EP1066465A1 - Kraftstoff-einspritzventil für eine hochdruckeinspritzung - Google Patents

Kraftstoff-einspritzventil für eine hochdruckeinspritzung

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EP1066465A1
EP1066465A1 EP99966842A EP99966842A EP1066465A1 EP 1066465 A1 EP1066465 A1 EP 1066465A1 EP 99966842 A EP99966842 A EP 99966842A EP 99966842 A EP99966842 A EP 99966842A EP 1066465 A1 EP1066465 A1 EP 1066465A1
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EP
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valve
diffuser
fuel injection
ball
throttle bore
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EP99966842A
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Lorenz Betz
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Robert Bosch GmbH
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    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/003—Valve inserts containing control chamber and valve piston

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve for high-pressure injection according to the preamble of claim 1.
  • Fuel injection valves of this type have a control chamber which is continuously connected to a high-pressure fuel source via a high-pressure line via an inlet throttle bore. A valve closing element of the fuel injection valve is held in the closed position as long as the control pressure prevailing in the control chamber is high.
  • the control chamber can be relieved via an outlet throttle bore, which is acted upon by an injection control valve. As soon as the injection control valve releases the drain throttle bore, the control chamber is relieved and the valve closing element of the fuel injection valve changes to its open position, so that the injection into a combustion chamber of an internal combustion engine can take place. When the injection control valve closes the drain throttle bore again, the valve closing member is brought back into the closed position due to the pressure increase in the control chamber.
  • a recess in the guide member guiding the valve ball is adapted to the diameter of the valve ball, but radial deflections of the ball relative to the ball seat can occur when the high-pressure jet hits the valve ball radially offset on the outlet throttle bore. Furthermore, settling processes can occur until the ball is lifted off the center of the valve seat, and finally the design of the valve seat as a flat cone does not ensure that the valve ball closes the valve seat in a centered manner without radial displacement and without occurrence of settling processes during the closing process.
  • FIG. 3 A section of a typical embodiment of the essential structural parts of an injection control valve is shown in FIG. 3.
  • the fuel injection valve is connected via the compression fitting 11 to the central high-pressure line 6, which in turn is connected to a high-pressure fuel source.
  • a control chamber 7 Via an inlet throttle bore 10, a control chamber 7 is placed under high pressure, which acts on a valve closing member 12, which keeps the fuel injection valve closed, as long as the high pressure is present in the high-pressure control chamber.
  • the control chamber 7 can be relieved via a relief bore which merges into an outlet throttle bore 8, so that the valve closing member opens the fuel injection valve and injects fuel from the central high-pressure line 6 into the combustion chambers of an internal combustion engine.
  • Opening and closing the drain Throttle bore 8 is ensured by an injection control valve with a valve seat 2, a valve ball 3 and a guide member 4 guiding the valve ball 3.
  • the flat-conical valve seat with an obtuse opening angle ⁇ which is also known from document EP 0 661 442 A1 with FIG. 2, can also be clearly seen here.
  • the object of the invention is therefore to overcome the disadvantages of fuel injection valves of the prior art, to ensure a safe, uniform closing of the valve ball in the injection control valve and to reduce distortions caused by transient processes or other obstructions of the valve ball when the injection control valve closes.
  • Drain throttle bore is advantageously achieved that a higher proportion, compared to the solution according to EP 0 661 442 AI, the kinetic energy of the high-pressure jet emerging from the throttle bore is converted into static pressure.
  • the pressure can act on an enlarged surface of the valve ball when opening.
  • the valve ball is centered and lifted evenly and reproducibly radial displacements of the valve ball in relation to the outlet throttle bore are largely reduced.
  • the funnel shape By forming an approximately steep-walled funnel shape from the outlet throttle bore, diffuser and valve seat, the funnel shape having a right to acute angle cone angle, it is advantageously achieved that, in contrast to the conventional valve seat from a flat cone with an outlet throttle bore arranged centrally on the cone tip
  • the funnel wall of the valve seat supports the centering of the valve ball when the injection control valve is closed and prevents the valve ball from being displaced radially relative to the diffuser and the outlet throttle bore.
  • a diffuser is usually a continuous expansion from a minimum diameter to a maximum diameter.
  • the kinetic energy of a flowing medium is increasingly and continuously partially converted into static pressure.
  • the diffuser is designed as a “cross-sectional jump”, ie the minimum and maximum diameters of the diffuser are the same. This represents an inconsistent expansion of the outlet throttle bore to the diameter of the diffuser, which is commonly referred to as the Carnot opening.
  • Such a Carnot opening has the advantage that the drag coefficient ⁇ can be optimized by simply changing the ratio between the diameter of the diffuser and the diameter of the outlet throttle bore.
  • the ratio between the mean diameter of the diffuser and the diameter of the outlet throttle bore is between 1, 2 and 2, so that approximately the resistance coefficient f can be set between 0, 16 and 9.
  • the cone angle a is 60 ° to 90 °.
  • this steep wall cone enables improved centering of the valve ball.
  • cone angles less than 60 ° the centering of the valve ball is more strongly supported, however, the ball cannot protrude sufficiently deep into the diffuser to float as close as possible to the outlet throttle bore when the injection control valve is closed.
  • cone angles greater than 90 ° the centering effect of the funnel shape becomes increasingly smaller, so that the disadvantages described for the prior art increase.
  • the valve ball is preferably immersed between 1/5 and 1/10 of its radius r in the diffuser. This can be achieved in an advantageous manner that, on the one hand, a sufficiently large ball cap of the valve ball is hit by the high-pressure jet and lifted off the center of the valve seat, and on the other hand that the valve ball is not immersed too deeply into the diffuser.
  • the maximum diameter D of the diffuser and the length l of the diffuser are coordinated with one another in such a way that the valve ball is positioned at a distance of ⁇ 0.1 mm, preferably between 30 and 80 ⁇ m, above the outlet throttle bore when the injection valve is closed is. This distance preferably ensures that the high-pressure jet from the outlet throttle bore initially not only acts on the valve ball surface in the region of the throttle bore when the injection control valve is opened, but that the Pressure on the larger surface of a ball cap of the valve ball affects in the area of the maximum diameter of the diffuser or the valve seat.
  • the length-to-diameter ratio of the outlet throttle bore is decisive for the proportion of throttling.
  • With increasing throttling a lower consumption of fuel flowing out of the control room is also achieved.
  • the time for reducing the high pressure in the control room is increased. Therefore, the range of 1 to 20 for the length-to-diameter ratio of the drain throttle bore represents an optimal compromise between these two extremes.
  • the diffuser preferably has a length-to-maximum diameter ratio between 0.1 and 0.5. With this length-to-maximum diameter ratio of the diffuser it is achieved that the flow does not come to rest on the jacket-shaped wall of the diffuser, so that the friction losses in the diffuser become negligibly small, while the flow losses increase due to eddy formation at the step-shaped transition.
  • FIG. 1 shows a cross section through a fuel injection valve in the region of a valve seat of an injection control valve in a first embodiment of the invention
  • Fig. 2 shows a cross section through a fuel injection valve in the area a valve seat of an injection control valve in a second embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a partial cross section in the area of the essential structural parts of a conventional injection control valve.
  • a pressure chamber 7 is connected to a central high-pressure line 6 via an inlet throttle bore 10 shown in FIG. 3 and is therefore under a fuel pressure between 150 and 300 MPa. Via a relief bore 13, which merges into an outlet throttle bore 8, the control chamber 7 can be relieved when the valve ball 3 of the injection control valve lifts off from the valve seat 2 against a spring preload of a spring 5 in the direction of arrow A.
  • the valve ball 3 is held by a guide member 4 shown in FIG. 3 and guiding the valve ball 3 during opening and closing.
  • the centering of the ball 3 on the valve seat 2 is essentially ensured by a steep-walled funnel shape, which ensures a right to acute cone angle a, which in this preferred embodiment is 90 °.
  • the high-pressure jet from the outlet throttle bore 8 can advantageously hit the valve ball 3 centrally and lift it in the direction of arrow A as soon as a solenoid valve releases the valve ball 3 from a contact pressure on the valve seat 2.
  • a diffuser 9 is arranged, in which the minimum diameter d and the maximum diameter D are the same in this embodiment.
  • the length-to-diameter ratio of the diffuser 9 is 0.2 in this embodiment, and the length-to-diameter ratio of the outflow Throttle bore 8 is ⁇ 2.
  • the valve ball 3 dips into the diffuser 9 with an eighth of its radius r and is positioned at a distance of 80 ⁇ m above the throttle bore when the injection control valve is closed.
  • the cross-sectional expansion between the outlet throttle bore 8 and the diffuser 9 forms a Carnot opening, in which the flow of the high-pressure jet, which is directed from the outlet throttle bore 8 against the center of the valve ball 3, no longer lies laminarly against the walls of the diffuser 9 , but rather forms lossy flow vortices on the cross-sectional extension.
  • the diffuser 9 in connection with the steep-walled valve seat 2 has a significantly higher centering effect on the valve ball 3 than the conventional flat-conical valve seats in connection with an immediate transition from the outlet throttle bore 8 to the valve seat 2 in the conventional technique.
  • valve ball 3 plunges much deeper into the diffuser 9 and, when the injection control valve is closed, hovers 30 ⁇ m above the outlet edge 14 of the outlet throttle bore 8.
  • the valve ball 3 is hydraulically centered by this acute-angled cone of the valve seat 2. This means that the closing can take place without friction and there are no distortions in the return flow when the valve ball 3 is closed. Due to the extremely short diffuser bore with a length-to- Diameter ratio of 0.15, the high-pressure jet emerging from the outlet throttle bore 8 cannot hit the ball substantially outside the center line 15. This results in further reduced radial forces.
  • the relatively large diffuser bore also has the advantage that the steep-walled valve seat 2 can be machined and polished better.
  • FIG. 3 shows a cross-section in section in the area of the essential structural parts of a conventional injection control valve, as already described in detail in the prior art chapter.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Einspritzventil für eine Hochdruckeinspritzung von Kraftstoff aus einer zentralen Hochdruckleitung (6) in Brennraüme einer Brennkraftmaschine, das ein Einspritzventil (1) mit einem Ventilsitz (2) einer Ventilkugel (3) und einem die Ventilkugel (3) führenden Führungsglied (4) aufweist. Das Führungsglied (4) preßt zum Schließen des Einspritzsteuerventils die Ventilkugel (3) auf den Ventilsitz (2) und setzt beim Öffnen die Ventilkugel (3) einer Federvorspannung einer Feder (5) aus. Beim Öffnen wird die Ventilkugel (3) mittels eines Hochdruckstrahls, der von einem mit einer zentralen Hochdruckleitung (6) in Wirkverbindung stehenden Steuerraum (7) über eine Ablauf-Drosselbohrung (8) gespeist ist, vom Ventilsitz (2) abgehoben. Zwischen Ventilsitz (2) und Ablauf-Drosselbohrung (8) ist ein Diffusor (9) angeordnet, und die Ablauf-Drosselbohrung (8), der Diffusor (9) und der Ventilsitz (2) bilden näherungsweise eine steilwandige Trichterform, die einen recht- bis spitzwinkligen Konuswinkel aufweist.

Description

Kraftstoff-Einspritzventil für eine Hochdruckeinspritzung
Stand der Technik Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Einspritzventil für eine Hochdruckeinspritzung gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.
Ein derartiges Einspritzventil ist aus der europäischen Patentanmeldung 0 661 442 AI bekannt. Derartige Kraftstoff-Einspritzventile weisen einen Steuerraum auf, der ständig über eine Zulauf-Drosselbohrung mit einer Kraftstoff- Hochdruckquelle über eine Hochdruckleitung verbunden ist. Ein Ventilschließglied des Kraftstoff-Einspritzventils wird solange in Schließstellung gehalten, wie der im Steuerraum herrschende Steuerdruck hoch ist.
Der Steuerraum ist über eine Ablauf-Drosselbohrung entlastbar, die von einem Einspritzsteuerventil beaufschlagt wird. Sobald das Einspritzsteuerventil die Ablauf-Drosselbohrung freigibt, wird der Steuerraum entlastet und das Ventilschließglied des Kraftstoff-Einspritzventils geht in seine Öffnungsstellung über, so daß die Einspritzung in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine erfolgen kann. Wenn das Einspritzsteuerventil die Ablauf-Drosselbohrung wieder schließt, wird aufgrund der Drucksteigerung im Steuerraum das Ventilschließglied wieder in Schließstellung gebracht.
Schnelligkeit, Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Öffnungs- und Schließbewegungen des Einspritzsteuerventils sind für die Qualität der Kraftstoffeinspritzung von entscheidender Bedeutung. Die Reproduzierbarkeit der Öffnungs- und Schließbewegungen wird entscheidend von dem Aufbau des Einspritzsteuerventils bestimmt, das im wesentlichen aus einem Ventilsitz zum Öffnen und Schließen der Ablauf-Drosselbohrung mit einer Ventilkugel zusammenwirkt, die von einem Führungsglied zum Schließen und Öffnen des Einspritzsteuerventils auf den Ventilsitz gepreßt bzw. zum Öffnen einer Federvorspannung einer Feder ausgesetzt wird.
Eine Aussparung in dem die Ventilkugel führenden Führungsglied ist zwar dem Durchmesser der Ventilkugel angepaßt, jedoch können radiale Auslenkungen der Kugel gegenüber dem Kugelsitz auftreten, wenn der Hochdruckstrahl auf der Ablauf-Drosselbohrung die Ventilkugel radial versetzt trifft. Ferner können Einschwingvorgänge auftreten, bis die Kugel zentrisch vom Ventilsitz abgehoben ist, und schließlich ist durch die Ausbildung des Ventilsitzes als Flachkonus nicht gewährleistet, daß die Ventilkugel den Ventilsitz ohne radiale Versetzung und ohne Auftreten von Einschwingvorgängen beim Schließvorgang zentriert verschließt.
Eine typische Ausführungsform der wesentlichen konstruktiven Teile eines Einspritzsteuerventils zeigt ausschnittsweise Fig. 3. Das Kraftstoff-Einspritzventil ist über die Quetschverschraubung 1 1 mit der zentralen Hochdruckleitung 6 verbunden, die ihrerseits mit einer Hochdruck-Brennstoffquelle in Verbindung steht. Über eine Zulauf-Drosselbohrung 10 wird ein Steuerraum 7 unter Hochdruck gesetzt, der auf ein Ventilschließglied 12 wirkt, das das Kraftstoff-Einspritzventil geschlossen hält, solange der Hochdruck in dem Hochdrucksteuerraum ansteht. Über eine Entlastungsbohrung, die in eine Ablauf-Drosselbohrung 8 übergeht, kann der Steuerraum 7 entlastet werden, so daß das Ventilschließglied das Kraftstoff-Einspritzventil öffnet und Kraftstoff aus der zentralen Hochdruckleitung 6 in die Brennräume einer Brennkraftmaschine einspritzt. Das Öffnen und Schließen der Ablauf- Drosselbohrung 8 wird durch ein Einspritzsteuerventil mit einem Ventilsitz 2 einer Ventilkugel 3 und einem die Ventilkugel 3 führenden Führungsglied 4 gewährleistet. Deutlich ist auch hier der flachkonusförmige Ventilsitz mit einem stumpfen Öffnungswinkel α zu erkennen, der auch aus der Druck- schrift EP 0 661 442 AI mit Fig. 2 bekannt ist.
Jedes Auftreten von Einschwingvorgängen und/oder von radialen Versetzungen der Ventilkugel gegenüber dem Zentrum der zentral angeordneten Ablauf- Drosselbohrung vermindert die Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Öffnungs- und Schließbewegungen des Einspritzsteuerventils.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, die Nachteile von Kraftstoff-Einspritzventilen des Standes der Technik zu überwinden, ein sicheres, gleichmäßiges Schließen der Ventilkugel im Einspritzsteuerventil zu gewährleisten und Verzerrungen durch Einschwingvorgänge oder andere Behinderungen der Ventilkugel beim Schließen des Einspritzsteuerventils zu vermindern.
Diese Aufgabe wird durch ein Kraftstoff-Einspritzventil mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
Vorteile der Erfindung
Durch das Anordnen eines Diffusors zwischen dem Ventilsitz und der
Ablauf-Drosselbohrung wird vorteilhaft erreicht, daß ein höherer Anteil, verglichen mit der Lösung nach EP 0 661 442 AI , der kinetischen Energie des aus der Drosselbohrung austretenden Hochdruckstrahls in statischen Druck umgesetzt wird. Damit kann aufgrund des größeren mittleren Durchmessers des Diffusors gegenüber der Drosselbohrung der Druck auf eine vergrößerte Oberfläche der Ventilkugel beim Öffnen einwirken. Somit wird die Ventilkugel beim Abheben gleichmäßig und reproduzierbar zentriert und radiale Versetzungen der Ventilkugel gegenüber der Ablauf-Drosselbohrung werden weitestgehend vermindert.
Durch die Ausbildung einer näherungsweise steilwandigen Trichterform aus Ablauf-Drosselbohrung, Diffusor und Ventilsitz, wobei die Trichterform einen recht- bis spitzwinkligen Konuswinkel aufweist, wird vorteilhaft erreicht, daß im Gegensatz zum herkömmlichen Ventilsitz aus einem Flachkonus mit zentrisch an der Konusspitze angeordneter Ablauf-Drosselbohrung die Trichterwandung des Ventilsitzes beim Schließen des Einspritzsteuerventils das Zentrieren der Ventilkugel unterstützt und ein radiales Versetzen der Ventilkugel gegenüber dem Diffusor und der Ablauf-Drosselbohrung verhindert. Somit wird mit der erfindungsgemäßen Ausbildung des Einspritzsteuerventils in dem Kraftstoff-Einspritzventil eine erhöhte Genauigkeit und Reproduzierbarkeit der Öffnungs- und Schließbewegung erreicht.
Vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des in Anspruch 1 angegebenen Kraftstoff-Einspritzventils sind durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Merkmale definiert.
Ein Diffusor ist üblicherweise eine stetige Erweiterung von einem Minimaldurchmesser zu einem Maximaldurchmesser. Dabei wird die kinetische Energie eines strömenden Mediums zunehmend und stetig teilweise in statischen Druck umgesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Diffusor als "Querschnittsprung" ausgebildet, d.h. Minimal- und Maximaldurchmesser des Diffusors sind gleich. Dies stellt eine unstete Erweiterung der Ablauf-Drosselbohrung auf den Durchmesser des Diffusors dar, was üblicherweise als Carnot-Öffnung bezeichnet wird. Eine derartige Carnot-Öffnung hat den Vorteil, daß der Widerstandsbeiwert ζ durch einfaches Ändern des Verhältnisses zwischen dem Durchmesser des Diffusors und dem Durchmesser der Ablauf-Drosselbohrung optimiert werden kann. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Verhältnis zwischen dem mittleren Durchmesser des Diffusors und dem Durchmesser der Ablauf-Drosselbohrung zwischen 1 ,2 und 2, so daß näherungsweise der Widerstandsbeiwert f zwischen 0, 16 bis 9 einstellbar wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Konuswinkel a 60° bis 90° . Im Gegensatz zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Flachkonus ermöglicht dieser Steilwandkonus eine verbesserte Zentrierung der Ventilkugel. Bei Konus winkeln kleiner als 60° wird zwar die Zentrierung der Ventilkugel stärker unterstützt, jedoch kann die Kugel nicht ausreichend tief in den Diffusor hineinragen, um in einem möglichst geringen Abstand zur Ablauf-Drosselbohrung bei geschlossenem Einspritzsteuerventil zu schweben. Andererseits wird bei Konuswinkeln größer als 90° die zentrierende Wirkung der Trichterform zunehmend kleiner, so daß die für den Stand der Technik geschilderten Nachteile zunehmen.
Vorzugsweise taucht die Ventilkugel zwischen 1/5 und 1/10 ihres Radius r in den Diffusor ein. Damit kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, daß einerseits eine genügend große Kugelkappe der Ventilkugel vom Hochdruck- strahl getroffen und zentriert vom Ventilsitz abgehoben wird und andererseits ein zu tiefes Eintauchen der Ventilkugel in den Diffusor vermieden wird.
Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind der Maximaldurchmesser D des Diffusors und die Länge l des Diffusors derart aufeinander abgestimmt, daß die Ventilkugel bei geschlossenem Einspritzventil in einem Abstand von < 0, 1 mm, vorzugsweise zwischen 30 und 80 μm über der Ablauf-Drosselbohrung positioniert ist. Mit diesem Abstand wird vorzugsweise gewährleistet, daß der Hochdruckstrahl aus der Ablauf-Drosselbohrung beim Öffnen des Einspritzsteuerventils anfänglich nicht nur die Ventilkugelober- fläche im Bereich der Drosselbohrung beaufschlagt, sondern daß sich der Druck auf die größere Oberfläche einer Kugelkappe der Ventilkugel im Bereich des Maximaldurchmessers des Diffusors oder des Ventilsitzes auswirkt.
Für den Anteil der Drosselung ist das Länge-zu-Durchmesser- Verhältnis der Ablauf-Drosselbohrung entscheidend. Je geringer der Durchmesser und je größer die Länge einer Drosselbohrung wird, umso stärker ist die Drosselung. Mit zunehmender Drosselung wird auch ein geringerer Verbrauch an aus dem Steuerraum ablaufendem Brennstoff erreicht. Gleichzeitig wird jedoch die Zeit für den Abbau des Hochdrucks im Steuerraum vergrößert. Deshalb stellt der Bereich von 1 bis 20 für das Länge-zu-Durchmesser- Verhältnis der Ablauf-Drosselbohrung einen optimalen Kompromiß zwischen diesen beiden Extremen dar.
Ferner weist der Diffusor vorzugsweise ein Länge-zu-Maximaldurchmesser- Verhältnis zwischen 0, 1 und 0,5 auf. Mit diesem Länge-zu-Maximaldurchmesser- Verhältnis des Diffusors wird erreicht, daß die Strömung an der mantelförmigen Wand des Diffusors nicht zum Anliegen kommt, so daß die Reibverluste im Diffusor vernachlässigbar klein werden, während die Strömungsverluste durch Wirbelbildung am stufenförmigen Übergang zunehmen.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungs- beispielen in Verbindung mit der Zeichnung. Darin zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Kraftstoff-Einspritzventil im Bereich eines Ventilsitzes eines Einspritzsteuerventils in einer ersten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 2 einen Querschnitt durch ein Kraftstoff-Einspritzventil im Bereich eines Ventilsitzes eines Einspritzsteuerventils in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; und Fig. 3 einen ausschnittsweisen Querschnitt im Bereich der wesentlichen konstruktiven Teile eines herkömmlichen Einspritzsteuerventils.
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch ein Kraftstoff-Einspritzventil im Bereich eines Ventilsitzes 2 eines Einspritzsteuerventils in einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Ein Druckraum 7 ist über eine in Fig. 3 gezeigte Zulauf-Drosselbohrung 10 mit einer zentralen Hochdruckleitung 6 verbunden und steht damit unter einem Kraftstoffdruck zwischen 150 bis 300 MPa. Über eine Entlastungsbohrung 13, die in eine Ablauf-Drosselbohrung 8 übergeht, kann der Steuerraum 7 entlastet werden, wenn die Ventilkugel 3 des Einspritzsteuerventils sich von dem Ventilsitz 2 gegen eine Federvor- Spannung einer Feder 5 in Pfeilrichtung A abhebt.
Die Ventilkugel 3 wird durch ein in Fig. 3 gezeigtes, die Ventilkugel 3 führendes Führungsglied 4 beim Öffnen und Schließen gehalten. Die Zentrierung der Kugel 3 auf dem Ventilsitz 2 wird wesentlich durch eine steilwandige Trichterform, die einen recht- bis spitzwinkligen Konuswinkel a, der in dieser bevorzugten Ausführungsform 90° beträgt, gewährleistet. Dadurch kann vorteilhaft der Hochdruckstrahl aus der Ablauf-Drosselbohrung 8 die Ventilkugel 3 zentral treffen und diese, sobald ein Magnetventil die Ventilkugel 3 von einem Anpreßdruck an den Ventilsitz 2 entlastet in Pfeilrichtung A anheben. Zwischen Ventilsitz 2 und Ablauf-Drosselbohrung 8 ist ein Diffusor 9 angeordnet, bei dem in dieser Ausführungsform der Minimaldurchmesser d und der Maximaldurchmesser D gleich sind.
Das Länge-zu-Durchmesser-Verhältnis des Diffusors 9 ist in dieser Aus- führungsform 0,2, und das Länge-zu-Durchmesser- Verhältnis der Ablauf- Drosselbohrung 8 ist < 2. Die Ventilkugel 3 taucht mit einem Achtel ihres Radius r in den Diffusor 9 ein und ist bei geschlossenem Einspritzsteuerventil in einem Abstand von 80 μm über der Drosselbohrung positioniert. Die Querschnitterweiterung zwischen Ablauf-Drosselbohrung 8 und Diffusor 9 bildet eine Carnot-Öffnung, bei der sich die Strömung des Hochdruckstrahls, die aus der Ablauf-Drosselbohrung 8 gegen das Zentrum der Ventilkugel 3 gerichtet ist, nicht mehr laminar an die Wandungen des Diffusors 9 anlegt, sondern vielmehr verlustbehaftete Strömungswirbel an der Querschnitterweiterung bildet.
Trotz dieser Strömungsverluste hat der Diffusor 9 in Verbindung mit dem steilwandigen Ventilsitz 2 eine wesentlich höhere Zentrierungswirkung auf die Ventilkugel 3 als die herkömmlichen flachkonischen Ventilsitze in Verbindung mit einem unmittelbaren Übergang von der Ablauf-Drosselbohrung 8 zu dem Ventilsitz 2 in der herkömmlichen Technik.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch das Kraftstoff-Einspritzventil im Bereich des Ventilsitzes des Einspritzsteuerventils in einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Deutlich erkennbar ist hier, daß in dieser Ausführungsform der Konuswinkel c- wesentlich spitzwinkliger ist als in der ersten Ausführungsform nach Fig. 1. In diesem Falle ist der Konuswinkel = 60° und das Länge-zu Durchmesser-Verhältnis des Diffusors 0,15.
Die Ventilkugel 3 taucht in diesem Ausführungsbeispiel wesentlich tiefer in den Diffusor 9 ein und schwebt bei geschlossenem Einspritzsteuerventil 30 μm über dem Ablaufrand 14 der Ablauf-Drosselbohrung 8. Durch diesen spitzwinkligen Konus des Ventilsitzes 2 wird die Ventilkugel 3 hydraulisch zentriert. Das bedeutet, daß das Schließen reibungsfrei erfolgen kann und Verzerrungen in der Rücklaufmenge beim Schließen der Ventilkugel 3 nicht auftreten. Durch die extrem kurze Diffusorbohrung mit einem Länge-zu- Durchmesser-Verhältnis von 0, 15 kann der aus der Ablauf-Drosselbohrung 8 austretende Hochdruckstrahl die Kugel nicht wesentlich außerhalb der Zentrumslinie 15 treffen. Damit treten weiter verminderte Radialkräfte auf. Die relativ große Diffusorbohrung hat darüber hinaus den Vorteil, daß sich der steilwandige Ventilsitz 2 besser bearbeiten und polieren läßt.
Fig. 3 zeigt einen ausschnittsweisen Querschnitt im Bereich der wesentlichen konstruktiven Teile eines herkömmlichen Einspritzsteuerventils, wie bereits unter dem Kapitel Stand der Technik ausführlich beschrieben.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoff-Einspritzventil für eine Hochdruckeinspritzung von Kraftstoff aus einer zentralen Hochdruckleitung (6) in Brennräume einer Brennkraftmaschine, das ein Einspritzventil (1) mit einem Ventilsitz (2), einer Ventilkugel (3) und einem die Ventilkugel (3) führenden Führungsglied (4) aufweist, welches zu dessen Schließen die Ventilkugel (3) auf dem Ventilsitz (2) preßt und zu dessen Öffnen die Ventilkugel (3) einer Federvorspannung einer Feder (5) aussetzt, wobei die Ventilkugel (3) in geöffnetem Zustand mittels eines Hochdruckstrahls, der von einem mit einer zentralen Hochdruckleitung (6) in Verbindung stehenden Steuerraum (7) über eine Ablauf-Drosselbohrung (8) gespeist ist, vom Ventilsitz (2) abgehoben ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Ventilsitz (2) und Ablauf-Drosselbohrung (8) ein Diffusor (9) angeordnet ist und daß die Ablauf-Drosselbohrung (8) , der Diffusor (9) und der Ventilsitz (2) näherungsweise eine steilwandige Trichterform mit einem recht- bis spitzwinkligen Konuswinkel ( ) aufweisen.
2. Kraftstoff-Einspritzventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß Minimal- (d) und Maximaldurchmesser (D) des Diffusors (9) gleich sind.
3. Kraftstoff-Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, daß das Verhältnis zwischen einem mittleren Durchmesser c^ des Diffusors (9) und einem Durchmesser (m) der Ablauf-Drosselbohrung (8) zwischen 1 ,2 und 2 ist.
4. Kraftstoff-Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Konuswinkel (α) 60 bis 90° ist.
. Kraftstoff-Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkugel (3) zwischen 1/5 und einem 1/10 ihres Radius (r) in den Diffusor (9) eintaucht.
6. Kraftstoff-Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximaldurchmesser (D) des Diffusors (9) und die Länge des Diffusors (9) derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Ventilkugel (3) bei geschlossenem Einspritzventil (1) in einem Abstand < 0,1 mm, vorzugsweise zwischen 30 und 80 μm über der Ablauf- Drosselbohrung (8) positioniert ist.
7. Kraftstoff-Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablauf-Drosselbohrung ein Länge-zu-Durch- messer-Verhältnis zwischen 1 und 20 aufweist.
8. Kraftstoff-Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Diffusor (9) ein Länge-zu-Maximaldurchmesser- Verhältnis zwischen 0, 1 und 0,5 aufweist.
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