EP1546547B1 - Fuel injection valve for internal combustion engines - Google Patents

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EP1546547B1
EP1546547B1 EP03737862A EP03737862A EP1546547B1 EP 1546547 B1 EP1546547 B1 EP 1546547B1 EP 03737862 A EP03737862 A EP 03737862A EP 03737862 A EP03737862 A EP 03737862A EP 1546547 B1 EP1546547 B1 EP 1546547B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
grooves
valve
fuel injection
annular groove
combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP03737862A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1546547A1 (en
Inventor
Markus Ohnmacht
Patrick Mattes
Werner Teschner
Wilhelm Christ
Friedrich Boecking
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1546547A1 publication Critical patent/EP1546547A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1546547B1 publication Critical patent/EP1546547B1/en
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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
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1873—Valve seats or member ends having circumferential grooves or ridges, e.g. toroidal
    • 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
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • 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
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    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1866—Valve seats or member ends having multiple cones

Definitions

  • WO 96/19661 shows a fuel injection valve with a valve body in which a bore is formed, which is bounded at its combustion-chamber end by a conical valve seat.
  • a piston-shaped valve needle is arranged longitudinally displaceable, which has a substantially conical valve sealing surface at its combustion chamber end.
  • the valve sealing surface is divided into two conical surfaces, which are separated from each other by an annular groove.
  • the opening angle of the two conical surfaces and the opening angle of the conical valve seat are in this case coordinated so that upon contact of the valve needle on the valve seat edge, which is formed at the transition of the annular groove to the first conical surface, comes to rest on the valve seat and serves as a sealing edge to the Control fuel flow to at least one injection port, which goes off the valve seat and opens into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the second edge of the annular groove which limits the annular groove next to the sealing edge and is formed at the transition to the second conical surface on the valve sealing surface, is spaced from the valve seat in the closed position of the valve needle, ie when the valve needle comes into abutment with its sealing edge on the valve seat.
  • the valve needle is closed by a closing force held their closed position by acting on their combustion chamber end facing a closing force that presses the valve needle against the valve seat.
  • a hydraulic counterforce must act on the valve needle, which exceeds the closing force.
  • a corresponding hydraulic force results inter alia on parts of the valve sealing surface, which generates a corresponding, the closing force opposing opening force. If the valve needle now lifts off the valve seat, fuel flows from the pressure chamber to the injection openings between the valve seat and the valve sealing surface.
  • the opening dynamics of the valve needle and thus also the injected fuel quantity change over time.
  • this change in the opening dynamics causes with respect Pollutant emissions and fuel consumption is no longer guaranteed optimal injection.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage over that the opening dynamics of the valve needle remains constant over the entire life.
  • recesses are formed on the valve sealing surface, which hydraulically connect the annular groove with a combustion chamber side located to the annular groove portion of the second cone surface.
  • the valve needle therefore, no additional fuel pressure can build up in the annular groove, since the fuel is discharged through the recesses in the space formed between the valve seat and the second conical surface.
  • This space is in turn connected via the injection openings with the combustion chamber, so that a reliable pressure relief of the annular groove is ensured in sectionhub Scheme. Only when the maximum lift is reached does the fuel from the pressure chamber also flow into these regions of the valve sealing surface and ensure the corresponding increase in pressure in order to inject the fuel under high pressure into the combustion chamber.
  • the structure is formed as a roughening on the valve sealing surface.
  • the roughening connects directly to the annular groove and is thus arranged on the second conical surface.
  • Such a roughening can be in a simple way and manufacture either with a laser or an etching process.
  • the recesses are formed as a plurality of grooves.
  • a corresponding overall cross section of the grooves By means of a corresponding overall cross section of the grooves, a corresponding cross section can be produced, in which a pressure relief of the annular groove is ensured.
  • These grooves can be formed in various ways in an advantageous manner. It is particularly advantageous if the grooves are designed as micron grooves whose depth is less than 50 ⁇ m. By correspondingly flat microgrooves, the stability of the valve needle in the region of the valve seat is not impaired, and on the number of grooves can still produce a corresponding cross section, which is sufficient for a pressure relief of the annular groove.
  • the depth of the grooves is greater than their width, since then increases the area at the same flow cross-section with which the valve needle can sit on the valve seat. This reduces the wear in the region of the valve seat and thus increases the service life of the fuel injection valve.
  • the structured surface is formed by grooves whose combustion chamber opposite end lies within the annular groove.
  • Such grooves have the advantage that they can be easier to incorporate. If the annular groove begins precisely at the second edge of the annular groove, it is not always possible during the manufacturing process to place the beginning of the groove exactly on the second edge. However, if the annular groove begins within the annular groove, the exact position of the combustion chamber end of the grooves plays no role.
  • the recesses are formed as a plurality of grooves which are bent in an S-shape.
  • Such designed grooves have the advantage that they can be produced faster and thus cheaper.
  • the needle When manufactured by a laser process, the needle must be rotated accordingly so that the laser device inserts the groove into the correct location of the valve sealing surface.
  • the valve needle When manufactured by a laser process, the needle must be rotated accordingly so that the laser device inserts the groove into the correct location of the valve sealing surface.
  • the valve needle is rotated by a certain angle about its longitudinal axis, remains in this position until the groove is introduced by the laser, and then continues to rotate.
  • S-shaped grooves it is possible to continuously rotate the valve needle so that as the laser moves along the longitudinal axis of the valve needle, a curved groove is created.
  • the width of the grooves changes from its end remote from the combustion chamber to the end, which faces the combustion chamber. It is particularly advantageous if the width decreases in this direction. This results in a rapid discharge of the fuel from the annular groove and a corresponding reduction in the throttling at the second edge of the annular groove, wherein the decreasing cross-section of the grooves to the injection openings towards the flow conditions between the valve seat and the valve sealing surface at least approximately those of the known fuel injection valves correspond, so that there are identical Einström discipline in the injection openings.
  • the recesses are formed as rougenanschliffe, which are formed on the second cone surface.
  • Suchoasananschliffe can be produced with little effort, so that a cost-effective production is possible.
  • the combustion chamber facing the conical valve seat is followed by a bag volume, from which the at least one injection opening emerges.
  • the grooves extend so far in the direction of the combustion chamber that they extend at least to the transitional edge between the conical valve seat and the bag volume.
  • a further fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 16 has the same advantage as the fuel injection valve according to claim 1.
  • the recesses are formed on the valve seat, which recesses hydraulically connect the annular groove with a combustion chamber side of the annular groove portion of the valve seat. Hydraulically, these recesses act the same, so that here too a pressure build-up in the annular groove is prevented during partial lift of the valve needle.
  • the grooves extend between the injection openings, which emanate here from the valve seat.
  • the inlet conditions in the injection openings are not changed compared to the previously used injection valves, so that no adjustment must take place here.
  • the grooves extend over the injection openings, so that the uniform fuel supply is not affected by a possible slight misalignment of the valve needle.
  • the recesses are produced by a laser method, since in an economical manner almost arbitrarily structured surfaces can be formed which can not be produced with mechanical processing methods or only with considerably greater effort.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a fuel injection valve according to the invention.
  • a bore 3 is formed, which is bounded at its combustion-chamber end by a conical valve seat 12. From the valve seat 12 is at least one injection port 14, which opens in the installed position of the fuel injection valve in the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • a piston-shaped valve needle 5 is arranged longitudinally displaceable, which is guided with a guided portion 105 in a guide portion 103 of the bore 3. Starting from the guided section 105 of the valve needle 5, the valve needle 5 tapers the valve seat 12 to form a pressure shoulder 7 and merges at its combustion chamber end into a valve sealing surface 10.
  • valve needle 5 In its closed position, the valve needle 5 is located with the valve sealing surface 10 on the valve seat 12 and thus closes the injection openings 11 against a valve needle 5 and the wall of the bore 3 formed pressure chamber 16.
  • the pressure chamber 16 is radially expanded at the level of the pressure shoulder 7, and in the radial extension of the pressure chamber 16 opens a valve body 1 extending inlet channel 18, via which the pressure chamber 16 can be filled with fuel under high pressure.
  • a corresponding device is for example a spring or a device which generates the closing force hydraulically.
  • a gap between the valve sealing surface 10 and the valve seat 12 is opened, so that fuel from the pressure chamber 16 can flow into the injection openings 14 and is injected from there into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the corresponding opening force which is opposite to the closing force, is hereby generated by the hydraulic force on parts of the valve sealing surface 10 and the pressure shoulder 7.
  • FIG. 2 shows an enlargement of FIG. 1 in the section of a fuel injection valve not according to the invention, designated by A.
  • the valve sealing surface 10 comprises a first conical surface 20 and a second conical surface 22, wherein the second conical surface 22 is formed facing the combustion chamber facing the first conical surface 20.
  • An annular groove 25 is formed between the first conical surface 20 and the second conical surface 22, wherein a sealing edge 27 is formed at the transition of the first conical surface 20 to the annular groove 25 and a second edge 29 at the transition of the annular groove 25 to the second conical surface 22.
  • the opening angle ⁇ of the first conical surface 20 is smaller than the opening angle ⁇ of the conical valve seat 12, so that a differential angle ⁇ 1 is formed between the first conical surface 20 and the valve seat 12.
  • the opening angle ⁇ of the second cone surface 22 is greater than that Opening angle ⁇ of the valve seat 12, so that between the second conical surface 22 and the valve seat 12, a differential angle ⁇ 2 is formed.
  • the difference angle ⁇ 1 is preferably smaller than the difference angle ⁇ 2 .
  • the second edge 29 of the annular groove 25 is not at least in the new state of the fuel injection valve on the valve seat 12, but this distance can decrease in the course of operation by appropriate wear and eventually cause in the closed position of the valve needle 5 and the second edge 29 on the valve seat 12 rests.
  • recesses 35 are formed, which establishes a hydraulic connection between the annular groove 25 and the space formed between the second conical surface 22 and the valve seat 12.
  • the recesses 35 in the exemplary embodiment shown in FIG. 2 can be produced, for example, by etching or by introducing the recesses 35 by means of a laser, so that a hydraulic connection of the annular groove 25 with the second section of the second conical surface 22 located on the combustion chamber side to the annular groove is produced.
  • FIG. 3 shows the same detail as in FIG. 2 of another fuel injection valve not according to the invention.
  • the recesses 35 here consist of a multiplicity of grooves 38, the end facing away from the combustion chamber coinciding with the second edge 29 and which extend to a section of the second conical surface 22 which is situated in the direction of the annular groove 25 on the combustion chamber side.
  • the extent of the grooves 38 on the second conical surface 22 in the direction of the combustion chamber is determined by the difference angle ⁇ 2 and the position of the injection openings 14.
  • the grooves 38 extend so far that they extend beyond the injection openings 11.
  • the grooves 38 are preferably made microstructured, that is to say that they have a depth of preferably less than 50 ⁇ m.
  • the width of the grooves 38 which are again shown in Figure 4a in a cross section of the valve needle 5, is preferably 5 microns to 50 microns.
  • the grooves 38 In order to remove as little material from the second edge 29 by the formation of the grooves 38 and thus to reduce the area with which the valve needle 5 rests in the region of the second edge 29 on the valve seat 12, the grooves 38 with a ratio of width b to depth t, where the depth t is one to ten times the width b. This achieves a minimum reduction of the area in the region of the second edge 29, while maintaining the flow cross-section, which is sufficient to prevent the pressure increase in the annular groove 25 in Generalhub Scheme.
  • a rectangular cross section as shown in FIG. 4a
  • a certain cross section is generally easier to produce than another, so that the most favorable for the production process can be selected in each case.
  • Figure 5 shows an embodiment of the invention, wherein the same section as shown in Figure 3 is shown.
  • the combustion chamber facing away from the end of the grooves 38 is here within the annular groove 25, and the grooves 38 extend along the generatrices of the second cone surface 22.
  • the formation of such grooves 38 is advantageous in that it is difficult manufacturing technology, the combustion chamber facing away from the grooves 38 so that it coincides exactly with the second edge 29. Due to the design of the combustion chamber end of the grooves 38 approximately in the middle of the annular groove 25, wherein the grooves 38 pass over the second edge 29, a trouble-free production of the grooves 38 is ensured.
  • FIG. 6 shows a further exemplary embodiment, wherein the same section is shown as in FIG.
  • the left half of Figure 6 shows an embodiment in which the grooves 38 are curved C- or S-shaped.
  • Such a shape of the grooves 38 is advantageous in that, in the manufacturing process by means of a laser, the laser beam moves when the valve needle 5 is stationary along the generatrices of the second cone surface 22. To form straight grooves 38, therefore, the valve needle 5 must be kept quiet as long as the laser beam 5 introduces the groove 38. This manufacturing process can be accelerated if the valve needle 5 is rotated continuously and the laser thereby performs its movement, which enables an acceleration of the manufacturing process.
  • the resulting grooves 38 are bent, but also serve their purpose to prevent the pressure increase in the annular groove 25.
  • the right half of Figure 6 shows another embodiment in which the grooves 38 alternately have a different length. Since the throttling is to be prevented substantially at the second edge 29 and in the immediate region of the second conical surface 22, a large cross-section of the grooves 38 in this area is required. In the combustion chamber nearer lying portions of the second conical surface 22 a relief through the grooves 38 is no longer possible to the extent, so that here few grooves 38 are sufficient.
  • FIG. 7 shows a further exemplary embodiment, again showing the same detail as in FIG is.
  • the left half of Figure 7 shows an embodiment in which the grooves 38 have a constant width and to the combustion chamber end, ie, extend to the end surface 32. Depending on the position of the injection openings 14 and the size of the difference angle ⁇ 2 , such an embodiment offers better dethrottling of the annular groove 25.
  • the right half of FIG. 7 represents a further embodiment in which the grooves 38 have a non-constant width. At the end facing away from the combustion chamber, ie in the region of the annular groove 25 and the second edge 29, a greater width is present than at the combustion chamber end of the grooves 38, which ensures good Entdrosselung the annular groove 25.
  • the grooves 38 have a non-constant depth, wherein the greatest depth is in the region of the annular groove 25 and on the second edge 29 and the depth of the grooves 38 decreases continuously towards its combustion chamber end ,
  • FIG. 8 shows a further fuel injection valve not according to the invention, wherein the recesses 35 are designed as professionnanschliffe 37.
  • FIG. 8 a shows a top view of the valve needle 5, in which the arrangement of the surface contours 37 becomes clear.
  • four clergynanschliffe 37 are arranged on the second cone surface 22, ranging from the annular groove 25 to the end face 32 and provide the hydraulic connection.
  • the depth of the beneficiananschliffe 37 can be varied, depending on the size of theinstitunanschliffe 37, the supporting part of the second cone surface 22 changes, so the part with which the second cone surface 22 rests on the valve seat 12.
  • the number of consultantsnanschliffe 37 can be chosen freely, but advantageously at least two proceedingsnanschliffe 37 may be provided which are arranged distributed uniformly over the circumference of the second cone surface 22 to a uniform To achieve distribution of the contact forces of the valve needle 5 on the valve seat 12.
  • FIG. 9 shows a further fuel injection valve not according to the invention, wherein the valve body 1 is formed in the region of the valve seat 12 differently from the previously shown exemplary embodiments.
  • a bag volume 40 connects to the combustion chamber side, wherein at the transition of the conical valve seat 12 to the bag volume 40, a transition edge 42 is formed.
  • the grooves 38 are guided so far in the direction of the bag volume 40 that their end extends at least to the transition edge 42.
  • the grooves 38 here have the effect that the throttling at the inlet into the bag volume 40 in the region of the transition edge 42 is de-throttled.
  • the number of grooves 38 arranged over the circumference of the valve needle 5 is dimensioned according to the desired cross section. It has proven to be advantageous in this case to form at least eight grooves distributed over the circumference of the second conical surface 22. However, it can also be provided to form significantly more grooves 38 and to form them with a correspondingly smaller depth.
  • FIG. 10 shows a further exemplary embodiment of a fuel injection valve.
  • the valve needle 5 in this case has no recesses on the valve sealing surface 10, instead recesses 35 are formed on the valve seat 12.
  • the recesses 35 are formed here as grooves 38, the combustion chamber opposite end is at the level of the annular groove 25 and located up to a combustion chamber side to the annular groove 25 Section of the valve seat 12 range.
  • the grooves 38 are here formed so that they do not intersect the injection openings 11, which emanate from the valve seat 12.
  • FIG. 11 shows a cross section through FIG. 10 along the line BB, the valve needle 5 being omitted here.
  • the grooves 38 can be seen, which are arranged alternately distributed with the injection openings 11 via the valve seat 12.
  • FIG. 12 shows the same view as in FIG. 10 of a further exemplary embodiment, wherein the grooves 38 here do not run between the injection openings 11, but over them.
  • the arrangement of the grooves 38 of each injection port 11 targeted to fuel out, so that a desalination of the valve needle 5 without significant effect on the quantitative distribution of the fuel between the injection ports 11 remains.
  • FIG. 13 shows a perspective view of the valve body 1 without valve needle 5, so that the course of the grooves 38 on the valve seat 12 can be better seen.
  • FIG. 14 shows the same view as in FIG. 9, that is to say a fuel injection valve in which a bag volume 40 adjoins the valve seat.
  • the recesses 35 are also formed here as grooves 38 in the valve seat 12, which extend to the transition edge 42 of the conical valve seat 12 to the bag volume 40. This also has the additional effect that the throttling of the fuel flow at the transition edge 42 when flowing into the bag volume 40 is reduced.
  • 12 recesses 35 are formed both on the valve sealing surface 10 and the valve seat, which cause a corresponding hydraulic relief of the annular groove 25 in Operahub Scheme. Any combinations of the embodiments shown in FIGS. 2 to 8 with those of FIGS. 9 through 13 are possible. The entire flow cross-section can be divided on the recesses 35 on these surfaces, which allows a smaller depth of the individual recesses 35 at the same flow cross-section.
  • the recesses 35 can be produced particularly advantageously by means of a laser. With this, both a rough surface, as shown in FIG. 2, can be formed, as well as arbitrary shapes and depths of the grooves 38.

Abstract

The invention relates to a fuel injection valve for internal combustion engines with a valve body (1), in which a drilling (3) is embodied, defined at the combustion chamber end thereof by a conical valve seat (12). A piston-like valve needle (5) is arranged in the drilling (3), such as to be longitudinally displaced, which comprises a valve sealing surface (10) at the combustion chamber end thereof which has two conical surfaces (20; 22). The second conical surface (22) is arranged on the combustion chamber side of the first conical surface (20) and an annular groove (25) runs between the conical surfaces (20; 22) the edge thereof facing away from the combustion chamber acting as a sealing edge (27) on location of the valve sealing surface (10) on the valve seat (12). Recesses are embodied on the valve seat (12) and/or on the valve sealing surface (10), hydraulically connecting the annular groove (25) with a section between the valve seat (12) and valve sealing surface (10) on the combustion chamber side of the annular groove (25).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen aus, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. So zeigt beispielsweise die WO 96/19661 ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem Ventilkörper, in dem eine Bohrung ausgebildet ist, die an ihrem brennraumseitigen Ende von einem konischen Ventilsitz begrenzt wird. In der Bohrung ist eine kolbenförmige Ventilnadel längsverschiebbar angeordnet, die an ihrem brennraumseitigen Ende eine im wesentlichen konische Ventildichtfläche aufweist. Die Ventildichtfläche unterteilt sich dabei in zwei Konusflächen, die voneinander durch eine Ringnut getrennt sind. Die Öffnungswinkel der beiden Konusflächen und der Öffnungswinkel des konischen Ventilsitzes sind hierbei so aufeinander abgestimmt, dass bei Anlage der Ventilnadel am Ventilsitz die Kante, die am Übergang der Ringnut zur ersten Konusfläche ausgebildet ist, am Ventilsitz zur Anlage kommt und als Dichtkante dient, um den Kraftstoffzufluss zu wenigstens einer Einspritzöffnung zu steuern, die vom Ventilsitz abgeht und in den Brennraum der Brennkraftmaschine mündet.The invention is based on a fuel injection valve for internal combustion engines, as known from the prior art. For example, WO 96/19661 shows a fuel injection valve with a valve body in which a bore is formed, which is bounded at its combustion-chamber end by a conical valve seat. In the bore, a piston-shaped valve needle is arranged longitudinally displaceable, which has a substantially conical valve sealing surface at its combustion chamber end. The valve sealing surface is divided into two conical surfaces, which are separated from each other by an annular groove. The opening angle of the two conical surfaces and the opening angle of the conical valve seat are in this case coordinated so that upon contact of the valve needle on the valve seat edge, which is formed at the transition of the annular groove to the first conical surface, comes to rest on the valve seat and serves as a sealing edge to the Control fuel flow to at least one injection port, which goes off the valve seat and opens into the combustion chamber of the internal combustion engine.

Die zweite Kante der Ringnut, die neben der Dichtkante die Ringnut begrenzt und am Übergang zur zweiten Konusfläche an der Ventildichtfläche ausgebildet ist, ist in Schließstellung der Ventilnadel, d.h. wenn die Ventilnadel mit ihrer Dichtkante am Ventilsitz zur Anlage kommt, vom Ventilsitz beabstandet. Die Ventilnadel wird durch eine Schließkraft in ihrer Schließstellung gehalten, indem auf ihr brennraumabgewandtes Ende eine Schließkraft wirkt, die die Ventilnadel gegen den Ventilsitz drückt. Damit die Ventilnadel die Einspritzöffnungen freigibt, muss eine hydraulische Gegenkraft auf die Ventiladel wirken, die die Schließkraft übersteigt. Bei einem entsprechenden Druck im Druckraum, der zwischen der Ventilnadel und der Wand der Bohrung ausgebildet ist, ergibt sich eine entsprechende hydraulische Kraft unter anderem auf Teile der Ventildichtfläche, was eine entsprechende, der Schließkraft entgegengerichtete Öffnungskraft erzeugt. Hebt die Ventilnadel nun vom Ventilsitz ab, so strömt Kraftstoff aus dem Druckraum zu den Einspritzöffnungen zwischen dem Ventilsitz und der Ventildichtfläche hindurch.The second edge of the annular groove, which limits the annular groove next to the sealing edge and is formed at the transition to the second conical surface on the valve sealing surface, is spaced from the valve seat in the closed position of the valve needle, ie when the valve needle comes into abutment with its sealing edge on the valve seat. The valve needle is closed by a closing force held their closed position by acting on their combustion chamber end facing a closing force that presses the valve needle against the valve seat. For the valve needle to release the injection openings, a hydraulic counterforce must act on the valve needle, which exceeds the closing force. At a corresponding pressure in the pressure chamber, which is formed between the valve needle and the wall of the bore, a corresponding hydraulic force results inter alia on parts of the valve sealing surface, which generates a corresponding, the closing force opposing opening force. If the valve needle now lifts off the valve seat, fuel flows from the pressure chamber to the injection openings between the valve seat and the valve sealing surface.

Im Teilhubbereich, also bevor die Ventilnadel ihren maximalen Öffnungshub erreicht hat, tritt das Problem auf, dass durch den einströmenden Kraftstoff, der unter hohem Druck im Druckraum vorherrscht, auch der Druck in der Ringnut ansteigt. Ein Weiterfluss zu den Einspritzöffnungen ist vorerst nur gedrosselt möglich, da der Spalt zwischen der zweiten Kante der Ringnut und dem Ventilsitz für eine entsprechende Drosselung sorgt, insbesondere dann, wenn sich im Laufe des Gebrauchs der Abstand zwischen der zweiten Kante und dem Ventilsitz durch den Verschleiß immer weiter verringert oder in Schließstellung der Ventilnadel sogar völlig verschwindet. Durch diesen erhöhten Druck in der Ringnut ergibt sich eine zusätzliche Öffnungskraft auf die Ventilnadel, die anfänglich nicht vorhanden ist und die Öffnungsgeschwindigkeit und damit auch den Zeitpunkt ändert, bei dem die Ventilnadel ihre maximale Öffnung erreicht. So ändert sich mit der Zeit die Öffnungsdynamik der Ventilnadel und damit auch die eingespritzte Kraftstoffmenge. Für eine präzise Kraftstoffeinspritzung, wie sie bei schnelllaufenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen notwendig ist, führt diese Veränderung in der Öffnungsdynamik dazu, dass bezüglich der Schadstoffemissionen und des Kraftstoffverbrauchs nicht mehr die optimale Einspritzung gewährleistet ist.In Teilhubbereich, ie before the valve needle has reached its maximum opening stroke, the problem arises that by the inflowing fuel, which prevails under high pressure in the pressure chamber, and the pressure in the annular groove increases. An onward flow to the injection openings is throttled only possible because the gap between the second edge of the annular groove and the valve seat provides for a corresponding throttling, especially when in the course of use, the distance between the second edge and the valve seat by the wear ever further reduced or even completely disappears in the closed position of the valve needle. This increased pressure in the annular groove results in an additional opening force on the valve needle, which initially is not present and changes the opening speed and thus also the time at which the valve needle reaches its maximum opening. Thus, the opening dynamics of the valve needle and thus also the injected fuel quantity change over time. For a precise fuel injection, as is necessary in high-speed, self-igniting internal combustion engines, this change in the opening dynamics causes with respect Pollutant emissions and fuel consumption is no longer guaranteed optimal injection.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Öffnungsdynamik der Ventilnadel über die gesamte Lebensdauer konstant bleibt. Hierzu sind an der Ventildichtfläche Ausnehmungen ausgebildet, die die Ringnut mit einem brennraumseitig zur Ringnut gelegenen Abschnitt der zweiten Konusfläche hydraulisch verbinden. Im Teilhubbereich der Ventilnadel kann sich deshalb kein zusätzlicher Kraftstoffdruck in der Ringnut aufbauen, da der Kraftstoff durch die Ausnehmungen in den Raum abgeleitet wird, der zwischen dem Ventilsitz und der zweiten Konusfläche ausgebildet ist. Dieser Raum ist wiederum über die Einspritzöffnungen mit dem Brennraum verbunden, so dass eine zuverlässige Druckentlastung der Ringnut im Teilhubbereich gewährleistet ist. Erst bei Erreichen des Maximalhubs strömt der Kraftstoff aus dem Druckraum auch in diese Bereiche der Ventildichtfläche und sorgt für den entsprechenden Druckanstieg, um den Kraftstoff unter hohem Druck in den Brennraum einzuspritzen.The fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage over that the opening dynamics of the valve needle remains constant over the entire life. For this purpose, recesses are formed on the valve sealing surface, which hydraulically connect the annular groove with a combustion chamber side located to the annular groove portion of the second cone surface. In Teilhubbereich the valve needle, therefore, no additional fuel pressure can build up in the annular groove, since the fuel is discharged through the recesses in the space formed between the valve seat and the second conical surface. This space is in turn connected via the injection openings with the combustion chamber, so that a reliable pressure relief of the annular groove is ensured in Teilhubbereich. Only when the maximum lift is reached does the fuel from the pressure chamber also flow into these regions of the valve sealing surface and ensure the corresponding increase in pressure in order to inject the fuel under high pressure into the combustion chamber.

Durch die Ausbildungen gemäß den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung möglich.Due to the embodiments according to the subclaims advantageous embodiments of the subject invention are possible.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist die Struktur als eine Aufrauhung auf der Ventildichtfläche ausgebildet. Die Aufrauhung schließt sich dabei unmittelbar an die Ringnut an und ist somit auf der zweiten Konusfläche angeordnet. Eine solche Aufrauhung lässt sich in einfacher Art und Weise entweder mit einem Laser oder einem Ätzverfahren herstellen.In a first advantageous embodiment, the structure is formed as a roughening on the valve sealing surface. The roughening connects directly to the annular groove and is thus arranged on the second conical surface. Such a roughening can be in a simple way and manufacture either with a laser or an etching process.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Ausnehmungen als eine Vielzahl von Nuten ausgebildet. Durch einen entsprechenden Gesamtquerschnitt der Nuten lässt sich ein entsprechender Querschnitt herstellen, bei dem eine Druckentlastung der Ringnut sichergestellt ist. Diese Nuten können auf verschiedene Art und Weise in vorteilhafter Art und Weise ausgebildet sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Nuten als Mikronuten ausgebildet sind, deren Tiefe weniger als 50 µm beträgt. Durch entsprechend flache Mikronuten ist die Stabilität der Ventilnadel im Bereich des Ventilsitzes nicht beeinträchtigt, und über die Anzahl der Nuten lässt sich trotzdem ein entsprechender Querschnitt herstellen, der für eine Druckentlastung der Ringnut ausreichend ist. Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn die Tiefe der Nuten größer ist als deren Breite, da sich dann die Fläche bei gleichem Durchflussquerschnitt erhöht, mit der die Ventilnadel auf dem Ventilsitz aufsitzen kann. Dies vermindert den Verschleiß im Bereich des Ventilsitzes und erhöht somit die Lebensdauer des Kraftstoffeinspritzventils.In a further advantageous embodiment, the recesses are formed as a plurality of grooves. By means of a corresponding overall cross section of the grooves, a corresponding cross section can be produced, in which a pressure relief of the annular groove is ensured. These grooves can be formed in various ways in an advantageous manner. It is particularly advantageous if the grooves are designed as micron grooves whose depth is less than 50 μm. By correspondingly flat microgrooves, the stability of the valve needle in the region of the valve seat is not impaired, and on the number of grooves can still produce a corresponding cross section, which is sufficient for a pressure relief of the annular groove. It is particularly advantageous if the depth of the grooves is greater than their width, since then increases the area at the same flow cross-section with which the valve needle can sit on the valve seat. This reduces the wear in the region of the valve seat and thus increases the service life of the fuel injection valve.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die strukturierte Fläche durch Nuten gebildet, deren brennraumabgewandtes Ende innerhalb der Ringnut liegt. Solche Nuten bringen den Vorteil, dass sie sich einfacher einbringen lassen. Beginnt die Ringnut genau an der zweiten Kante der Ringnut, so ist es beim Herstellungsprozess nicht immer möglich, den Anfang der Nut exakt auf die zweite Kante zu setzen. Beginnt die Ringnut jedoch innerhalb der Ringnut, so spielt die genaue Position des brennraumseitigen Endes der Nuten keine Rolle.In a further advantageous embodiment, the structured surface is formed by grooves whose combustion chamber opposite end lies within the annular groove. Such grooves have the advantage that they can be easier to incorporate. If the annular groove begins precisely at the second edge of the annular groove, it is not always possible during the manufacturing process to place the beginning of the groove exactly on the second edge. However, if the annular groove begins within the annular groove, the exact position of the combustion chamber end of the grooves plays no role.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Ausnehmungen als eine Vielzahl von Nuten ausgebildet, die S-förmig gebogen sind. Derart gestaltete Nuten haben den Vorteil, dass sie sich schneller und damit günstiger herstellen lassen. Bei einer Herstellung durch einen Laserprozess muss die Nadel entsprechend gedreht werden, damit die Laservorrichtung die Nut an die richtige Stelle der Ventildichtfläche einbringt. Hierzu wird die Ventilnadel um einen bestimmten Winkel um ihre Längsachse gedreht, verharrt in dieser Stellung, bis durch den Laser die Nut eingebracht ist, und dreht sich sodann weiter. Bei S-förmig gebogenen Nuten ist es jedoch möglich, die Ventilnadel kontinuierlich zu drehen, so dass bei der Bewegung des Lasers entlang der Längsachse der Ventilnadel eine gebogene Nut entsteht.In a further advantageous embodiment, the recesses are formed as a plurality of grooves which are bent in an S-shape. Such designed grooves have the advantage that they can be produced faster and thus cheaper. When manufactured by a laser process, the needle must be rotated accordingly so that the laser device inserts the groove into the correct location of the valve sealing surface. For this purpose, the valve needle is rotated by a certain angle about its longitudinal axis, remains in this position until the groove is introduced by the laser, and then continues to rotate. However, with S-shaped grooves, it is possible to continuously rotate the valve needle so that as the laser moves along the longitudinal axis of the valve needle, a curved groove is created.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ändert sich die Breite der Nuten von ihrem brennraumabgewandten Ende zum Ende, das dem Brennraum zugewandt ist. Besonders vorteilhaft ist hierbei, wenn die Breite in dieser Richtung abnimmt. Hierdurch erhält man eine rasche Ableitung des Kraftstoffs aus der Ringnut und eine entsprechende Verringerung der Drosselung an der zweiten Kante der Ringnut, wobei durch den abnehmenden Querschnitt der Nuten zu den Einspritzöffnungen hin die Strömungsverhältnisse zwischen dem Ventilsitz und der Ventildichtfläche zumindest näherungsweise wieder denen der bekannten Kraftstoffeinspritzventile entsprechen, so dass sich auch identische Einströmbedingungen in die Einspritzöffnungen ergeben.In a further advantageous embodiment, the width of the grooves changes from its end remote from the combustion chamber to the end, which faces the combustion chamber. It is particularly advantageous if the width decreases in this direction. This results in a rapid discharge of the fuel from the annular groove and a corresponding reduction in the throttling at the second edge of the annular groove, wherein the decreasing cross-section of the grooves to the injection openings towards the flow conditions between the valve seat and the valve sealing surface at least approximately those of the known fuel injection valves correspond, so that there are identical Einströmbedingungen in the injection openings.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Ausnehmungen als Flächenanschliffe ausgebildet, die auf der zweiten Konusfläche ausgebildet sind. Solche Flächenanschliffe sind mit wenig Aufwand herstellbar, so dass eine kostengünstige Fertigung möglich ist.In a further advantageous embodiment, the recesses are formed as Flächenanschliffe, which are formed on the second cone surface. Such Flächenanschliffe can be produced with little effort, so that a cost-effective production is possible.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung schließt sich an den konischen Ventilsitz brennraumzugewandt ein Sackvolumen an, von dem die wenigstens eine Einspritzöffnung abgeht. In vorteilhafter Weise verlaufen die Nuten so weit in Richtung des Brennraums, dass sie wenigstens bis zur Übergangskante zwischen dem konischen Ventilsitz und dem Sackvolumen reichen. Hierdurch wird neben einer Druckentlastung der Ringnut auch der Vorteil erreicht, dass die Drosselung an der Übergangskante verringert wird und so der Kraftstoff mit weniger Verlusten in das Sackvolumen einströmen kann.In a further advantageous embodiment, the combustion chamber facing the conical valve seat is followed by a bag volume, from which the at least one injection opening emerges. Advantageously, the grooves extend so far in the direction of the combustion chamber that they extend at least to the transitional edge between the conical valve seat and the bag volume. As a result, in addition to a pressure relief of the annular groove and the advantage is achieved that the throttling is reduced at the transition edge and so the fuel can flow with less loss in the bag volume.

Ein weiteres erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 16 weist denselben Vorteil auf wie das Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1. Hier sind die Ausnehmungen jedoch am Ventilsitz ausgebildet, welche Ausnehmungen die Ringnut mit einem brennraumseitig zur Ringnut gelegenen Abschnitt des Ventilsitzes hydraulisch verbinden. Hydraulisch wirken diese Ausnehmungen gleich, so dass auch hier ein Druckaufbau in der Ringnut bei Teilhub der Ventilnadel verhindert wird.A further fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 16 has the same advantage as the fuel injection valve according to claim 1. Here, however, the recesses are formed on the valve seat, which recesses hydraulically connect the annular groove with a combustion chamber side of the annular groove portion of the valve seat. Hydraulically, these recesses act the same, so that here too a pressure build-up in the annular groove is prevented during partial lift of the valve needle.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Gegenstandes von Anspruch 16 verlaufen die Nuten zwischen den Einspritzöffnungen, die hier vom Ventilsitz ausgehen. Hierdurch werden die Einlaufbedingungen in die Einspritzöffnungen nicht verändert gegenüber den bisher gebräuchlichen Einspritzventilen, so dass hier keine Anpassung stattfinden muss. Es kann aber auch vorteilhaft sein, die Nuten für einen gleichmäßigen Einlauf des Kraftstoffs in die Einspritzöffnungen zu nutzen. Hierzu verlaufen die Nuten über die Einspritzöffnungen, so dass der gleichmäßige Kraftstoffzulauf nicht durch eine eventuelle leichte Schiefstellung der Ventilnadel beeinträchtigt wird.In an advantageous embodiment of the subject matter of claim 16, the grooves extend between the injection openings, which emanate here from the valve seat. As a result, the inlet conditions in the injection openings are not changed compared to the previously used injection valves, so that no adjustment must take place here. However, it may also be advantageous to use the grooves for a uniform inlet of the fuel into the injection openings. For this purpose, the grooves extend over the injection openings, so that the uniform fuel supply is not affected by a possible slight misalignment of the valve needle.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ausnehmungen mit einem Laserverfahren hergestellt wird, da hiermit in wirtschaftlicher Art und Weise nahezu beliebig strukturierte Flächen ausgebildet werden können, die sich mit mechanischen Bearbeitungsverfahren nicht oder nur mit erheblich größerem Aufwand herstellen lassen.It is particularly advantageous if the recesses are produced by a laser method, since in an economical manner almost arbitrarily structured surfaces can be formed which can not be produced with mechanical processing methods or only with considerably greater effort.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung und der Zeichnung entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the subject matter of the invention can be taken from the description and the drawing.

Zeichnungdrawing

In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil dargestellt. Es zeigt

Figur 1
einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil,
Figur 2
eine Vergrößerung des mit A bezeichneten Ausschnitts von Figur 1 eines nicht erfindungsgemäßen Einspritzventils
Figur 3
denselben Ausschnitt wie Figur 2 eines weiteren nicht erfindungs-gemäßen Ausführungsbeispiels,
Figur 4a
und
Figur 4b
zeigen einen Querschnitt durch einen Teil der Ventilnadel im Bereich einer Nut,
Figur 5, Figur 6 und Figur 7
denselben Ausschnitt wie Figur 2 von Ausführungsbeispielen der Erfindung,
Figur 8
denselben Ausschnitt wie Figur 2 eines nicht erfindungs gemäßen Einspritzventils
Figur 9
nochmals den gleichen Ausschnitt wie Figur 2, jedoch ist der Ventilkörper hier an seinem brennraumseitigen Ende leicht abgewandelt zu der in Figur 1 gezeigten Ausgestaltung dargestellt,
Figur 10
eine Vergrößerung des mit A bezeichneten Ausschnitts von Figur 1 eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Figur 11
einen Querschnitt durch das in Figur 10 gezeigte Kraftstoffeinspritzventil entlang der Linie B-B,
Figur 12
denselben Ausschnitt wie Figur 10 eines weiteren Ausführungsbeispiels,
Figur 13
eine perspektivische Ansicht des in Figur 12 gezeigten Ausführungsbeispiels, wobei die Ventilnadel weggelassen wurde, und
Figur 14
dieselbe Ansicht wie Figur 9 eines weiteren Ausführungsbeispiels.
In the drawing, an inventive fuel injection valve is shown. It shows
FIG. 1
a longitudinal section through a fuel injection valve according to the invention,
FIG. 2
an enlargement of the designated A section of Figure 1 of a non-inventive injection valve
FIG. 3
the same detail as FIG. 2 of a further embodiment not according to the invention,
FIG. 4a
and
FIG. 4b
show a cross section through a part of the valve needle in the region of a groove,
FIG. 5, FIG. 6 and FIG. 7
the same detail as Figure 2 of embodiments of the invention,
FIG. 8
the same detail as Figure 2 of a non-fiction, contemporary injection valve
FIG. 9
again the same section as Figure 2, but the valve body is here slightly modified at its combustion-chamber-side end to the embodiment shown in Figure 1,
FIG. 10
an enlargement of the portion marked A of Figure 1 of another embodiment,
FIG. 11
a cross section through the fuel injection valve shown in Figure 10 along the line BB,
FIG. 12
the same section as FIG. 10 of a further exemplary embodiment,
FIG. 13
a perspective view of the embodiment shown in Figure 12, wherein the valve needle has been omitted, and
FIG. 14
the same view as Figure 9 of another embodiment.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt. In einem Ventilkörper 1 ist eine Bohrung 3 ausgebildet, die an ihrem brennraumseitigen Ende von einem konischen Ventilsitz 12 begrenzt wird. Vom Ventilsitz 12 geht wenigstens eine Einspritzöffnung 14 ab, die in Einbaulage des Kraftstoffeinspritzventils in den Brennraum der Brennkraftmaschine mündet. In der Bohrung 3 ist eine kolbenförmige Ventilnadel 5 längsverschiebbar angeordnet, die mit einem geführten Abschnitt 105 in einem Führungsabschnitt 103 der Bohrung 3 geführt ist. Ausgehend vom geführten Abschnitt 105 der Ventilnadel 5 verjüngt sich die Ventilnadel 5 dem Ventilsitz 12 zu unter Bildung einer Druckschulter 7 und geht an ihrem brennraumseitigen Ende in eine Ventildichtfläche 10 über. In ihrer Schließstellung liegt die Ventilnadel 5 mit der Ventildichtfläche 10 am Ventilsitz 12 auf und verschließt so die Einspritzöffnungen 11 gegen einen zuwischen der Ventilnadel 5 und der Wand der Bohrung 3 ausgebildeten Druckraum 16. Der Druckraum 16 ist auf Höhe der Druckschulter 7 radial erweitert, und in die radiale Erweiterung des Druckraums 16 mündet ein im Ventilkörper 1 verlaufender Zulaufkanal 18, über den der Druckraum 16 mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllt werden kann.FIG. 1 shows a longitudinal section of a fuel injection valve according to the invention. In a valve body 1, a bore 3 is formed, which is bounded at its combustion-chamber end by a conical valve seat 12. From the valve seat 12 is at least one injection port 14, which opens in the installed position of the fuel injection valve in the combustion chamber of the internal combustion engine. In the bore 3, a piston-shaped valve needle 5 is arranged longitudinally displaceable, which is guided with a guided portion 105 in a guide portion 103 of the bore 3. Starting from the guided section 105 of the valve needle 5, the valve needle 5 tapers the valve seat 12 to form a pressure shoulder 7 and merges at its combustion chamber end into a valve sealing surface 10. In its closed position, the valve needle 5 is located with the valve sealing surface 10 on the valve seat 12 and thus closes the injection openings 11 against a valve needle 5 and the wall of the bore 3 formed pressure chamber 16. The pressure chamber 16 is radially expanded at the level of the pressure shoulder 7, and in the radial extension of the pressure chamber 16 opens a valve body 1 extending inlet channel 18, via which the pressure chamber 16 can be filled with fuel under high pressure.

Am brennraumabgewandten Ende wird die Ventilnadel 5 von einer konstanten oder variablen Schließkraft in Richtung des Ventilsitzes 12 beaufschlagt. Eine entsprechende Vorrichtung ist beispielsweise eine Feder oder eine Vorrichtung, die die Schließkraft hydraulisch erzeugt. Durch eine Längsbewegung der Ventilnadel 5 entgegen der Schließkraft wird ein Spalt zwischen der Ventildichtfläche 10 und dem Ventilsitz 12 aufgesteuert, so dass Kraftstoff aus dem Druckraum 16 den Einspritzöffnungen 14 zufließen kann und von dort in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Die entsprechende Öffnungskraft, die der Schließkraft entgegengerichtet ist, wird hierbei durch die hydraulische Kraft auf Teile der Ventildichtfläche 10 und die Druckschulter 7 erzeugt. Durch einen variablen Druck im Druckraum 16 oder durch eine Änderung der Schließkraft auf die Ventilnadel 5 lässt sich das Verhältnis von Öffnungs- und Schließkraft ändern und so die Ventilnadel 5 in der Bohrung 3 bewegen.At the combustion chamber end remote from the valve needle 5 is acted upon by a constant or variable closing force in the direction of the valve seat 12. A corresponding device is for example a spring or a device which generates the closing force hydraulically. By a longitudinal movement of the valve needle 5 against the closing force, a gap between the valve sealing surface 10 and the valve seat 12 is opened, so that fuel from the pressure chamber 16 can flow into the injection openings 14 and is injected from there into the combustion chamber of the internal combustion engine. The corresponding opening force, which is opposite to the closing force, is hereby generated by the hydraulic force on parts of the valve sealing surface 10 and the pressure shoulder 7. By a variable pressure in the pressure chamber 16 or by a change in the closing force on the valve needle 5, the ratio of opening and closing force can change and thus move the valve needle 5 in the bore 3.

Figur 2 zeigt eine Vergrößerung von Figur 1 im mit A bezeichneten Ausschnitt eines nicht erfindingsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils. Die Ventildichtfläche 10 umfasst eine erste Konusfläche 20 und eine zweite Konusfläche 22, wobei die zweite Konusfläche 22 brennraumzugewandt zur ersten Konusfläche 20 ausgebildet ist. Zwischen der ersten Konusfläche 20 und der zweiten Konusfläche 22 ist eine Ringnut 25 ausgebildet, wobei am Übergang der ersten Konusfläche 20 zur Ringnut 25 eine Dichtkante 27 und am Übergang der Ringnut 25 zur zweiten Konusfläche 22 eine zweite Kante 29 ausgebildet ist. Der Öffnungswinkel α der ersten Konusfläche 20 ist kleiner als der Öffnungswinkel γ des konischen Ventilsitzes 12, so dass zwischen der ersten Konusfläche 20 und dem Ventilsitz 12 ein Differenzwinkel δ1 ausgebildet ist. Der Öffnungswinkel β der zweiten Konusfläche 22 ist größer als der Öffnungswinkel γ des Ventilsitzes 12, so dass zwischen der zweiten Konusfläche 22 und dem Ventilsitz 12 ein Differenzwinkel δ2 ausgebildet ist. Vorzugsweise ist hierbei der Differenzwinkel δ1 kleiner als der Differenzwinkel δ2. Durch diese Ausbildung der konischen Flächen 20, 22 und des konischen Ventilsitzes 12 wirkt die Ventildichtfläche 10 so mit dem Ventilsitz 12 zusammen, dass bei Anlage der Ventilnadel 5 am Ventilsitz 12 die Ventildichtfläche im Bereich der Dichtkante 27 am Ventilsitz 12 aufliegt. Dadurch erhält man in diesem Bereich eine relativ hohe Flächenpressung, was eine sichere Abdichtung des Druckraums 16 bezüglich der Einspritzöffnungen 14 ermöglicht. Die zweite Kante 29 der Ringnut 25 liegt zumindest im Neuzustand des Kraftstoffeinspritzventils nicht am Ventilsitz 12 an, jedoch kann sich dieser Abstand im Verlauf des Betriebes durch entsprechenden Verschleiß verringern und schließlich dazu führen, dass in Schließstellung der Ventilnadel 5 auch die zweite Kante 29 am Ventilsitz 12 aufliegt. An der zweiten Konusfläche 22 und direkt angrenzend an die Ringnut 25 sind Ausnehmungen 35 ausgebildet, die eine hydraulische Verbindung zwischen der Ringnut 25 und dem Raum herstellt, der zwischen der zweiten Konusfläche 22 und dem Ventilsitz 12 gebildet ist.FIG. 2 shows an enlargement of FIG. 1 in the section of a fuel injection valve not according to the invention, designated by A. The valve sealing surface 10 comprises a first conical surface 20 and a second conical surface 22, wherein the second conical surface 22 is formed facing the combustion chamber facing the first conical surface 20. An annular groove 25 is formed between the first conical surface 20 and the second conical surface 22, wherein a sealing edge 27 is formed at the transition of the first conical surface 20 to the annular groove 25 and a second edge 29 at the transition of the annular groove 25 to the second conical surface 22. The opening angle α of the first conical surface 20 is smaller than the opening angle γ of the conical valve seat 12, so that a differential angle δ 1 is formed between the first conical surface 20 and the valve seat 12. The opening angle β of the second cone surface 22 is greater than that Opening angle γ of the valve seat 12, so that between the second conical surface 22 and the valve seat 12, a differential angle δ 2 is formed. In this case, the difference angle δ 1 is preferably smaller than the difference angle δ 2 . As a result of this design of the conical surfaces 20, 22 and of the conical valve seat 12, the valve sealing surface 10 cooperates with the valve seat 12 such that when the valve needle 5 abuts the valve seat 12, the valve sealing surface rests against the valve seat 12 in the region of the sealing edge 27. As a result, a relatively high surface pressure is obtained in this area, which enables a secure sealing of the pressure chamber 16 with respect to the injection openings 14. The second edge 29 of the annular groove 25 is not at least in the new state of the fuel injection valve on the valve seat 12, but this distance can decrease in the course of operation by appropriate wear and eventually cause in the closed position of the valve needle 5 and the second edge 29 on the valve seat 12 rests. On the second conical surface 22 and directly adjacent to the annular groove 25 recesses 35 are formed, which establishes a hydraulic connection between the annular groove 25 and the space formed between the second conical surface 22 and the valve seat 12.

Zu Beginn der Öffnungshubbewegung der Ventilnadel 5 liegt im Druckraum 16 ein hoher Druck an, der die erste Konusfläche 20 beaufschlagt, was einen Teil der Öffnungskraft auf die Ventilnadel 5 bewirkt. Unmittelbar nach dem Abheben der Ventilnadel 5 vom Ventilsitz 12 wird zwischen der Dichtkante 27 und dem Ventilsitz 12 ein Spalt aufgesteuert, durch den Kraftstoff unter hohem Druck aus dem Druckraum 16 in die Ringnut 25 einströmt, die vorher drucklos gewesen ist, so dass dort der Kraftstoffdruck ansteigt. Zwischen der zweiten Kante 29 und dem Ventilsitz 12 ist zwar erst ein geringer Ringspalt aufgesteuert, jedoch ist durch die Ausnehmungen 35 ein weiterer Durchflussquerschnitt vorhanden, so dass der Kraftstoff aus der Ringnut 25 rasch abgeleitet wird und der Druckanstieg dort nur gering ausfällt. Erst bei der weiteren Öffnungshubbewegung, wenn zwischen der Dichtkante 27 und dem Ventilsitz 12 und entsprechend auch zwischen der zweiten Kante 29 und dem Ventilsitz 12 ein relativ großer Spalt aufgesteuert ist, fließt viel Kraftstoff unter hohem Druck aus dem Druckraum 16 den Einspritzöffnungen 14 zu, so dass jetzt auch in der Ringnut 25 ein entsprechend hoher Kraftstoffdruck herrscht. Die strukturierte Fläche 35 spielt zu diesem Zeitpunkt, zu dem die Ventilnadel 5 ihren maximalen Öffnungshub durchfahren hat, für die Strömungsverhältnisse keine entscheidende Rolle mehr. Zu Beginn der Öffnungshubbewegung unterbleibt durch die Ausnehmungen 35 die hydraulische Kraft durch den Druckanstieg in der Ringnut 25, so dass die Öffnungskraft allein durch die hydraulisch wirksame Fläche der ersten Konusfläche 10 bestimmt wird. Der maximale Öffnungshub der Ventilnadel 5 beträgt in der Regel nicht mehr als 0,2 mm.At the beginning of the opening stroke of the valve needle 5 is in the pressure chamber 16 to a high pressure, which acts on the first cone surface 20, which causes a part of the opening force on the valve needle 5. Immediately after lifting the valve needle 5 from the valve seat 12, a gap is opened between the sealing edge 27 and the valve seat 12, flows through the fuel at high pressure from the pressure chamber 16 into the annular groove 25, which was previously depressurized, so that there the fuel pressure increases. Although only a small annular gap is opened up between the second edge 29 and the valve seat 12, however, a further flow cross-section is present through the recesses 35, so that the Fuel from the annular groove 25 is rapidly dissipated and the pressure rise there is low. Only in the further opening stroke, when between the sealing edge 27 and the valve seat 12 and accordingly between the second edge 29 and the valve seat 12, a relatively large gap is opened, much fuel flows under high pressure from the pressure chamber 16 to the injection ports 14, so that now in the annular groove 25, a correspondingly high fuel pressure prevails. The structured surface 35 plays at this time, to which the valve needle 5 has passed its maximum opening stroke, no longer decisive role for the flow conditions. At the beginning of the opening stroke movement, the hydraulic force is prevented by the pressure increases in the annular groove 25 through the recesses 35, so that the opening force is determined solely by the hydraulically effective area of the first conical surface 10. The maximum opening stroke of the valve needle 5 is usually not more than 0.2 mm.

Die Ausnehmungen 35 beim in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiel lassen sich beispielsweise durch Ätzen herstellen oder durch das Einbringen der Ausnehmungen 35 mittels eines Lasers, so dass eine hydraulische Verbindung der Ringnut 25 mit dem brennraumseitig zur Ringnut gelegenen zweiten Abschnitt der zweiten Konusfläche 22 hergestellt wird.The recesses 35 in the exemplary embodiment shown in FIG. 2 can be produced, for example, by etching or by introducing the recesses 35 by means of a laser, so that a hydraulic connection of the annular groove 25 with the second section of the second conical surface 22 located on the combustion chamber side to the annular groove is produced.

In Figur 3 ist derselbe Ausschnitt wie in Figur 2 eines anderen nicht erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Die Ausnehmungen 35 bestehen hier aus einer Vielzahl von Nuten 38, deren brennraumabgewandtes Ende mit der zweiten Kante 29 zusammenfällt und die bis zu einem brennraumseitig zur Ringnut 25 gelegenen Abschnitt der zweiten Konusfläche 22 reichen. Durch die Nuten 38 wird bei einer entsprechenden Tiefe ein ausreichender Querschnitt zur Verfügung gestellt, der zu einer hydraulischen Entlastung der Ringnut 25 im Teilhubbereich führt.FIG. 3 shows the same detail as in FIG. 2 of another fuel injection valve not according to the invention. The recesses 35 here consist of a multiplicity of grooves 38, the end facing away from the combustion chamber coinciding with the second edge 29 and which extend to a section of the second conical surface 22 which is situated in the direction of the annular groove 25 on the combustion chamber side. By the grooves 38, a sufficient cross-section is provided at a corresponding depth, which leads to a hydraulic relief of the annular groove 25 in Teilhubbereich.

Wie weit die Nuten 38 auf der zweiten Konusfläche 22 in Richtung des Brennraums reichen, bestimmt sich durch den Differenzwinkel δ2 und die Lage der Einspritzöffnungen 14. Hier reichen die Nuten 38 soweit, dass sie über die Einspritzöffnungen 11 hinausgehen. Die Nuten 38 sind vorzugsweise mikrostrukturiert hergestellt, das heißt, dass sie eine Tiefe von vorzugsweise weniger als 50 µm aufweisen. Die Breite der Nuten 38, die in Figur 4a nochmals in einem Querschnitt der Ventilnadel 5 dargestellt sind, beträgt vorzugsweise 5 µm bis 50 µm. Um möglichst wenig Material von der zweiten Kante 29 durch die Ausbildung der Nuten 38 zu entfernen und damit die Fläche zu verringern, mit der die Ventilnadel 5 im Bereich der zweiten Kante 29 am Ventilsitz 12 aufliegt, können die Nuten 38 mit einem Verhältnis von Breite b zu Tiefe t hergestellt werden, bei der die Tiefe t das ein- bis zehn-fache der Breite b beträgt. Hierdurch erreicht man eine minimale Reduzierung der Fläche im Bereich der zweiten Kante 29 unter Beibehaltung des Durchflussquerschnitts, der ausreichend ist, den Druckanstieg in der Ringnut 25 im Teilhubbereich zu unterbinden. Neben einem rechteckigen Querschnitt, wie es Figur 4a zeigt, ist es beispielsweise auch möglich, die Nuten 38 mit einem im wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt herzustellen, wie es Figur 4b zeigt. Je nach verwendeter Herstellungsmethode ist im allgemeinen ein bestimmter Querschnitt leichter herstellbar als ein anderer, so dass der für den Herstellungsprozess jeweils günstigste ausgewählt werden kann.The extent of the grooves 38 on the second conical surface 22 in the direction of the combustion chamber is determined by the difference angle δ 2 and the position of the injection openings 14. Here, the grooves 38 extend so far that they extend beyond the injection openings 11. The grooves 38 are preferably made microstructured, that is to say that they have a depth of preferably less than 50 μm. The width of the grooves 38, which are again shown in Figure 4a in a cross section of the valve needle 5, is preferably 5 microns to 50 microns. In order to remove as little material from the second edge 29 by the formation of the grooves 38 and thus to reduce the area with which the valve needle 5 rests in the region of the second edge 29 on the valve seat 12, the grooves 38 with a ratio of width b to depth t, where the depth t is one to ten times the width b. This achieves a minimum reduction of the area in the region of the second edge 29, while maintaining the flow cross-section, which is sufficient to prevent the pressure increase in the annular groove 25 in Teilhubbereich. In addition to a rectangular cross section, as shown in FIG. 4a, it is also possible, for example, to produce the grooves 38 with a substantially semicircular cross section, as shown in FIG. 4b. Depending on the production method used, a certain cross section is generally easier to produce than another, so that the most favorable for the production process can be selected in each case.

Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei derselbe Ausschnitt wie in Figur 3 dargestellt ist. Das brennraumabgewandte Ende der Nuten 38 liegt hier innerhalb der Ringnut 25, und die Nuten 38 verlaufen entlang der Mantellinien der zweiten Konusfläche 22. Die Ausbildung derartiger Nuten 38 ist insofern vorteilhaft, als es fertigungstechnisch schwierig ist, das brennraumabgewandte Ende der Nuten 38 so auszubilden, dass es genau mit der zweiten Kante 29 zusammenfällt. Durch die Ausbildung des brennraumseitigen Endes der Nuten 38 näherungsweise in der Mitte der Ringnut 25, wobei die Nuten 38 über die zweite Kante 29 hinweglaufen, ist eine problemlose Fertigung der Nuten 38 gewährleistet.Figure 5 shows an embodiment of the invention, wherein the same section as shown in Figure 3 is shown. The combustion chamber facing away from the end of the grooves 38 is here within the annular groove 25, and the grooves 38 extend along the generatrices of the second cone surface 22. The formation of such grooves 38 is advantageous in that it is difficult manufacturing technology, the combustion chamber facing away from the grooves 38 so that it coincides exactly with the second edge 29. Due to the design of the combustion chamber end of the grooves 38 approximately in the middle of the annular groove 25, wherein the grooves 38 pass over the second edge 29, a trouble-free production of the grooves 38 is ensured.

Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei derselbe Ausschnitt wie in Figur 3 gezeigt ist. Die linke Hälfte der Figur 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Nuten 38 geschwungen C- oder S-förmige ausgebildet sind. Eine solche Form der Nuten 38 ist insofern vorteilhaft, als sich beim Herstellungsprozess mittels eines Lasers der Laserstrahl bei ruhender Ventilnadel 5 entlang der Mantellinien der zweiten Konusfläche 22 bewegt. Zur Ausbildung von geraden Nuten 38 muss folglich die Ventilnadel 5 ruhig gehalten werden, solange der Laserstrahl 5 die Nut 38 einbringt. Dieser Herstellungsprozess lässt sich beschleunigen, wenn die Ventilnadel 5 kontinuierlich gedreht wird und der Laser hierbei seine Bewegung vollführt, was eine Beschleunigung des Herstellungsvorgangs ermöglicht. Die so entstehenden Nuten 38 sind gebogen, erfüllen aber genauso ihren Zweck, den Druckanstieg in der Ringnut 25 zu verhindern. Die rechte Hälfte der Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem die Nuten 38 abwechselnd eine unterschiedliche Länge aufweisen. Da die Drosselung im wesentlichen an der zweiten Kante 29 und im unmittelbaren Bereich der zweiten Konusfläche 22 verhindert werden soll, ist ein großer Querschnitt der Nuten 38 in diesem Bereich erforderlich. In den brennraumnäher liegenden Abschnitten der zweiten Konusfläche 22 ist eine Entlastung durch die Nuten 38 nicht mehr in dem Maße möglich, so dass hier wenige Nuten 38 genügen.FIG. 6 shows a further exemplary embodiment, wherein the same section is shown as in FIG. The left half of Figure 6 shows an embodiment in which the grooves 38 are curved C- or S-shaped. Such a shape of the grooves 38 is advantageous in that, in the manufacturing process by means of a laser, the laser beam moves when the valve needle 5 is stationary along the generatrices of the second cone surface 22. To form straight grooves 38, therefore, the valve needle 5 must be kept quiet as long as the laser beam 5 introduces the groove 38. This manufacturing process can be accelerated if the valve needle 5 is rotated continuously and the laser thereby performs its movement, which enables an acceleration of the manufacturing process. The resulting grooves 38 are bent, but also serve their purpose to prevent the pressure increase in the annular groove 25. The right half of Figure 6 shows another embodiment in which the grooves 38 alternately have a different length. Since the throttling is to be prevented substantially at the second edge 29 and in the immediate region of the second conical surface 22, a large cross-section of the grooves 38 in this area is required. In the combustion chamber nearer lying portions of the second conical surface 22 a relief through the grooves 38 is no longer possible to the extent, so that here few grooves 38 are sufficient.

In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei wiederum derselbe Ausschnitt wie in Figur 3 dargestellt ist. Die linke Hälfte der Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Nuten 38 eine konstante Breite aufweisen und bis zum brennraumseitigen Ende, d.h. bis zur Endfläche 32 reichen. Je nach Lage der Einspritzöffnungen 14 und der Größe des Differenzwinkels δ2 bietet eine solche Ausführung eine bessere Entdrosselung der Ringnut 25. Die rechte Hälfte der Figur 7 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel dar, bei dem die Nuten 38 eine nicht konstante Breite aufweisen. Am brennraumabgewandten Ende, also im Bereich der Ringnut 25 und der zweiten Kante 29, ist eine größere Breite vorhanden als am brennraumseitigen Ende der Nuten 38, was eine gute Entdrosselung der Ringnut 25 sicherstellt. Alternativ dazu kann es auch vorgesehen sein, dass die Nuten 38 eine nicht konstante Tiefe aufweisen, wobei sich die größte Tiefe im Bereich der Ringnut 25 bzw. an der zweiten Kante 29 befindet und sich die Tiefe der Nuten 38 zu ihrem brennraumseitigen Ende hin kontinuierlich verringert.FIG. 7 shows a further exemplary embodiment, again showing the same detail as in FIG is. The left half of Figure 7 shows an embodiment in which the grooves 38 have a constant width and to the combustion chamber end, ie, extend to the end surface 32. Depending on the position of the injection openings 14 and the size of the difference angle δ 2 , such an embodiment offers better dethrottling of the annular groove 25. The right half of FIG. 7 represents a further embodiment in which the grooves 38 have a non-constant width. At the end facing away from the combustion chamber, ie in the region of the annular groove 25 and the second edge 29, a greater width is present than at the combustion chamber end of the grooves 38, which ensures good Entdrosselung the annular groove 25. Alternatively, it can also be provided that the grooves 38 have a non-constant depth, wherein the greatest depth is in the region of the annular groove 25 and on the second edge 29 and the depth of the grooves 38 decreases continuously towards its combustion chamber end ,

In Figur 8 ist ein weiteres nicht erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil dargestellt, wobei die Ausnehmungen 35 als Flächenanschliffe 37 ausgebildet sind. Figur 8a zeigt eine Draufsicht der Ventilnadel 5, bei dem die Anordnung der Flächenanschliffe 37 deutlich wird. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind vier Flächenanschliffe 37 auf der zweiten Konusfläche 22 angeordnet, die von der Ringnut 25 bis zur Stirnfläche 32 reichen und für die hydraulische Verbindung sorgen. Die Tiefe der Flächenanschliffe 37 kann variiert werden, wobei sich je nach Größe der Flächenanschliffe 37 der tragende Teil der zweiten Konusfläche 22 ändert, also der Teil, mit dem die zweite Konusfläche 22 auf dem Ventilsitz 12 aufliegt. Die Anzahl der Flächenanschliffe 37 kann frei gewählt werden, jedoch werden vorteilhafterweise wenigstens zwei Flächenanschliffe 37 vorgesehen sein, die gleichmäßig über den Umfang der zweiten Konusfläche 22 verteilt angeordnet sind, um eine gleichmäßige Verteilung der Anpresskräfte der Ventilnadel 5 auf dem Ventilsitz 12 zu erreichen.FIG. 8 shows a further fuel injection valve not according to the invention, wherein the recesses 35 are designed as Flächenanschliffe 37. FIG. 8 a shows a top view of the valve needle 5, in which the arrangement of the surface contours 37 becomes clear. In this embodiment, four Flächenanschliffe 37 are arranged on the second cone surface 22, ranging from the annular groove 25 to the end face 32 and provide the hydraulic connection. The depth of the Flächenanschliffe 37 can be varied, depending on the size of the Flächenanschliffe 37, the supporting part of the second cone surface 22 changes, so the part with which the second cone surface 22 rests on the valve seat 12. The number of Flächenanschliffe 37 can be chosen freely, but advantageously at least two Flächenanschliffe 37 may be provided which are arranged distributed uniformly over the circumference of the second cone surface 22 to a uniform To achieve distribution of the contact forces of the valve needle 5 on the valve seat 12.

In Figur 9 ist ein weiteres nicht erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil dargestellt, wobei der Ventilkörper 1 im Bereich des Ventilsitzes 12 verschieden zu den vorher gezeigten Ausführungsbeispielen ausgebildet ist. An den konischen Ventilsitz 12 schließt sich brennraumseitig ein Sackvolumen 40 an, wobei am Übergang des konischen Ventilsitzes 12 zum Sackvolumen 40 eine Übergangskante 42 ausgebildet ist. Die Nuten 38 sind so weit in Richtung des Sackvolumens 40 geführt, dass ihr Ende wenigstens bis zur Übergangskante 42 reicht. Neben der Entdrosselung der Ringnut 25 im Teilhubbereich haben die Nuten 38 hier die Wirkung, dass auch die Drosselung beim Einlauf in das Sackvolumen 40 im Bereich der Übergangskante 42 entdrosselt wird. Dadurch strömt der Kraftstoff bei voll geöffneter Ventilnadel 5 mit geringeren Verlusten in das Sackvolumen 40, so dass eine Einspritzung mit höheren Drücken durch die vom Sackvolumen 40 abführenden Einspritzöffnungen 14 erfolgt.FIG. 9 shows a further fuel injection valve not according to the invention, wherein the valve body 1 is formed in the region of the valve seat 12 differently from the previously shown exemplary embodiments. At the conical valve seat 12, a bag volume 40 connects to the combustion chamber side, wherein at the transition of the conical valve seat 12 to the bag volume 40, a transition edge 42 is formed. The grooves 38 are guided so far in the direction of the bag volume 40 that their end extends at least to the transition edge 42. In addition to the Entdrosselung the annular groove 25 in Teilhubbereich the grooves 38 here have the effect that the throttling at the inlet into the bag volume 40 in the region of the transition edge 42 is de-throttled. As a result, when the valve needle 5 is fully open, the fuel flows into the bag volume 40 with lower losses, so that injection takes place at higher pressures through the injection openings 14 discharging from the bag volume 40.

Die Anzahl der über den Umfang der Ventilnadel 5 angeordneten Nuten 38 bemisst sich nach dem gewünschten Querschnitt. Als vorteilhaft hat sich hierbei erwiesen, wenigstens acht Nuten über den Umfang der zweiten Konusfläche 22 verteilt auszubilden. Es kann aber auch vorgesehen sein, deutlich mehr Nuten 38 auszubilden und diese dafür mit einer entsprechend geringeren Tiefe auszubilden.The number of grooves 38 arranged over the circumference of the valve needle 5 is dimensioned according to the desired cross section. It has proven to be advantageous in this case to form at least eight grooves distributed over the circumference of the second conical surface 22. However, it can also be provided to form significantly more grooves 38 and to form them with a correspondingly smaller depth.

Figur 10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Kraftstoffeinspritzventils. Die Ventilnadel 5 weist hierbei keine Ausnehmungen auf der Ventildichtfläche 10 auf, statt dessen sind Ausnehmungen 35 auf dem Ventilsitz 12 ausgebildet. Die Ausnehmungen 35 sind hier als Nuten 38 ausgebildet, deren brennraumabgewandtes Ende auf Höhe der Ringnut 25 liegt und die bis zu einem brennraumseitig zur Ringnut 25 gelegenen Abschnitt des Ventilsitzes 12 reichen. Die Nuten 38 sind hier so ausgebildet, dass sie die Einspritzöffnungen 11, die vom Ventilsitz 12 ausgehen, nicht schneiden. Figur 11 zeigt einen Querschnitt durch Figur 10 entlang der Linie B-B, wobei die Ventilnadel 5 hier weggelassen wurde. Es sind die Nuten 38 erkennbar, die abwechselnd mit den Einspritzöffnungen 11 über den Ventilsitz 12 verteilt angeordnet sind. Hier sind exemplarisch jeweils drei Einspritzöffnungen 11 und Nuten 38 gezeigt, jedoch kann auch jede andere Anzahl vorgesehen sein. Durch diese Ausbildung der Nuten 38 werden die Einlaufverhältnisse der Einspritzöffnungen 11 gegenüber den bekannten Kraftstoffeinspritzventilen nicht verändert, so dass hier keine neue Abstimmung vorgenommen werden muss.FIG. 10 shows a further exemplary embodiment of a fuel injection valve. The valve needle 5 in this case has no recesses on the valve sealing surface 10, instead recesses 35 are formed on the valve seat 12. The recesses 35 are formed here as grooves 38, the combustion chamber opposite end is at the level of the annular groove 25 and located up to a combustion chamber side to the annular groove 25 Section of the valve seat 12 range. The grooves 38 are here formed so that they do not intersect the injection openings 11, which emanate from the valve seat 12. FIG. 11 shows a cross section through FIG. 10 along the line BB, the valve needle 5 being omitted here. The grooves 38 can be seen, which are arranged alternately distributed with the injection openings 11 via the valve seat 12. In each case three injection openings 11 and grooves 38 are shown here by way of example, but any other number may be provided. As a result of this design of the grooves 38, the inlet conditions of the injection openings 11 are not changed with respect to the known fuel injection valves, so that no new tuning has to be carried out here.

In Figur 12 ist dieselbe Ansicht wie in Figur 10 eines weiteren Ausführungsbeispiels dargestellt, wobei die Nuten 38 hier nicht zwischen den Einspritzöffnungen 11 verlaufen, sondern über diese hinweg. Dies bringt einen weiteren Vorteil mit sich: Aufgrund einer leichten Fehlstellung der Ventilnadel 5 kann es beim Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils vorkommen, dass die Ventilnadel 5 leicht desachsiert ist und dadurch den Zulauf von Kraftstoff zu einer oder mehrerer Einspritzöffnungen 11 behindert, während der Spalt zwischen Ventildichtfläche 10 und Ventilsitz 12 bei den übrigen Einspritzöffnungen 11 zu groß ist. Die Folge ist eine ungleichmäßige Einspritzung und damit eine ungleichmäßige Kraftstoffverteilung im Brennraum. Durch die Anordnung der Nuten 38 wird jeder Einspritzöffnung 11 gezielt Kraftstoff zu geführt, so dass eine Desachsierung der Ventilnadel 5 ohne wesentliche Wirkung auf die Mengenverteilung des Kraftstoffs zwischen den Einspritzöffnungen 11 bleibt. Figur 13 zeigt eine perspektivische Ansicht des Ventilkörpers 1 ohne Ventilnadel 5, so dass der Verlauf der Nuten 38 auf dem Ventilsitz 12 besser ersichtlich ist.FIG. 12 shows the same view as in FIG. 10 of a further exemplary embodiment, wherein the grooves 38 here do not run between the injection openings 11, but over them. This brings a further advantage: due to a slight misalignment of the valve needle 5, it may happen during operation of the fuel injection valve that the valve needle 5 is slightly de-axed, thereby hindering the supply of fuel to one or more injection ports 11, while the gap between the valve sealing surface 10th and valve seat 12 is too large at the remaining injection openings 11. The result is an uneven injection and thus an uneven distribution of fuel in the combustion chamber. The arrangement of the grooves 38 of each injection port 11 targeted to fuel out, so that a desalination of the valve needle 5 without significant effect on the quantitative distribution of the fuel between the injection ports 11 remains. FIG. 13 shows a perspective view of the valve body 1 without valve needle 5, so that the course of the grooves 38 on the valve seat 12 can be better seen.

In Figur 14 ist dieselbe Ansicht wie in Figur 9 gezeigt, also ein Kraftstoffeinspritzventil, bei dem sich an den Ventilsitz ein Sackvolumen 40 anschließt. Die Ausnehmungen 35 sind hier ebenfalls als Nuten 38 im Ventilsitz 12 ausgebildet, die bis zur Übergangskante 42 des konischen Ventilsitzes 12 zum Sackvolumen 40 reichen. Dies hat auch hier zusätzlich die Wirkung, dass die Drosselung des Kraftstoffstroms an der Übergangskante 42 beim Einfließen in das Sackvolumen 40 gemindert wird.FIG. 14 shows the same view as in FIG. 9, that is to say a fuel injection valve in which a bag volume 40 adjoins the valve seat. The recesses 35 are also formed here as grooves 38 in the valve seat 12, which extend to the transition edge 42 of the conical valve seat 12 to the bag volume 40. This also has the additional effect that the throttling of the fuel flow at the transition edge 42 when flowing into the bag volume 40 is reduced.

Es kann auch vorgesehen sein, dass sowohl an der Ventildichtfläche 10 als auch am Ventilsitz 12 Ausnehmungen 35 ausgebildet sind, die eine entsprechende hydraulische Entlastung der Ringnut 25 im Teilhubbereich bewirken. Es sind dabei beliebige Kombinationen der in den in den Figuren 2 bis 8 gezeigten Ausführungsbeispielen mit denen der Figuren 9 bsi 13 möglich. Der gesamte Durchflussquerschnitt kann so auf die Ausnehmungen 35 an diesen Flächen aufgeteilt werden, was eine geringere Tiefe der einzelnen Ausnehmungen 35 bei gleichem Durchflussquerschnitt ermöglicht.It may also be provided that 12 recesses 35 are formed both on the valve sealing surface 10 and the valve seat, which cause a corresponding hydraulic relief of the annular groove 25 in Teilhubbereich. Any combinations of the embodiments shown in FIGS. 2 to 8 with those of FIGS. 9 through 13 are possible. The entire flow cross-section can be divided on the recesses 35 on these surfaces, which allows a smaller depth of the individual recesses 35 at the same flow cross-section.

Die Ausnehmungen 35 lassen sich besonders vorteilhaft mittels eines Lasers herstellen. Mit diesem kann sowohl eine rauhe Fläche, wie es Figur 2 zeigt, ausgebildet werden, als auch beliebige Formen und Tiefen der Nuten 38.The recesses 35 can be produced particularly advantageously by means of a laser. With this, both a rough surface, as shown in FIG. 2, can be formed, as well as arbitrary shapes and depths of the grooves 38.

Claims (18)

  1. Fuel injection valve for internal combustion engines having a valve body (1), in which a hole (3) is formed which is delimited at its combustion-chamber-side end by a conical valve seat (12), and having a piston-shaped valve needle (5) which is arranged longitudinally displaceably in the hole (3) and which has a valve sealing face (10) at its combustion-chamber-side end, which valve sealing face (10) has two conical faces (20; 22), the second conical face (22) being arranged on the combustion-chamber side with respect to the first conical face (20), and an annular groove (25) extending between the conical faces (20; 22), the edge which faces away from the combustion chamber of the said annular groove (25) acting as a sealing edge (27) when the valve sealing face (10) is in contact with the valve seat (12), characterized in that a multiplicity of grooves (38) are formed on the valve sealing face (10), the grooves (38) connecting the annular groove (25) hydraulically to a section of the second conical face (22) which lies on the combustion-chamber side with respect to the annular groove (25), and that end of the grooves (38) which faces away from the combustion chamber lying within the annular groove (25).
  2. Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that a pocket volume (40), from which at least one injection opening (11) leads, adjoins the valve sealing face (10) on the combustion-chamber side, the grooves (38) extending at least as far as the transition edge (42) between the pocket volume (40) and the valve seat (12).
  3. Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that all the grooves (38) begin in the same radial plane of the valve needle (5) and lead from there in the direction of the combustion chamber.
  4. Fuel injection valve according to Claim 3, characterized in that the grooves (38) have different lengths.
  5. Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the grooves (38) go beyond the injection openings (11).
  6. Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the grooves (38) are microgrooves, the depth (t) of which is less than 50 µm.
  7. Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the grooves (38) have a width (b) of from 5 µm to 50 µm.
  8. Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the grooves (38) are of straight configuration and extend along the generating lines of the second conical face (22).
  9. Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the grooves (38) are straight and are inclined with respect to the generating lines of the second conical face (22).
  10. Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the depth (t) of the grooves (38) is from one time to ten times their width (b).
  11. Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the width (b) of the grooves (38) is reduced from its end which faces away from the combustion chamber towards the combustion chamber.
  12. Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the grooves (38) are curved in an S-shape.
  13. Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the grooves (38) reach as far as the combustion-chamber-side end of the valve needle (5).
  14. Fuel injection valve for internal combustion engines having a valve body (1), in which a hole (3) is formed which is delimited at its combustion-chamber-side end by a conical valve seat (12), and having a piston-shaped valve needle (5) which is arranged longitudinally displaceably in the hole (3) and which has a valve sealing face (10) at its combustion-chamber-side end, which valve sealing face (10) has two conical faces (20; 22), the second conical face (22) being arranged on the combustion-chamber side with respect to the first conical face (20), and an annular groove (25) extending between the conical faces (20; 22), the edge which faces away from the combustion chamber of the said annular groove (25) acting as a sealing edge (27) when the valve sealing face (10) is in contact with the valve seat (12), characterized in that recesses (35) which connect the annular groove (25) hydraulically to a section of the valve seat (12) which lies on the combustion-chamber side with respect to the annular groove (25) are formed on the valve seat (12), the recesses (35) being formed as straight grooves (38) and reaching as far as the level of these injection openings (11).
  15. Fuel injection valve according to Claim 14, characterized in that the grooves (38) extend between the injection openings (11).
  16. Fuel injection valve according to Claim 14, characterized in that the grooves (38) extend beyond the injection openings (11).
  17. Fuel injection valve according to Claim 14, characterized in that a pocket volume (49), from which a plurality of injection openings (11) lead, adjoins the valve seat (12) on the combustion-chamber side, grooves (38) being formed in the valve seat (12) which reach from the annular groove (25) as far as the transition edge (42) of the valve seat (12) with respect to the pocket volume (40).
  18. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the grooves (38) are manufactured with a laser process.
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