungsdurchmesser den Drosseldurchströmquerschnitt bestimmt. Dabei kann dieser kleinste Drosselbohrungsquerschnitt am Eintritt der Drosselbohrung, in deren mittigem Bereich oder am Austritt der Drosselbohrung (wie im Ausführungsbeispiel dargestellt) vorgesehen sein. Die Ausbildung der Drosselbohrung als zweioder mehrstufige Bohrung hat dabei den Vorteil, daß ein gutes Durchströmen bei ausreichender Drosselwirkung erzielbar ist, wobei sich über die Durchmesserdifferenz zwischen dem großen und dem kleinsten Drosseldurchmesser der Bohrung sowie den jeweiligen Bohrungslängen zwischen größerem Bohrungsteil und Drosselquerschnitt in konstruktiv einfacher Weise die gewünschte Drosselwirkung für jeden Kraftstoffeinspritzventiltyp einstellen läßt.
Es ist somit mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil in konstruktiv einfacher Weise möglich, den für die Formung des Einspritzverlaufs am Einspritzventil wichtigen Drosselquerschnitt zwischen dem Ringspalt und dem untenliegenden Druckraum präzise und reproduzierbar einzustellen.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils wird durch das Vorsehen einer Ringnut am Übergang zwischen dem, den unteren Führungsbereich bildenden Ringbund und einem sich anschließenden, im Querschnitt verringerten Bereich des Ventilgliedes erreicht. Dabei hat diese Ringnut den Vorteil, daß die untere Kante des Ringbundes, die eine Steuerkante bildet, scharfkantiger herausgearbeitet ist, so daß sich eine präzise Steuerung im Zusammenwirken mit dem entsprechenden Absatz der Führungsbohrung erzielen läßt.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils wird durch das Vorsehen von Ausnehmungen am Ventilglied im Bereich des untenliegenden Druckraumes erreicht, wobei diese, vorzugsweise als Flächenanschliffe ausgebildeten Ausnehmungen nach Austauchen des Ringbundes aus der Bohrungsabsatzfläche ein besseres ungehindertes Überströmen aus dem Ringspalt in den untenliegenden Druckraum ermöglichen, so daß der unter hohem Druck stehende Kraftstoff aus dem Kraftstoffzulaufkanal über den Ringspalt und den untenliegenden Druckraum möglichst gleichmäßig zu den Einspritzöffnungen überströmen kann.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.
Es zeigen die Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel des Kraftstoffeinspritzventils in einem Längsschnitt durch den Ventilkörper und das darin geführte Ventilglied und die Figur 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Figur 1 im erfindungswesentlichen brennraumzugewandten Bereich des Ventilkörpers mit der Darstellung der Geometrie des darin geführten Ventilgliedes an dessen brennraumzugewandtem Ende.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Das in der Figur 1 in einem vereinfachten Schnitt dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen weist einen Ventilkörper 1 auf, der mit seinem unteren freien Ende in nicht näher dargestellter Weise in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt und der mit seiner oberen, brennraumabgewandten Stirnseite gegen einen ebenfalls nicht näher dargestellten Ventilhaltekörper verspannt ist. Der Ventilkörper 1 weist dabei eine von seiner oberen Stirnfläche 3 ausgehende, als axiale Sackbohrung ausgebildete Führungsbohrung 5 auf. In dieser Führungsbohrung 5 ist ein kolbenförmiges Ventilglied 7 axial verschiebbar geführt, das an seinem unteren brennraumseitigen Ende eine konische Ventildichtfläche 9 aufweist, mit der es mit einer am geschlossenen Ende der Führungsbohrung 5 gebildeten ortsfesten Ventilsitzfläche 11 zusammenwirkt. Dabei führt von dieser Ventilsitzfläche 11 stromabwärts des zwischen der Berührungslinie zwischen Ventilsitzfläche 11 und Ventildichtfläche 9 gebildeten Dichtquerschnittes eine Einspritzöffnung 13 ab, die in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine mündet. Dabei weist das Ausführungsbeispiel lediglich eine Einspritzöffnung auf, es ist alternativ jedoch auch möglich, eine Vielzahl von Einspritzöffnungen vorzusehen, wobei diese zudem alternativ vom unterhalb des Ventilgliedes 7 gebildeten Sackloches der Führungsbohrung 5 abführen können.
Das kolbenförmige Ventilglied 7 weist zwei Führungsbereiche auf, mit denen es gleitverschiebbar an der Wand der Führungsbohrung 5 geführt ist. Dabei ist ein erster oberer Führungsbereich 15 am brennraumabgewandten Ende des Ventilgliedes 7 vorgesehen, der in einem brennraumabgewandten oberen Bereich der Führungsbohrung 5 geführt ist. Der obere Führungsbereich 15 des Ventilgliedes 7 geht über einen, eine Druckschulter 17 bildenden Absatz in einen, im Durchmesser verringerten Ventilgliedschaftteil 19 über. Dabei ist die Druckschulter 17 in einem obenliegenden Druckraum 21 angeordnet, der durch eine Querschnittserweiterung der Führungsbohrung 5 gebildet ist und in den ein Kraftstoffhochdruckzulaufkanal 23 einmündet. Dieser Kraftstoffhochdruckzulaufkanal 23 ist dabei in nicht näher gezeigter Weise an eine Hochdruckeinspritzleitung angeschlossen, die andererseits von einer Kraftstoffhochdruckpumpe abführt, über die Kraftstoff aus einem Vorratstank unter hohem Druck den einzelnen Kraftstoffeinspritzventilen zugeführt wird.
Ein zweiter unterer Führungsbereich am brennraumnahen Ende des Ventilgliedes 7 ist als Ringbund 25 ausgebildet, der mit seiner zylindrischen Außenwandfläche mit der Wand eines Bohrungsabsatzes 27 der Führungsbohrung 5 zusammenwirkt. Dabei trennt der den zweiten unteren Führungsbereich bildende Ringbund 25 des Ventilgliedes 7 einen zwischen dem Ventilgliedschaftteil 19 und der Wand der Führungsbohrung 5 gebildeten Ringspalt 29 bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil von einem stromabwärts unterhalb des Ringbundes 25 angeordneten untenliegenden, an die Ventilsitzfläche 11 mündenden Druckraum 31.
Der Ringbund 25 bildet, wie in der Figur 2 vergrößert dargestellt, mit seiner unteren brennraumzugewandten Begrenzungskante eine Steuerkante 33, mit der er mit einer brennraumabgewandten Bohrungsabsatzkante 35 des Bohrungsabsatzes 27 zusammenwirkt. Dabei sind Steuerkante 33 und Bohrungsabsatzkante 35 so angeordnet, daß die Steuerkante 33 am Ringbund 25 des Ventilgliedes 7 bei dessen nach oben gerichteter Öffnungshubbewegung die obenliegende Bohrungsabsatzkante 35 überfährt und so einen Durchströmquerschnitt zwischen dem Ringspalt 29 und dem untenliegenden Druckraum 31 freigibt. Dabei weist das Ventilglied 7 für eine präzisere Herausarbeitung der Steuerkante 33 am Ringbund 25 zwischen dem Übergang des Ringbundes 25 zum Ventilgliedschaft im untenliegenden Druckraum 31 eine Ringnut 37 auf. Desweiteren sind am Ventilglied 7 im Bereich des untenliegenden Druckraumes 31 Ausnehmungen in Form von Flächenanschliffen 39 eingearbeitet, über die der Durchströmquerschnitt in diesem Bereich noch einmal vergrößert wird.
Zur Kraftstoffbefüllung des untenliegenden Druckraumes 31 bei an der Ventilsitzfläche 11 anliegendem Ventilglied 7 ist desweiteren eine Drosselbohrung 41 im Ventilglied 7 vorgesehen. Die Drosselbohrung 41 ist dabei derart schräg angeordnet, daß ihre Eintrittsöffnung in den Ringspalt 29 und ihre Austrittsöffnung in den untenliegenden Druckraum 31 mündet. Desweiteren ist die Drosselbohrung 41 als zweistufige Bohrung ausgebildet, wobei der im Durchmesser größere Bohrungsabschnitt in den Ringspalt 29 und der im Durchmesser kleinere Bohrungsabschnitt in den untenliegenden Druckraum 31 einmündet. Dabei läßt sich über den kleinen, drosselnden Durchmesser und dessen Anordnung innerhalb der Drosselbohrung 41 die Drosselwirkung beim Kraftstoffdurchtritt in einfacher Weise einstellen.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen arbeitet in folgender Weise.
Bei geschlossenem Einspritzventil hält eine Ventilfeder 45 das Ventilglied 15 über einen Ventilteller 43 mit seiner Ventildichtfläche 9 in Anlage an der Ventilsitzfläche 11, so daß ein Durchströmquerschnitt zur Einspritzöffnung 13 verschlossen ist. Zugleich ist der Ringbund 25 am Ventilglied 7 in den Bohrungsabsatz 27 eingetaucht und trennt so den untenliegenden Druckraum 31 vom Ringspalt 29, der andererseits in den obenliegenden Druckraum 21 mündet. Der im Kraftstoffhochdruckzulaufkanal 23, im obenliegenden Druckraum 21 und im Ringspalt 29 anstehende Standdruck des Kraftstoffes wird über die Drosselbohrung 41 auch im untenliegenden Druckraum 31 aufgebaut.
Die Kraftstoffhochdruckeinspritzung am Einspritzventil wird durch das Zuführen von unter hohem Druck stehenden Kraftstoff von der Einspritzpumpe über den Kraftstoffhochdruckzulaufkanal 23 in den obenliegenden Druckraum 21 eingeleitet. Dabei verschiebt nunmehr der an der Druckschulter 17 in Öffnungsrichtung angreifende Kraftstoffhochdruck das Ventilglied 7 entgegen der Schließkraft der Ventilfeder 45 in Öffnungshubrichtung. In Folge dessen hebt die Ventildichtfläche 9 vom Ventilsitz 11 ab und gibt den Durchströmquerschnitt zur Einspritzöffnung 13 frei, so daß der im untenliegenden Druckraum 31 anstehende Kraftstoff über die Einspritzöffnung 13 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Dabei bricht der Kraftstoffdruck im untenliegenden Druckraum 31 sehr rasch zusammen, da der Einspritzquerschnitt an der Einspritzöffnung 13 größer ausgebildet ist als der kleinste Durchmesser der Drosselbohrung 41. In dieser ersten Öffnungshubphase des Ventilgliedes 7 strömt somit mehr Kraftstoff durch die Einspritzöffnung 13 aus dem untenliegenden Druckraum 31 ab als durch die Drosselbohrung 41 in diesen nachfließen kann. Auf diese Weise stellt sich nunmehr am Ringbund 25 ein Druckgefälle ein, durch das der im Ringspalt 29 anstehende Kraftstoffhochdruck eine zusätzliche Schließkraft auf den Querschnittsübergang zum Ringbund 25 aufbringt. Infolge dieses zusätzlichen Schließdruckes wird die Öffnungshubbewegung des Ventilgliedes abgebremst bis der sich weiter im Druckraum 21 aufbauende Kraftstoffhochdruck ausreichend ist, diese zusätzliche Schließkraft zu überwinden und das Ventilglied 7 bis an seinen Öffnungshubanschlag weiter nach oben zu verschieben. Während dieses weiteren Öffnungshubweges des Ventilgliedes 7 taucht nun der Ringbund 25 aus der Überdeckung mit dem Bohrungsabsatz 27 aus und gibt so einen ungedrosselten Überströmquerschnitt zwischen dem Ringspalt 29 und dem untenliegenden Druckraum 31 frei, so daß die Kraftstoffhochdruckeinspritzung an der Einspritzöffnung 13 des Kraftstoffeinspritzventils fortgesetzt wird. Dabei ist der Zeitpunkt des Aufsteuerns dieses Verbindungsquerschnittes durch das Überfahren der Steuerkante 33 am Ringbund 25 über die Bohrungsabsatzkante 35 festgelegt. Über die Auslegung des Ringbundes 25 und insbesondere den axialen Abstand h zwischen der Steuerkante 33 und der Bohrungsabsatzkante 35 läßt sich nunmehr der Öffnungszeitpunkt des ungedrosselten Überströmens zwischen dem Ringspalt 29 und dem untenliegenden Druckraum 31 und somit der ersten Öffnungshubphase in einfacher Weise einstellen. Desweiteren läßt sich über den Drosselquerschnitt der Drosselbohrung 41 die Einspritzverlaufsformung auch graduell einstellen.
Mit Austauchen des Ringbundes 25 aus der Überdeckung mit dem Bohrungsabsatz 27 erfolgt nunmehr das vollständige Aufsteuern des Kraftstoffeinspritzventils in gewohnter Weise bis zur Anlage des Ventilgliedes 7 an einem Öffnungshubanschlag.
Das Schließen des Kraftstoffeinspritzventils erfolgt in bekannter Weise durch die Unterbrechung der Kraftstoffhochdruckzufuhr in den oberen Druckraum 21, in dessen Folge der am Einspritzventil anstehende Druck wieder unter den notwendigen Öffnungsdruck sinkt, so daß die Ventilfeder 45 nunmehr das Ventilglied 7 in Anlage an die Ventilsitzfläche 11 zurückbewegt, wobei sich nunmehr über die Drosselbohrung 41 der eingangs beschriebene Druckaufbau erneut einstellt.
Dabei ist es mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil nunmehr in konstruktiv einfacher Weise möglich, einen zweistufigen Öffnungshubverlauf des Ventilgliedes 7 einstellen zu können, ohne dabei auf eine zweite zusätzliche Ventilschließfeder zurückgreifen zu müssen.

Claims (8)

  1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Führungsbohrung (5) eines Ventilkörpers (1) axial verschiebbaren ventilglied (7), das an seinem brennraumseitigen Ende eine Ventildichtfläche (9) aufweist, mit der es mit einer ortsfesten Ventilsitzfläche (11) zusammenwirkt sowie mit wenigstens einer, sich stromabwärts an den Dichtquerschnitt zwischen Ventilsitzfläche (11) und Ventildichtfläche (9) anschließenden Einspritzöffnung (13) in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine, wobei das Ventilglied (7) zwei Führungsbereiche aufweist, mit denen es gleitverschiebbar in der Führungsbohrung (5) geführt ist, von denen ein erster oberer Führungsbereich (15) am brennraumabgewandten Ende des Ventilgliedes (7) und ein zweiter unterer Führungsbereich (25) in einem brennraumzugewandten Bereich des Ventilgliedes (7) vorgesehen ist, wobei der untere Führungsbereich (25) einen zwischen dem Ventilgliedschaft (19) und der Wand der Führungsbohrung (5) gebildeten, an einen Kraftstoffhochdruckzulaufkanal (23) angeschlossenen Ringspalt (29) von einem untenliegenden an die Ventilsitzfläche (11) mündenden Druckraum (31) bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil trennt und während der Öffnungshubbewegung des Ventilgliedes (7) diese Verbindung aufsteuert sowie mit einem Drosselverbindungsquerschnitt zwischen dem Ringspalt (29) und dem untenliegenden Druckraum (31), wobei der Drosselquerschnitt als Drosselbohrung (41) ausgebildet ist, die im unteren Führungsbereich (25) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Führungsbereich (15) und der untere Führungsbereich (25) so ausgestaltet sind, dass sich durch den Kraftstoffdruck im Ringspalt (29) eine vom Ventilsitz (11) weggerichtete resultierende Kraft auf das Ventilglied (7) ergibt.
  2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbohrung (41) als Schrägbohrung im Ventilglied (7) ausgebildet ist, deren Eintrittsöffnung oberhalb des zweiten Führungsbereiches (25) in den Ringspalt (29) und deren Austrittsöffnung unterhalb des zweiten Führungsbereiches (25) in den untenliegenden Druckraum (31) mündet.
  3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselbohrung (41) als Stufenbohrung mit vorzugsweise zwei unterschiedlichen Durchmessern ausgebildet ist.
  4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der untere zweite Führungsbereich (25) am Ventilglied (7) als Ringbund (25) ausgebildet ist.
  5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Übergang zwischen dem Ringbund (25) und dem in den untenliegenden Druckraum (31) ragenden Ventilgliedschaftteil eine Ringnut (37) vorgesehen ist.
  6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringbund (25) mit seiner unteren, brennraumzugewandten Kante eine Steuerkante (33) bildet, die mit einem, an einer Durchmesserverringerung der Führungsbohrung (5) gebildeten Bohrungsabsatz (27) zusammenwirkt.
  7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ventilgliedschaft im Bereich des untenliegenden Druckraumes (31) eine Querschnittsverringerung vorgesehen ist.
  8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am Ventilgliedschaft im Bereich des untenliegenden Druckraumes (31) eine Ausnehmung, vorzugsweise ein Flächenanschliff (39) vorgesehen ist.
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