EP1433951A1 - Fuel injector for an internal combustion engine - Google Patents
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- F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies
Definitions
- the invention relates to a fuel injection valve for Internal combustion engines, as known from DE 100 24 703 A1 is.
- a fuel injection valve includes one Valve body in which a blind bore is formed, which starts from a contact surface of the valve body and on formed several injection openings at the closed end are in the installed position of the fuel injector open into the combustion chamber in the internal combustion engine.
- the A valve needle is arranged longitudinally displaceable, the one with its combustion chamber end with one in the valve body trained valve seat cooperates and so the Injection openings open or close.
- the between the Valve needle and the wall of the blind hole remaining space can be fed with fuel at a high level Fill the pressure when the valve needle enters the injection ports releases through the injection ports in the combustion chamber is injected.
- the valve body lies with its contact surface, of which the Blind hole runs out on the contact surface of another component of the fuel injector, for example one Washer or a holding body.
- the valve body is thereby by a clamping device, for example a Clamping nut, pressed against the other component by one appropriate sealing of the blind hole on the contact surface to obtain. Due to the high pressure in the blind bore nevertheless between the valve body and the other Component leaks, because the forces can not be increased by the clamping device and due to the relatively large contact surface, only small surface pressures can be reached.
- the fuel injector according to the invention with the characteristic Features of claim 1, however, points the advantage that the seal on the contact surface the valve body is improved. For this is in the Blind bore of the valve body near the contact surface an annular groove is formed. Due to the high fuel pressure in the blind hole leads to an expansion of the ring groove, so that the area around the opening of the blind hole in the contact surface slightly raised and pressed against the other component becomes. This increases the surface pressure by the opening of the blind hole around, which improves sealing has the consequence.
- the distance of the contact surface should preferably be 0.5 to 1.5 mm.
- FIG. 1 is a fuel injection valve according to the invention shown in longitudinal section.
- the fuel injector comprises a valve body 1 with a contact surface 50 rests on a contact surface 55 of an intermediate disk 3.
- the intermediate disc 3 is in turn on a holding body 5, the valve body 1 by means of a clamping nut 7, which engages in an external thread of the holding body 5 against the washer 3 and thus pressed against the holding body 5 becomes.
- a stepped in diameter Blind bore 10 formed by the contact surface 50 goes out and which at its closed end by an im essential conical valve seat 14 is limited.
- At the Combustion chamber end of the valve body 1 are a plurality of injection openings 16 formed in the combustion chamber of the Internal combustion engine open.
- valve needle 12 In the blind bore 10 is one piston-shaped valve needle 12 arranged to be longitudinally displaceable, a valve sealing surface at its valve seat end 15, which cooperates with the valve seat 14 and so forms a valve that connects the between the Valve needle 12 and the wall of the blind bore 10 remaining Annular gap 18 to the injection openings 16 opens or closes.
- the blind bore 10 expanded and there is a sleeve 22 arranged there End portion of the valve needle 12 facing away from the valve seat and rests on the intermediate disc 3.
- the Valve needle 12 surrounded by a support ring 26, the an annular shoulder of the valve needle 12 supports.
- a closing spring 24 is arranged, which is designed as a helical compression spring and the surrounds the valve needle 12.
- the valve needle 10 is in a central portion 112 in the blind bore 10 out, at this middle section 112 four grindings 20 are provided, one Enable fuel flow in the direction of the injection openings 16.
- a pressure shoulder 9 which is formed by Fuel pressure is applied in the annular gap 18.
- the blind hole 10 can via a in the holding body 5 and the washer 3 running inlet channel 8 with fuel under be filled at high pressure, which is from the valve seat 14 lifted valve needle 12 through the bevels 20 and Annular gap 18 flows to the injection openings.
- control chamber 30 is connected to the inlet channel via an inlet throttle 32 8 connected so that from the inlet channel 8 always Fuel flows into the control chamber 30 as long as there the pressure is lower.
- the control room 30 is above beyond an outlet throttle 34 with a leak oil chamber 36 connectable, this connection by a control valve 40 can be opened or closed.
- the annular groove 42 is in the left half of FIG. 2 in shown unpressurized state, in which the contact surface 50 a Level forms.
- the ring groove 42 shown at high pressure in the blind bore 10 The pressure causes the annular groove 42 to widen inter alia in the longitudinal direction of the valve body 1, so that the area of the contact surface 50 around the opening of the Blind bore 10 bulges and against the contact surface 55 of the Washer 3 is pressed.
- Deformation shown in the figure 2 greatly exaggerated; even at high pressures of 150 MPa and above only a few bulges in the steels used Micrometers. Increasing the surface pressure around the opening however, the blind bore 10 is considerable and leads to one good sealing and thus to prevent Leakage.
- the annular groove 42 on the one hand be deep and a short distance from the contact surface Have 50; on the other hand results from a deep ring groove 42 has a strong notch effect and thus a Weakening of the valve body 1 in this area, resulting in a plastic deformation, which in turn can lead to the Impair the function of the fuel injector can.
- the distance of the annular groove 42 to the contact surface 42 not arbitrary for manufacturing reasons be reduced.
- the annular groove 42 is provided, alternatively also can be provided to form a slightly different shape, about a semi-ellipse.
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Abstract
Description
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen aus, wie es aus der DE 100 24 703 A1 bekannt ist. Ein solches Kraftstoffeinspritzventil umfasst einen Ventilkörper, in dem eine Sackbohrung ausgebildet ist, die von einer Anlagefläche des Ventilkörpers ausgeht und an deren geschlossenem Ende mehrere Einspritzöffnungen ausgebildet sind, die in Einbaulage des Kraftstoffeinspritzventil in der Brennkraftmaschine in den Brennraum münden. In der Sackbohrung ist eine Ventilnadel längsverschiebbar angeordnet, die mit ihrem brennraumseitigen Ende mit einem im Ventilkörper ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt und so die Einspritzöffnungen öffnet oder verschließt. Der zwischen der Ventilnadel und der Wand der Sackbohrung verbleibende Raum lässt sich über eine Zulaufleitung mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllen, der dann, wenn die Ventilnadel die Einspritzöffnungen freigibt, durch die Einspritzöffnungen in den Brennraum eingespritzt wird.The invention relates to a fuel injection valve for Internal combustion engines, as known from DE 100 24 703 A1 is. Such a fuel injection valve includes one Valve body in which a blind bore is formed, which starts from a contact surface of the valve body and on formed several injection openings at the closed end are in the installed position of the fuel injector open into the combustion chamber in the internal combustion engine. In the A valve needle is arranged longitudinally displaceable, the one with its combustion chamber end with one in the valve body trained valve seat cooperates and so the Injection openings open or close. The between the Valve needle and the wall of the blind hole remaining space can be fed with fuel at a high level Fill the pressure when the valve needle enters the injection ports releases through the injection ports in the combustion chamber is injected.
Der Ventilkörper liegt mit seiner Anlagefläche, von der die Sackbohrung ausgeht, an der Anlagefläche eines weiteren Bauteils des Kraftstoffeinspritzventils an, beispielsweise einer Zwischenscheibe oder einem Haltekörper. Der Ventilkörper wird dabei durch eine Spannvorrichtung, beispielsweise eine Spannmutter, gegen das weitere Bauteil gepresst, um eine entsprechende Abdichtung der Sackbohrung an der Anlagefläche zu erhalten. Durch den hohen Druck in der Sackbohrung kann es jedoch trotzdem zwischen dem Ventilkörper und dem weiteren Bauteil zu Undichtigkeiten .kommen, da sich die Kräfte durch die Spannvorrichtung nicht beliebig erhöhen lassen und aufgrund der relativ großen Anlagefläche nur geringe Flächenpressungen zu erreichen sind.The valve body lies with its contact surface, of which the Blind hole runs out on the contact surface of another component of the fuel injector, for example one Washer or a holding body. The valve body is thereby by a clamping device, for example a Clamping nut, pressed against the other component by one appropriate sealing of the blind hole on the contact surface to obtain. Due to the high pressure in the blind bore nevertheless between the valve body and the other Component leaks, because the forces can not be increased by the clamping device and due to the relatively large contact surface, only small surface pressures can be reached.
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Abdichtung an der Anlagefläche des Ventilkörpers verbessert wird. Hierzu ist in der Sackbohrung des Ventilkörpers in der Nähe der Anlagefläche eine Ringnut ausgebildet. Durch den hohen Kraftstoffdruck in der Sackbohrung kommt es zu einer Aufweitung der Ringnut, so dass der Bereich um die Öffnung der Sackbohrung in der Anlagefläche leicht angehoben und gegen das weitere Bauteil gedrückt wird. Hierdurch erhöht sich die Flächenpressung um die Öffnung der Sackbohrung herum, was eine verbesserte Abdichtung zur Folge hat.The fuel injector according to the invention with the characteristic Features of claim 1, however, points the advantage that the seal on the contact surface the valve body is improved. For this is in the Blind bore of the valve body near the contact surface an annular groove is formed. Due to the high fuel pressure in the blind hole leads to an expansion of the ring groove, so that the area around the opening of the blind hole in the contact surface slightly raised and pressed against the other component becomes. This increases the surface pressure by the opening of the blind hole around, which improves sealing has the consequence.
Für eine optimale Wirkung der Abdichtung hat sich eine Tiefe der Ringnut von 1 bis 3 mm erwiesen, wobei der Abstand von der Anlagefläche vorzugsweise 0,5 bis 1,5 mm betragen sollte.There is a depth for an optimal effect of the seal the ring groove of 1 to 3 mm, the distance of the contact surface should preferably be 0.5 to 1.5 mm.
Um die Kerbwirkung durch die Ringnut zu begrenzen und so einer verminderten Stabilität entgegenzuwirken ist es vorteilhaft, den Querschnitt der Ringnut halbkreisförmig zu wählen. In jedem Fall sollten scharfe Kanten im Bereich der Ringnut vermieden werden, da die dadurch auftretenden Kerbspannungen bei den hohen Drücken von bis zu 150 MPa zu einer erheblichen Schwächung des Ventilkörpers führen können.To limit the notch effect through the ring groove and so one To counteract reduced stability, it is advantageous to to choose the cross-section of the ring groove semi-circular. In any case, there should be sharp edges in the area of the ring groove can be avoided as the resulting notch stresses at high pressures of up to 150 MPa to a considerable Can weaken the valve body.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Es zeigt
- Figur 1
- ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt und
- Figur 2
- einen vergrößert dargestellten Ausschnitt von Figur 1 im Bereich der Ringnut.
- Figure 1
- an inventive fuel injector in longitudinal section and
- Figure 2
- an enlarged section of Figure 1 in the region of the annular groove.
In Figur 1 ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil
im Längsschnitt dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil
umfasst einen Ventilkörper 1, der mit einer Anlagefläche
50 an einer Anlagefläche 55 einer Zwischenscheibe 3 anliegt.
Die Zwischenscheibe 3 liegt ihrerseits an einem Haltekörper
5 an, wobei der Ventilkörper 1 mittels einer Spannmutter 7,
die in ein Außengewinde des Haltekörpers 5 eingreift, gegen
die Zwischenscheibe 3 und damit gegen den Haltekörper 5 gepresst
wird. Im Ventilkörper 1 ist eine im Durchmesser gestufte
Sackbohrung 10 ausgebildet, die von der Anlagefläche
50 ausgeht und die an ihrem geschlossenen Ende von einem im
wesentlichen konischen Ventilsitz 14 begrenzt wird. Am
brennraumseitigen Ende des Ventilkörpers 1 sind mehrere Einspritzöffnungen
16 ausgebildet, die in den Brennraum der
Brennkraftmaschine münden. In der Sackbohrung 10 ist eine
kolbenförmige Ventilnadel 12 längsverschiebbar angeordnet,
die an ihrem ventilsitzseitigen Ende eine Ventildichtfläche
15 aufweist, die mit dem Ventilsitz 14 zusammenwirkt und so
ein Ventil bildet, das die Verbindung von dem zwischen der
Ventilnadel 12 und der Wand der Sackbohrung 10 verbleibenden
Ringspalt 18 zu den Einspritzöffnungen 16 öffnet oder
schließt. In Figure 1 is a fuel injection valve according to the invention
shown in longitudinal section. The fuel injector
comprises a valve body 1 with a
An ihrem ventilsitzabgewandten Ende ist die Sackbohrung 10
erweitert und es ist dort eine Hülse 22 angeordnet, die den
ventilsitzabgewandten Endabschnitt der Ventilnadel 12 umgibt
und an der Zwischenscheibe 3 anliegt. Darüber hinaus ist die
Ventilnadel 12 von einem Stützring 26 umgeben, der sich an
einer Ringschulter der Ventilnadel 12 abstützt. Zwischen dem
Stützring 26 und der Hülse 22 ist eine Schließfeder 24 angeordnet,
die als Schraubendruckfeder ausgebildet ist und die
die Ventilnadel 12 umgibt. Durch eine Druckvorspannung der
Schließfeder 24 wird eine Schließkraft in Richtung des Ventilsitzes
14 auf die Ventilnadel 12 ausgeübt, die die Ventilnadel
12 mit ihrer Ventildichtfläche 15 gegen den Ventilsitz
14 drückt.At its end facing away from the valve seat is the
Die Ventilnadel 10 wird in einem mittleren Abschnitt 112 in
der Sackbohrung 10 geführt, wobei an diesem mittleren Abschnitt
112 vier Anschliffe 20 vorgesehen sind, die einen
Kraftstoffstrom in Richtung der Einspritzöffnungen 16 ermöglichen.
Am ventilsitzzugewandten Ende des mittleren Abschnitts
112 ist eine Druckschulter 9 ausgebildet, die vom
Kraftstoffdruck im Ringspalt 18 beaufschlagt wird. Die Sackbohrung
10 kann über einen im Haltekörper 5 und der Zwischenscheibe
3 verlaufenden Zulaufkanal 8 mit Kraftstoff unter
hohem Druck befüllt werden, der bei vom Ventilsitz 14
abgehobener Ventilnadel 12 durch die Anschliffe 20 und den
Ringspalt 18 den Einspritzöffnungen zufließt.The
Durch die Hülse 22, die ventilsitzabgewandte Stirnseite der
Ventilnadel 12 und die Zwischenscheibe 3 wird ein Steuerraum
30 begrenzt, der kraftstoffgefüllt ist und bei entsprechendem
Druck eine hydraulische Kraft auf die Ventilnadel 10
ausübt, die auf den Ventilsitz 14 gerichtet ist und damit in
gleicher Richtung wie die Kraft der Schließfeder 24 wirkt.
Der Steuerraum 30 ist über eine Zulaufdrossel 32 mit dem Zulaufkanal
8 verbunden, so dass aus dem Zulaufkanal 8 stets
Kraftstoff in den Steuerraum 30 nachfließt, solange dort ein
niedrigerer Druck herrscht. Der Steuerraum 30 ist darüber
hinaus über eine Ablaufdrossel 34 mit einem Leckölraum 36
verbindbar, wobei diese Verbindung durch ein Steuerventil 40
geöffnet oder geschlossen werden kann. Durch eine entsprechende
Dimensionierung der Ablaufdrossel 34 einerseits und
der Zulaufdrossel 32 andererseits wird erreicht, dass bei
geöffnetem Steuerventil 40 mehr Kraftstoff aus dem Steuerraum
30 über die Ablaufdrossel 34 abfließt als über die Zulaufdrossel
32 zufließt. Dadurch fällt der Druck in Steuerraum
30 gegenüber dem Druck im Zulaufkanal 8 ab, und die
Ventilnadel 12 wird durch die hydraulische Kraft auf die
Druckschulter 9 vom Ventilsitz 14 abgehoben und gibt die
Einspritzöffnungen 16 frei. Durch Schließen des Steuerventils
40 baut sich durch den über die Zulaufdrossel 32 nachfließenden
Kraftstoff im Steuerraum 30 erneut ein hoher
Kraftstoffdruck auf, der dem Druck im Zulaufkanal 8 entspricht.
Die dadurch entstehende hydraulische Kraft auf die
Stirnseite der Ventilnadel 12 und die Kraft der Schließfeder
24 übertreffen die hydraulische Kraft auf die Druckschulter
9 und die Ventildichtfläche 15, so dass die Ventilnadel 12
zurück in Anlage an den Ventilsitz 14 fährt und die Einspritzöffnungen
16 verschließt.Through the
Bei dem oben beschriebenen Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils
liegt ständig Kraftstoff unter Einspritzdruck im Zulaufkanal
8 und damit auch in der Sackbohrung 10 an. Damit
es zu keinen Undichtigkeiten an der Stelle kommt, an der die
Anlagefläche 50 des Ventilkörpers 1 an der Anlagefläche 55
der Zwischenscheibe 3 anliegt und so eine Dichtfläche bildet,
muss die Anpresskraft der Spannmutter 7 entsprechend
hoch sein. Doch dieser Kraft sind materialbedingt Grenzen
gesetzt, so dass eine völlige Abdichtung an dieser Stelle
allein durch die Anspresskraft der Spannmutter 7 nicht immer
gegeben ist. Zur weiteren Erhöhung der Anpresskraft um die
Öffnung, die die Sackbohrung 10 an der Anlagefläche 50 bildet,
ist in der Sackbohrung 10 nahe der Anlagefläche 50 eine
Ringnut 42 vorgesehen, die die Wand der Sackbohrung 10 auf
ihrem gesamten Durchmesser umläuft. In Figur 2 ist dieser
Bereich nochmals vergrößert dargestellt, wobei hier der
Übersichtlichkeit halber nur der Ventilkörper 1 unter Weglassung
von Hülse 22 und Ventilnadel 12 gezeigt ist.In the operation of the fuel injection valve described above
there is always fuel under injection pressure in the
Die Ringnut 42 ist in der linken Hälfte der Figur 2 in
drucklosem Zustand gezeigt, in der die Anlagefläche 50 eine
Ebene bildet. In der rechten Hälfte der Figur 2 ist die Ringnut
42 bei hohem Druck in der Sackbohrung 10 dargestellt:
Durch den Druck kommt es zu einer Aufweitung der Ringnut 42
unter anderem in Längsrichtung des Ventilkörpers 1, so dass
sich der Bereich der Anlagefläche 50 um die Öffnung der
Sackbohrüng 10 aufwölbt und gegen die Anlagefläche 55 der
Zwischenscheibe 3 gedrückt wird. Zur Verdeutlichung ist diese
Verformung in der Figur 2 stark übertrieben dargestellt;
auch bei hohen Drücken von 150 MPa und darüber ergibt sich
bei den verwendeten Stählen eine Aufwölbung von nur wenigen
Mikrometern. Die Erhöhung der Flächenpressung um die Öffnung
der Sackbohrung 10 ist jedoch beträchtlich und führt zu einer
guten Abdichtung und damit zu einer Verhinderung von
Leckage.The
Um die gewünschte Wirkung zu erzielen muss die Ringnut 42
einerseits tief sein und einen geringen Abstand zur Anlagefläche
50 aufweisen; andererseits ergibt sich durch eine
tiefe Ringnut 42 eine starke Kerbwirkung und damit eine
Schwächung des Ventilkörpers 1 in diesem Bereich, was zu einer
plastischen Verformung führen kann, die ihrerseits die
Funktion des Kraftstoffeinspritzventils beeinträchtigen
kann. Außerdem kann der Abstand der Ringnut 42 zur Anlagefläche
42 aus fertigungstechnischen Gründen nicht beliebig
verringert werden. In order to achieve the desired effect, the
Für eine optimale Wirkung hat sich eine Tiefe t der Ringnut
von 1 bis 3 mm erwiesen bei einem Abstand a von der Anlagefläche
50 von 0,5 bis 1,5 mm. Um die Kerbspannungen möglichst
gering zu halten ist ein halbkreisförmiger Querschnitt
der Ringnut 42 vorgesehen, wobei alternativ auch
vorgesehen sein kann, eine davon etwas abweichende Form auszubilden,
etwa eine Halbellipse.There is a depth t of the ring groove for an optimal effect
of 1 to 3 mm proven at a distance a from the
Claims (7)
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