EP1055065B1

EP1055065B1 - Fuel injection valve

Info

Publication number: EP1055065B1
Application number: EP99955711A
Authority: EP
Inventors: Ferdinand Reiter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1999-09-15
Publication date: 2004-02-25
Anticipated expiration: 2019-09-15
Also published as: AU748415B2; AU1260000A; US6371391B1; JP2002531770A; WO2000034648A1; CN1116516C; BR9907833A; EP1055065A1; DE59908651D1; CN1292848A; RU2230216C2; KR20010040792A; DE19856920A1

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention is based on a fuel injector according to the genus of the main claim.

Aus der DE 40 26 721 A1 ist bereits ein Einspritzventil bekannt, das an seinem stromabwärtigen Ende eine dünne napfförmige Lochscheibe aufweist. Diese Lochscheibe besitzt ein flaches Bodenteil mit mehreren Abspritzöffnungen und einen davon abstehenden Halterand, wodurch eine Topf- bzw. Napfform entsteht. Die Lochscheibe ist im Bereich ihres Bodenteils an einem Ventilsitzkörper mittels einer umlaufenden Schweißnaht befestigt, während der Halterand mit einem Ventilsitzträger durch Schweißen fest verbunden ist. Um ein Abheben der Lochscheibe aufgrund des herrschenden Brennstoffdrucks zu verhindern, muß die Lochscheibe ausreichend dick ausgeführt sein. Durch die so vorgegebene Dicke der Lochscheibe ergibt sich der Nachteil, dass der aus den Abspritzöffnungen austretende Brennstoff nicht in optimaler Weise in feinste Brennstofftröpfchen aufgerissen wird, also keine ideale Brennstoffaufbereitung erreicht wird. An injection valve is already known from DE 40 26 721 A1 known to have a thin at its downstream end Has cup-shaped perforated disc. This perforated disc has a flat bottom part with several spray openings and a protruding holding edge, whereby a pot or Cup shape is created. The perforated disc is in the area of yours Bottom part on a valve seat body by means of a circumferential weld seam attached while the holding edge with a valve seat support is firmly connected by welding. To lift off the perforated disc due to the prevailing To prevent fuel pressure, the perforated disc must be made sufficiently thick. By the so specified The thickness of the perforated disc results in the disadvantage that the fuel escaping from the spray ports optimally torn into the finest fuel droplets no ideal fuel processing is achieved becomes.

Deshalb wurde bereits in der DE 41 23 692 C2 vorgeschlagen, zusätzlich zur Lochscheibe eine Stützscheibe vorzusehen. Dabei besitzt nun die Stützscheibe eine napfförmige Gestalt, die zwischen ihrem Bodenteil und dem Ventilsitzkörper eine flache und in ihrem Zentralbereich kalottenförmig gewölbte Lochscheibe einklemmt. Auf diese Weise ist die Lochscheibe einfach herstellbar und relativ dünn ausführbar. Die oben erwähnten Nachteile können zwar mit einer solchen Konstruktion überwunden werden, allerdings besteht ein erheblicher Mehraufwand durch die Herstellung zweier Bauteile, wobei die Stützscheibe dicker als die Lochscheibe ausgebildet ist. Neben dem Bauteilmehraufwand ist daher auch ein deutlicher Materialmehraufwand erforderlich. Außerdem ist das Handling beim Befestigen der beiden Bauteile erschwert gegenüber einer einzelnen Lochscheibe.Therefore, it was already proposed in DE 41 23 692 C2 In addition to the perforated disc, a support disc must be provided. The support disc now has a cup-shaped shape, the one between its bottom part and the valve seat body flat and domed in their central area Pinched disc. In this way the perforated disc easy to manufacture and relatively thin. The above Disadvantages mentioned can with such Construction can be overcome, but there is a considerable additional effort by producing two Components, the support disc thicker than the perforated disc is trained. In addition to the additional component expense is therefore also a significant additional material expenditure is required. Moreover is the handling when attaching the two components difficult compared to a single perforated disc.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass es eine auf besonders einfache Art und Weise ohne jeglichen zusätzlichen Materialoder Bäuteilaufwand ausgeformte Lochscheibe aufweist, die gegenüber bekannten Lochscheiben gleicher Dicke eine erhöhte Stabilität und Steifigkeit besitzt. Außerdem wird eine verbesserte dynamische Dauerhaltbarkeit erreicht. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen zur Erhöhung der Steifigkeit der Lochscheibe ist es möglich, die Lochscheibe dünner als bisher auszubilden und damit ein unter bestimmten Einbaubedingungen notwendiges konkretes Verhältnis von Lochscheibendicke und Lochdurchmesser der Abspritzöffnungen problemlos einzuhalten.The fuel injector according to the invention with the has characteristic features of the main claim on the other hand the advantage that it is one on particular simple way without any additional material or Component parts has molded perforated disc that an increased compared to known perforated disks of the same thickness Has stability and rigidity. In addition, one improved dynamic durability. Through the Measures according to the invention for increasing the rigidity of the Perforated disc it is possible to make the perforated disc thinner than to train so far and thus one under certain Installation conditions necessary concrete ratio of Perforated disk thickness and hole diameter of the spray openings easy to comply with.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.By the measures listed in the subclaims advantageous developments and improvements in Main claim specified fuel injector possible.

In vorteilhafter Weise sind die Ausformungen in Form von Sicken vorgenommen, die mittels Prägen an der ein Blechteil darstellenden Lochscheibe herstellbar sind. Von Vorteil ist es, wenn wenigstens drei Ausformungen über den Umfang verteilt vorgesehen sind.The formations are advantageously in the form of Beading made by embossing on a sheet metal part performing perforated disc can be produced. Is an advantage it if there are at least three protrusions on the circumference are provided distributed.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein teilweise dargestelltes Brennstoffeinspritzventil, Figur 2 eine erfindungsgemäße Lochscheibe und Figur 3 eine Schnittdarstellung durch die Lochscheibe gemäß Figur 2 entlang der Linie III-III in Figur 2.An embodiment of the invention is in the drawing shown in simplified form and in the following Description explained in more detail. 1 shows it partially illustrated fuel injector, Figure 2 a perforated disc according to the invention and Figure 3 a Sectional view through the perforated disc according to FIG. 2 along the line III-III in Figure 2.

Description of the embodiments

In der Figur 1 ist ein Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen teilweise dargestellt, das eine erfindungsgemäße Lochscheibe aufweist.In Figure 1 is a valve in the form of a Injector for fuel injection systems from mixture-compression-ignition internal combustion engines partially shown that a perforated disc according to the invention having.

Das Einspritzventil hat einen rohrförmigen Ventilsitzträger 1, in dem konzentrisch zu einer Ventillängsachse 2 eine Längsöffnung 3 ausgebildet ist. In der Längsöffnung 3 ist eine z. B. rohrförmige Ventilnadel 5 als axial bewegliches Ventilglied angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 6 mit einem z. B. kugelförmigen Ventilschließkörper 7, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 8 zum Vorbeiströmen des Brennstoffs vorgesehen sind, fest verbunden ist.The injection valve has a tubular valve seat support 1, in which a valve axis 2 concentric Longitudinal opening 3 is formed. In the longitudinal opening 3 is a z. B. tubular valve needle 5 as axially movable Valve member arranged at its downstream end 6th with a z. B. spherical valve closing body 7 the extent of which, for example, five flattenings 8 Flowing past the fuel are provided, fixed connected is.

Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise, beispielsweise hier elektromagnetisch. Allerdings ist z.B. auch eine piezoelektrische Betätigung denkbar. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 5 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder bzw. Schließen des Einspritzventils dient ein schematisch angedeuteter elektromagnetischer Kreis mit einer Magnetspule 10, einem Anker 11 und einem Kern 12. Der Anker 11 ist mit dem dem Ventilschließkörper 7 abgewandten Ende der Ventilnadel 5 durch z. B. eine mittels eines Lasers hergestellte Schweißnaht verbunden und auf den Kern 12 ausgerichtet.The injection valve is actuated in a known manner Way, for example here electromagnetic. However e.g. piezoelectric actuation is also conceivable. to axial movement of the valve needle 5 and thus for opening against the spring force of a not shown Return spring or closing of the injection valve is used schematically indicated electromagnetic circuit with a Solenoid 10, an armature 11 and a core 12. The armature 11 is with the end facing away from the valve closing body 7 the valve needle 5 by z. B. one using a laser produced weld seam connected and to the core 12th aligned.

Zur Führung des Ventilschließkörpers 7 während der Axialbewegung dient eine Führungsöffnung 15 eines Ventilsitzkörpers 16, der in dem stromabwärts liegenden Ende des Ventilsitzträgers 1 in der Längsöffnung 3 durch Schweißen dicht montiert ist. Der Ventilsitzkörper 16 ist mit einer topf- bzw. napfförmig ausgebildeten Lochscheibe 21 konzentrisch und fest verbunden, wobei die Lochscheibe 21 mit einem Bodenteil 22 unmittelbar an einer unteren Stirnfläche 23 des Ventilsitzkörpers 16 anliegt.To guide the valve closing body 7 during the A guide opening 15 serves for axial movement Valve seat body 16, which is in the downstream end of the valve seat support 1 in the longitudinal opening 3 Welding is tightly mounted. The valve seat body 16 is with a pot-shaped or cup-shaped perforated disk 21 concentrically and firmly connected, the perforated disc 21st with a bottom part 22 directly on a lower one End face 23 of the valve seat body 16 abuts.

An das Bodenteil 22 der Lochscheibe 21 schließt sich ein umlaufender Halterand 26 an, der sich in axialer Richtung dem Ventilsitzkörper 16 abgewandt erstreckt und bis zu einem Ende 27 hin geringfügig konisch nach außen gebogen ist. Dabei weist der Halterand 26 an seinem Ende 27 einen geringfügig größeren Durchmesser auf als den Durchmesser der Längsöffnung 3 des Ventilsitzträgers 1. Die Verbindung von Ventilsitzkörper 16 und Lochscheibe 21 erfolgt beispielsweise durch eine umlaufende und dichte, mittels eines Lasers ausgebildete erste Schweißnaht 25. Die Lochscheibe 21 ist am Ende 27 des Halterandes 26 des weiteren mit der Wandung der Längsöffnung 3 im Ventilsitzträger 1 beispielsweise durch eine umlaufende und dichte zweite Schweißnaht 30 verbunden.At the bottom part 22 of the perforated disk 21 is included circumferential retaining edge 26, which is in the axial direction extends away from the valve seat body 16 and up to one End 27 is slightly tapered outwards. The holding edge 26 has one at its end 27 slightly larger diameter than the diameter of the Longitudinal opening 3 of the valve seat carrier 1. The connection of Valve seat body 16 and perforated disc 21 takes place for example, by a circumferential and dense means laser-formed first weld seam 25. The Perforated disk 21 is at the end 27 of the holding edge 26 of the further with the wall of the longitudinal opening 3 in Valve seat support 1, for example, by a rotating and tight second weld 30 connected.

Der kugelförmige Ventilschließkörper 7 wirkt mit einer stromabwärts der Führungsöffnung 15 ausgebildeten, sich in Strömungsrichtung beispielsweise kegelförmig verjüngenden Ventilsitzfläche 29 des Ventilsitzkörpers 16 zusammen. Eine Endstellung der Ventilnadel 5 ist bei nicht erregter Magnetspule 10 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 7 an der Ventilsitzfläche 29 festgelegt. Die andere Endstellung der Ventilnadel 5 wird bei erregter Magnetspule 10 z.B. durch die Anlage des Ankers 11 am Kern 12 definiert. Der Weg zwischen beiden Endstellungen stellt den Nadelhub dar.The spherical valve closing body 7 acts with a formed downstream of the guide opening 15, in Flow direction, for example, tapering conically Valve seat surface 29 of the valve seat body 16 together. A The end position of the valve needle 5 is when it is not excited Solenoid 10 by the valve closing body 7 fixed to the valve seat surface 29. The other The end position of the valve needle 5 is when the solenoid coil is excited 10 e.g. defined by the installation of the anchor 11 on the core 12. The path between the two end positions represents the needle stroke represents.

Der an der Ventilsitzfläche 29 bei geöffnetem Ventil vorbeiströmende Brennstoff gelangt in eine daran folgende Austrittsöffnung 31 im Ventilsitzkörper 16, die beispielsweise zylinderförmig ausgeführt ist. Anschließend tritt der Brennstoff durch eine oder mehrere, beispielsweise vier durch Stanzen, Erodieren oder Laserbohren hergestellte Abspritzöffnungen 33, die in einem zentralen Bereich 34 des Bodenteils 22 der Lochscheibe 21 eingebracht sind. Aus diesen Abspritzöffnungen 33 wird Brennstoff beispielsweise in das Saugrohr einer Brennkraftmaschine nahe eines Einlassventils abgespritzt.The one on the valve seat surface 29 when the valve is open fuel flowing past gets into a following one Outlet opening 31 in the valve seat body 16, the for example, is cylindrical. Subsequently the fuel passes through one or more, for example four made by punching, eroding or laser drilling Spray openings 33 which in a central region 34 of the Bottom part 22 of the perforated disc 21 are introduced. Out These spray openings 33 become fuel, for example into the intake manifold of an internal combustion engine near one Hosed inlet valve.

Ganz allgemein übernehmen an Einspritzventilen befestigte Lochscheiben mit ihren Abspritzöffnungen die Darstellung der Durchflussmenge, die Strahlformung sowie die Strahlaufbereitung des Brennstoffs. In vorteilhafter Weise lassen sich Lochscheiben 21 als tiefgezogene Blechnäpfe herstellen, die, wie bereits beschrieben, ein Bodenteil 22 und einen davon abstehenden Halterand 26 aufweisen. Auf diese Weise erfüllen derartige Lochscheiben 21 weitere Funktionen, wie das indirekte Befestigen des Ventilsitzkörpers 16, das Einstellen des Hubs der Ventilnadel 5 und über die Schweißnähte 25 und 30 ein Abdichten zur Vermeidung eines unerwünschten Brennstoffflusses abseits der Abspritzöffnungen 33. Zur Darstellung von Strahlwinkeln bei vorgegebenen statischen Durchflüssen muss aus Fertigungs- und Funktionsgründen ein bestimmtes, relativ exaktes Verhältnis von Blechdicke (zumindest des Bodenteils 22) zum jeweiligen Durchmesser der Abspritzöffnungen 33 eingehalten werden.In general, take over attached to injectors Perforated disks with their spray openings the representation of the Flow rate, beam shaping and Jet preparation of the fuel. Advantageously can be perforated disks 21 as deep-drawn sheet metal bowls produce the, as already described, a bottom part 22nd and have a retaining edge 26 protruding therefrom. On in this way, perforated disks of this type fulfill 21 more Functions such as indirect fastening of the Valve seat body 16, adjusting the stroke of the Valve needle 5 and over the welds 25 and 30 Sealing to avoid unwanted Fuel flow away from the spray openings 33. Zur Representation of beam angles at given static Flows must be made for manufacturing and functional reasons certain, relatively exact ratio of sheet thickness (at least the bottom part 22) to the respective diameter of the Spray openings 33 are observed.

Bei bestimmten Anwendungen kann ein solches erzwungenes Verhältnis von Blechdicke zu Lochdurchmesser dazu führen, dass relativ geringe Blechstärken für die Lochscheiben 21 notwendig sind. Solche besonders dünnen Blech-Lochscheiben 21 sind jedoch einer entsprechend höheren mechanischen Beanspruchung ausgesetzt. Erfindungsgemäß soll die Stabilität und Steifigkeit der Lochscheibe 21 erhöht werden, ohne dass, wie aus der Schrift DE 41 23 692 C2 bekannt ist, zusätzliche Stützelemente vorgesehen werden.In certain applications, this can be enforced Ratio of sheet thickness to hole diameter that relatively small sheet thicknesses for the perforated disks 21 are necessary. Such particularly thin sheet metal perforated disks 21 are however a correspondingly higher mechanical Exposed to stress. According to the The stability and rigidity of the perforated disk 21 can be increased, without, as is known from the document DE 41 23 692 C2, additional support elements are provided.

In Figur 2 ist eine erfindungsgemäße Lochscheibe 21 in einer Draufsicht gezeigt, während Figur 3 eine Schnittdarstellung durch die Lochscheibe 21 entlang der Linie III-III in Figur 2 ist. Im Übergangsbereich des Bodenteils 22 zum Halterand 26 sind zur Erhöhung der Steifigkeit der Lochscheibe 21 deshalb mehrere Sicken 36 oder andere stabilitätserhöhende Flächen angeformt. In idealer Weise werden die Sicken 36 mittels Prägen ausgeformt, wobei über den Umfang wenigstens drei, z.B. aber, wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt, acht Sicken 36 ausgebildet sind. Wie Figur 2 zu entnehmen ist, können die beispielsweise acht Sicken 36 im Abstand von jeweils 45° zueinander ausgeformt sein. Eine auf diese einfache Weise versteifte Lochscheibe 21 weist ebenso den Vorteil einer verbesserten dynamischen Dauerhaltbarkeit auf.A perforated disk 21 according to the invention is in one in FIG Top view shown, while Figure 3 is a sectional view through the perforated disc 21 along the line III-III in Figure 2 is. In the transition area of the bottom part 22 to the holding edge 26 are to increase the rigidity of the perforated disk 21 therefore several beads 36 or other stability-increasing Molded surfaces. Ideally, the beads 36 shaped by embossing, at least over the circumference three, e.g. but, as shown in Figures 2 and 3, eight beads 36 are formed. As can be seen in Figure 2 is, for example, eight beads 36 at a distance of 45 ° to each other. One on this simple way stiffened perforated disc 21 also has the Advantage of improved dynamic durability.

Die Sicken 36 werden z.B. derart eingebracht, dass von der dem Ventilsitzkörper 16 zugewandten Oberseite 37 der Lochscheibe 21 gegenüber dem die Sicken 36 umgebenden Material Sickenvertiefungen vorliegen. Entsprechend bilden die Sicken 36 auf der der Oberseite 37 gegenüberliegenden Unterseite 38 der Lochscheibe 21 gegenüber dem die Sicken 36 umgebenden Material Sickenerhöhungen. Die Sicken 36 besitzen beispielsweise eine Kreisform, eine ovale Form oder eine ähnliche Gestalt.The beads 36 are e.g. introduced in such a way that from the the valve seat body 16 facing top 37 of the Perforated disk 21 with respect to that surrounding the beads 36 Material bead recesses are available. Form accordingly the beads 36 on the top 37 opposite Bottom side 38 of the perforated disk 21 opposite the beads 36 surrounding material beads. The beads have 36 for example a circular shape, an oval shape or a similar shape.

Die Lochscheibe 21 kann z.B. auch mit einem axial stromaufwärts nach oben stehenden Halterand 26 im Einspritzventil eingebaut sein.The perforated disc 21 can e.g. even with an axial upstream holding edge 26 in Injector must be installed.

Claims

Fuel injection valve having an excitable actuating device (10, 11, 12), having a valve element (5, 7) which can be moved by the actuating device (10, 11, 12) and interacts with a valve seat surface (29) for opening and closing purposes, and having a perforated disc (21) which is arranged downstream of the valve seat surface (29), has at least one ejection opening (33) and is of cup- or pot-shaped design with a bottom part (22) and a retaining edge (26) protruding therefrom, characterized in that the perforated disc (21) has, in the transition region of the bottom part (22) to the retaining edge (26), formations (36) which increase the stiffness of the perforated disc (21).
Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the formations are designed in the form of beads (36) or surfaces integrally formed on them.
Fuel injection valve according to Claim 1 or 2, characterized in that the formations (36) can be produced by stamping.
Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the perforated disc (21) is a sheet-metal part.
Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 4, characterized in that at least three formations (36) are provided.
Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the formations (36) constitute depressions towards an upper side (37) of the perforated disc (21) and elevations towards a lower side (38).
Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the formations (36) have a circular shape, an oval shape or a mixed shape of both of them.
Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that four ejection openings (33) are provided in the bottom part (22) of the perforated disc (21).