EP1576283A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines - Google Patents

Fuel injection valve for internal combustion engines

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Publication number
EP1576283A1
EP1576283A1 EP03813515A EP03813515A EP1576283A1 EP 1576283 A1 EP1576283 A1 EP 1576283A1 EP 03813515 A EP03813515 A EP 03813515A EP 03813515 A EP03813515 A EP 03813515A EP 1576283 A1 EP1576283 A1 EP 1576283A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
needle
valve seat
pressure
fuel injection
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.)
Withdrawn
Application number
EP03813515A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas KÜGLER
Jochen Mertens
Hasiman ÜSKÜDAR
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 EP1576283A1 publication Critical patent/EP1576283A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
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    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
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    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
    • F02M45/08—Injectors peculiar thereto
    • F02M45/086—Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M2200/30—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped
    • F02M2200/304—Fuel-injection apparatus having mechanical parts, the movement of which is damped using hydraulic means
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/46—Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection valve for internal combustion engines, as is known, for example, from Offenlegungsschrift DE (normal valve) AI.
  • a fuel injection valve comprises a valve body, in which a piston-shaped valve needle is arranged to be longitudinally displaceable in a bore.
  • a pressure chamber is formed between the valve needle and the wall of the bore, which can be filled with fuel under high pressure.
  • the bore is delimited at its combustion chamber end by a valve seat, from which several injection openings extend.
  • valve needle The movement of the valve needle between the opening and closing position takes place here by two opposing forces: on the one hand by a closing force that acts on the valve needle in the direction of the valve seat, and on the other hand by an opening force that is generated hydraulically.
  • the valve needle has at least one pressure surface, which is preferably formed by a shoulder encircling the valve needle and is acted upon by the fuel in the pressure chamber.
  • the valve needle either moves into contact with the valve seat or lifts off from it. In modern internal combustion engines, it is very important that the actual injection timing exactly coincides with the timing predetermined by the control.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that fluctuations in the injection timing are reduced, which are caused by pressure fluctuations in the pressure chamber.
  • a pressure surface is formed on the valve needle, which can be connected to the pressure chamber via a throttle point when the valve needle rests on the valve seat. Occurring pressure fluctuations are damped, so that the fuel pressure that acts effectively on the pressure surface has significantly lower pressure fluctuations than the pressure in the pressure chamber.
  • the point in time at which the valve needle lifts off the valve seat due to the hydraulic pressure on the pressure surface can thus be determined precisely, so that the injection begins at the optimum point in time.
  • the throttle point is opened when the valve needle is lifted off the valve seat.
  • the printing area is now acted upon by the full fuel pressure of the pressure chamber, so that the valve needle can be opened quickly.
  • the throttle point is formed by an annular gap between the valve seat and the valve needle.
  • the throttling point is opened quickly when the valve needle is lifted off the valve seat, and the strength of the throttling can be easily adjusted through the width of the annular gap.
  • the throttling effect depends not only on the design of the throttling point, but also on the volume of the space which is connected to the pressure chamber by the throttling point and which limits the pressure area of the valve needle.
  • the damping effect at the throttle point can be influenced via the depth and design of the annular groove.
  • the annular groove can also be formed so deep that a circumferential lip is formed on its outer edge, between which and the valve seat the throttle point is formed.
  • the pressure surface is formed as part of the valve sealing surface.
  • an annular groove is formed in the valve seat, between its radially outer edge and the pressure surface on the valve sealing surface the throttle gap is formed.
  • the valve needle can remain unchanged here compared to the valve needles otherwise used.
  • the valve needle is arranged in a hollow needle, which also interacts with the valve seat and, when in contact with the valve seat, interrupts the connection of the valve needle to the pressure chamber.
  • a hollow needle is used to control at least one further injection channel that extends from the valve seat.
  • an additional, second pressure surface is arranged on the valve needle, which is surrounded by a hollow needle, and is designed to face away from the valve seat to the pressure surface.
  • This second pressure surface is connected to the pressure chamber via an annular gap which is formed between the valve needle and the hollow needle and which forms a second throttle point.
  • the additional pressure area on the valve needle allows the hydraulic opening force to be divided between the pressure area and the second pressure area, which opens up a greater scope for design.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through an inventive
  • Fuel injection valve, Figure 2 is an enlarged view of the section designated by II of Figure 1, Figure 3 the same section as Figure 2 of another
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a further fuel injection valve according to the invention
  • FIG. 5 shows an enlarged view of the section of FIG. 4 designated by V
  • FIG. 6 shows an enlarged view of the section of FIG. 5 labeled VI. Description of the embodiment
  • a valve body 1 has a bore 2 which is delimited at its combustion chamber end by a conical valve seat 11. At least one, but usually a plurality of injection channels 14 emanate from the valve seat 11, which open into the combustion chamber of the internal combustion engine when the fuel injection valve is in the installed position.
  • a piston-shaped valve needle 7 is arranged to be longitudinally displaceable and is sealingly guided in a guide section 102 of the bore 2.
  • the valve needle 7 tapers towards the valve seat 11 to form a pressure shoulder 9 to a tapered section and merges at its end facing the valve seat 11 into a valve sealing surface 12 which is essentially conical.
  • a pressure chamber 5 is formed between the guide section 102 and the valve seat 11, which can be filled with fuel under high pressure via an inlet channel, not shown in the drawing and running in the valve body 1.
  • valve needle 7 interacts with the valve seat 11 in such a way that a valve is formed by which the pressure chamber 5 is connected to or separated from the injection channels 14.
  • the movement of the valve needle 7 takes place through the equilibrium of two forces: on the one hand, a closing force F acts on the end of the valve needle 7 facing away from the valve seat 11, which is directed in the direction of the valve seat 11 and presses the valve needle 7 against it. Due to the closing force, the valve needle 7 remains in its closed position in the absence of additional forces, thus closing the injection channels 14.
  • the closing force is directed against an opening force which is caused by the hydraulic force in the pressure chamber 5 fuel is generated on the valve needle 7.
  • the ratio of the two forces can be achieved either via the fuel pressure in the pressure chamber 5 and / or via a change in the closing force. Depending on which force prevails, the valve needle 7 slides into its closed or open position.
  • FIG. 2 shows an enlargement of the section from FIG. 1, designated II.
  • annular groove 20 is formed which surrounds the valve needle 7 over its entire circumference.
  • the annular groove 20 is delimited on the one hand by the first ring edge 22 and on the other hand by the second ring edge 24.
  • a throttle point 26 is formed, via which the annular space, which is delimited by the annular groove 20 and the valve seat 11 , is connected to the pressure chamber 5.
  • the annular groove 20 forms a pressure surface 30 which, in addition to the pressure shoulder 9, causes an opening force on the valve needle 7 when the pressure is applied accordingly.
  • the pressure surface 30 can have a larger or smaller hydraulically effective surface than the pressure shoulder 9. In any case, the closing force is dimensioned such that the pressure application of both the pressure shoulder 9 and the pressure surface 30 is necessary to move the valve needle 7 against the closing force is. If the valve needle 7 lifts off the valve seat 11, the throttle point 11 is opened and the fuel can flow from the pressure chamber 5 past the pressure surface 30 unhindered to the injection channels 14.
  • the functioning of the throttle point 26 is as follows: During the injection, fuel flows through the pressure chamber 5 in the direction of the injection channels between the valve sealing surface 12 and the valve seat 11 and becomes finally injected into the combustion chamber through the injection channels 14. By closing the fuel injection valve when the injection has ended, that is to say by placing the valve needle 7 on the valve seat 11, the fuel in motion in the pressure chamber 5 is braked abruptly. The kinetic energy of the fuel is converted into compression work, so that pressure oscillations form in the pressure chamber 5. By the beginning of the next injection, these pressure fluctuations may not have subsided, so that the pressure on the pressure surface 30 oscillates and there is no defined opening force on the valve needle 7.
  • the opening time of the valve needle 7 also fluctuates, and thus the start of the injection, since this is reached when the opening force exceeds the closing force.
  • the throttling point 26, transfers the pressure vibrations in the pressure chamber 5 only in a damped manner into the annular groove 20, so that a relatively constant pressure with only damped pressure vibrations prevails on the pressure surface 30.
  • This enables a precisely defined opening force on the valve needle 7, which thereby opens exactly at the calculated point in time, which is essential in particular in modern, high-speed internal combustion engines in order to enable low-noise and pollutant-free combustion.
  • the extent of the damping can be adjusted via the size of the throttle point 26 or the depth of the annular groove 20.
  • FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the fuel injection valve according to the invention.
  • the pressure surface 30 is here formed as part of the valve sealing surface 12, the pressure surface 30 extending between the first ring edge 22, which is formed at the transition of the valve sealing surface 12 to the tapered section of the valve needle 7, and the line shown in broken lines in the drawing.
  • the dashed line here indicates the edge on the combustion chamber side a seat ring groove 28, which is formed in the valve seat 11.
  • the throttle point 26 is formed, which functions in the same way as the throttle point 26 of the exemplary embodiment shown in FIG. As soon as the valve needle 7 lifts off the valve seat 11, the throttle point 26 is opened and the fuel can flow unhindered between the valve sealing surface 12 and the valve seat 11 through the injection channels 14.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section through a further fuel injection valve according to the invention.
  • the structure of the valve body 1 and the bore 2 is essentially identical to the fuel injector shown in FIG. 1.
  • a further valve needle in the form of a hollow needle 8 is formed in the bore 2, in which the valve needle 7 is guided in the hollow needle 8 in a first guide region 35 on the combustion chamber side and in a second guide region 36 facing away from the combustion chamber.
  • An undercut is provided on the valve needle 7 between these guide regions 35, 36, so that the valve needle 7 is not guided in the hollow needle 8 here.
  • Both the valve needle 7 and the hollow needle 8 are at least temporarily acted upon by a closing force in the direction of the valve seat 11, the closing forces being applied to the end of the hollow needle 8 and the valve needle 7 facing away from the valve seat 11, for example by spring force or hydraulic forces.
  • two rows of injection channels are formed, each of which consist of a plurality of injection channels 14 and are arranged distributed over the circumference of the valve body 1. They form a first row of injection channels 114 and a second row of injection channels 214, the first row of injection channels 114 being arranged upstream of the second row of injection channels 214.
  • the hollow needle 8 cooperates with its outer valve sealing surface 16 with the valve seat 11, so that a valve is formed which controls the connection between the first injection channel row 114 and the pressure chamber 5 formed between the hollow needle 8 and the wall of the bore 2.
  • a valve is formed by the valve sealing surface 12 of the valve needle 7 and the valve seat 11, which opens and closes the connection between the pressure chamber 5 and the second row of injection channels 214, this second valve only becoming effective when the hollow needle 8 is connected to the pressure chamber 5 has already opened.
  • FIG. 5 the section of FIG. 4 labeled V is shown enlarged again.
  • the outer valve sealing surface 16 of the hollow needle 8 has two conical surfaces, at the transition of which a sealing edge 18 is formed, so that when the hollow needle rests on the valve seat 11, a high surface pressure occurs in this area and thus a secure seal is ensured at this point, even if there is a very high pressure in the pressure chamber 5.
  • a part of the outer valve sealing surface 16 of the hollow needle 8 is acted upon by the fuel pressure of the pressure chamber 5, so that this results in an opening force on the hollow needle 8 which is opposite to the closing force.
  • the valve needle 7 has an annular groove 20, as is also present in the injection valve shown in FIG. 2.
  • the pressure surface 30 is formed in the annular groove 20, the pressurization of which causes an opening force on the valve needle 7.
  • a second pressure surface 32 is formed on the valve needle 7 as a further, hydraulically active surface, which is formed by a shoulder in the valve needle 7 which directly adjoins the first guide section 35 of the valve needle 7.
  • the second printing surface 32 is by a Annular gap, which is formed between the valve needle 7 and the hollow needle 8, can be connected to the pressure chamber 5, this annular gap forming a second throttle point 34.
  • Both the pressure surface 30 and the second pressure surface 32 can thus be connected to the pressure chamber 5 via throttling points 26, 32.
  • the fuel flow to the second injection channel row 214 is opened in the manner already described above.
  • FIG. 6, is an enlargement of the section designated VI in FIG.
  • the fuel injection valve shown in FIGS. 4, 5 and 6 operates as follows: An increased fuel pressure in the pressure chamber 5 and / or a reduction in the closing force on the hollow needle 8 results in a hydraulic opening force on the pressure shoulder 9 and on the part the outer valve sealing surface 16, which is acted upon by the fuel of the pressure chamber 5. The hollow needle 8 then lifts off the valve seat 11 and fuel flows from the pressure chamber 5 to the outer row of injection channels 114, through which the fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • valve needle 7 By lifting the hollow needle 8 from the valve seat 11, the valve needle 7 is now acted upon by the fuel pressure of the pressure chamber 5, and in particular the pressure surface 30 and the second pressure surface 32 , are reduced by the throttling points 26, 32 so that a defined opening force is exerted on the valve needle 7. If the hydraulic opening forces on the valve needle 7 exceed the closing force, the valve needle 7 also lifts off the valve seat 11 and the second row of injection channels 214 is released. When the fuel injection valve closes at the end of the injection, the pressure in the pressure chamber 5 is reduced or the closing force on the valve needle 7 and Hollow needle 8 increased. As a result, they slide back into their closed position and the injection is ended.

Abstract

The invention relates to a fuel injection valve, comprising a valve body (1) in which a drilling (2) is embodied, defined at one end by a valve seat (11) from which at least one injection channel (14) exits. A valve needle (7) is arranged such as to displace longitudinally in said drilling (2) which comprises a valve sealing surface (12) at the end thereof facing the valve seat (11), which cooperates with said valve seat (11) to open and close the at least one injection channel (14). A pressure chamber (5) is embodied between the valve needle (7) and the wall of the drilling (2), which may be filled with fuel under pressure. A pressure surface (30) is embodied on the valve needle (7), facing the valve seat (11), which may be connected to the pressure chamber (5) by means of a throttling point (26) on application of the valve needle (7) on the valve seat (11).

Description

Kraftstoffeinspritzventil für BrennkraftmaschinenFuel injection valve for internal combustion engines
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen aus, wie es beispielsweise aus der Of- fenlegungsschrift DE (normales Ventil) AI bekannt ist. Ein solches Kraftstoffeinspritzventil umfasst einen Ventilkörper, in dem in einer Bohrung eine kolbenförmige Ventilnadel längsverschiebbar angeordnet ist. Zwischen der Ventilnadel und der Wand der Bohrung ist ein Druckraum ausgebildet, der mit Kraftstoff unter hohem Druck befullbar ist. Die Bohrung wird an ihrem brennraumseitigen Ende von einem Ventilsitz begrenzt, von dem mehrere Einspritzöffnungen abgehen. Durch Anlage der Ventilnadel am Ventilsitz werden die Einspritzöffnungen verschlossen, während bei vom Ventilsitz abgehobener Ventilnadel Kraftstoff zwischen der Ventildichtfläche und dem Ventilsitz hindurch den Einspritzöffnungen zufließt und von dort in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.The invention is based on a fuel injection valve for internal combustion engines, as is known, for example, from Offenlegungsschrift DE (normal valve) AI. Such a fuel injection valve comprises a valve body, in which a piston-shaped valve needle is arranged to be longitudinally displaceable in a bore. A pressure chamber is formed between the valve needle and the wall of the bore, which can be filled with fuel under high pressure. The bore is delimited at its combustion chamber end by a valve seat, from which several injection openings extend. By engaging the valve needle on the valve seat, the injection openings are closed, while when the valve needle is lifted off the fuel, fuel flows between the valve sealing surface and the valve seat through the injection openings and is injected from there into the combustion chamber of the internal combustion engine.
Die Bewegung der Ventilnadel zwischen der Öffnungs- und Schließposition erfolgt hierbei durch zwei entgegengerichtete Kräfte: einerseits durch eine Schließkraft, die in Richtung des Ventilsitzes auf die Ventilnadel wirkt, und andererseits durch eine Öffnungskraft, die hydraulisch erzeugt wird. Hierzu weist die Ventilnadel wenigstens eine Druckfläche auf, die vorzugsweise durch einen die Ventilnadel umlaufenden Absatz gebildet wird und durch den Kraftstoff im Druckraum beaufschlagt ist. Je nach dem, welche der Kräfte überwiegt, bewegt sich die Ventilnadel entweder in Anlage an den Ventilsitz oder hebt von diesem ab. Bei modernen Brennkraftmaschinen ist es von großer Bedeutung, dass der tatsächliche Einspritzzeitpunkt genau mit dem durch die Steuerung vorbestimmten Zeitpunkt übereinstimmt. Kommt es jedoch durch die Einspritzvorgänge und das Öffnen und Schließen der Ventilnadel im Druckraum zu Druckschwingungen, ist der Druck an der Druckfläche nicht genau bestimmt und damit auch nicht die Öffnungskraft. Somit verschiebt sich der Zeitpunkt, zu dem die Öffnungskraft gleich der Schließkraft ist und der Beginn der Öffnungsbewegung der Ventilnadel. Dies verändert den Einspritzzeitpunkt und die Einspritzmenge, so dass die Verbrennung nicht optimal abläuft und gegebenenfalls die Schadstoffemissionen erhöht werden.The movement of the valve needle between the opening and closing position takes place here by two opposing forces: on the one hand by a closing force that acts on the valve needle in the direction of the valve seat, and on the other hand by an opening force that is generated hydraulically. For this purpose, the valve needle has at least one pressure surface, which is preferably formed by a shoulder encircling the valve needle and is acted upon by the fuel in the pressure chamber. Depending on which of the forces predominates, the valve needle either moves into contact with the valve seat or lifts off from it. In modern internal combustion engines, it is very important that the actual injection timing exactly coincides with the timing predetermined by the control. However, if pressure fluctuations occur as a result of the injection processes and the opening and closing of the valve needle in the pressure chamber, the pressure at the pressure surface is not precisely determined and therefore also not the opening force. The time at which the opening force is equal to the closing force and the start of the opening movement of the valve needle are thus shifted. This changes the injection timing and the injection quantity so that the combustion does not run optimally and the pollutant emissions are increased if necessary.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit dem kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass Schwankungen des Einspritzzeitpunkts vermindert werden, die durch Druckschwingungen im Druckraum hervorgerufen werden. Hierzu ist an der Ventilnadel eine Druckfläche ausgebildet, die bei Anlage der Ventilnadel am Ventilsitz über eine Drosselstelle mit dem Druckraum verbindbar ist. Auftretende Druckschwingungen werden gedämpft, so dass der Kraftstoffdruck, der effektiv auf die Druckfläche wirkt, deutlich geringere Druckschwankungen aufweist als der Druck im Druckraum. Der Zeitpunkt, zu dem die Ventilnadel bedingt durch den hydraulischen Druck auf die Druckfläche vom Ventilsitz abhebt, ist somit genau bestimmbar, so dass die Einspritzung zum optimalen Zeitpunkt beginnt .The fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that fluctuations in the injection timing are reduced, which are caused by pressure fluctuations in the pressure chamber. For this purpose, a pressure surface is formed on the valve needle, which can be connected to the pressure chamber via a throttle point when the valve needle rests on the valve seat. Occurring pressure fluctuations are damped, so that the fuel pressure that acts effectively on the pressure surface has significantly lower pressure fluctuations than the pressure in the pressure chamber. The point in time at which the valve needle lifts off the valve seat due to the hydraulic pressure on the pressure surface can thus be determined precisely, so that the injection begins at the optimum point in time.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Drosselstelle beim Abheben der Ventilnadel vom Ventilsitz aufgesteuert . Hierdurch wird die Druckfläche nunmehr vom vollen Kraftstoffdruck des Druckraums beaufschlagt, so dass ein schnelles Öffnen der Ventilnadel ermöglicht wird.In a first advantageous embodiment of the invention, the throttle point is opened when the valve needle is lifted off the valve seat. As a result, the printing area is now acted upon by the full fuel pressure of the pressure chamber, so that the valve needle can be opened quickly.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird die Drosselstelle durch einen Ringspalt zwischen dem Ventilsitz und der Ventilnadel ausgebildet. Die Drosselstelle wird so beim Abheben der Ventilnadel vom Ventilsitz rasch aufgesteuert, und die Stärke der Drosselung lässt sich durch die Breite des Ringspalts einfach einstellen.In a further advantageous embodiment, the throttle point is formed by an annular gap between the valve seat and the valve needle. The throttling point is opened quickly when the valve needle is lifted off the valve seat, and the strength of the throttling can be easily adjusted through the width of the annular gap.
Die Drosselwirkung hängt nicht nur von der Ausbildung der Drosselstelle ab, sondern auch vom Volumen des Raums, der durch die Drosselstelle mit dem Druckraum verbunden ist und den die Druckfläche der Ventilnadel begrenzt. Für eine weitere Optimierung ist es vorteilhaft, an der Ventilnadel eine Ringnut anzubringen, in der die Druckfläche ausgebildet ist, wobei die Ringnut die Ventilnadel auf ihrem Umfang umgibt. Über die Tiefe und Ausgestaltung der Ringnut lässt sich die Dämpfungswirkung an der Drosselstelle beeinflussen. Die Ringnut kann auch so tief ausgebildet sein, dass an ihrem äußeren Rand eine umlaufende Lippe ausgebildet ist, zwischen der und dem Ventilsitz die Drosselstelle ausgebildet ist.The throttling effect depends not only on the design of the throttling point, but also on the volume of the space which is connected to the pressure chamber by the throttling point and which limits the pressure area of the valve needle. For a further optimization, it is advantageous to provide an annular groove on the valve needle in which the pressure surface is formed, the annular groove surrounding the valve needle on its circumference. The damping effect at the throttle point can be influenced via the depth and design of the annular groove. The annular groove can also be formed so deep that a circumferential lip is formed on its outer edge, between which and the valve seat the throttle point is formed.
Es kann auch vorgesehen sein, die Druckfläche als Teil der Ventildichtfläche auszubilden. In diesem Fall ist eine Ringnut im Ventilsitz ausgebildet, zwischen deren radial äußeren Rand und der Druckfläche an der Ventildichtfläche der Drosselspalt gebildet ist. Die Ventilnadel kann hier gegenüber den sonst verwendeten Ventilnadeln unverändert bleiben. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ventilnadel in einer Hohlnadel angeordnet, die ebenfalls mit dem Ventilsitz zusammenwirkt und bei Anlage am Ventilsitz die Verbindung der Ventilnadel mit dem Druckraum unterbricht. Eine solche Hohlnadel dient der Steuerung wenigstens eines weiteren Einspritzkanals, der vom Ventilsitz abgeht. Durch das Abheben der Hohlnadel vom Ventilsitz fließt der Kraftstoff aus dem Druckraum dieser wenigstens einen Einspritzöffnung zu und trifft dabei auch auf die Ventilnadel und deren Druckfläche. Durch diesen plötzlichen Druckanstieg im Bereich der Druckfläche sind starke Druckschwingungen zu erwarten, was durch die erfindungsgemäße Dämpfung an der Drosselstelle wirksam abgeschwächt wird.It can also be provided that the pressure surface is formed as part of the valve sealing surface. In this case, an annular groove is formed in the valve seat, between its radially outer edge and the pressure surface on the valve sealing surface the throttle gap is formed. The valve needle can remain unchanged here compared to the valve needles otherwise used. In a further advantageous embodiment, the valve needle is arranged in a hollow needle, which also interacts with the valve seat and, when in contact with the valve seat, interrupts the connection of the valve needle to the pressure chamber. Such a hollow needle is used to control at least one further injection channel that extends from the valve seat. By lifting the hollow needle from the valve seat the flows Fuel from the pressure chamber of this at least one injection opening and also hits the valve needle and its pressure surface. Due to this sudden pressure increase in the area of the pressure surface, strong pressure vibrations are to be expected, which is effectively weakened by the damping according to the invention at the throttle point.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Ventilnadel, die von einer Hohlnadel umgeben ist, eine zusätzliche, zweite Druckfläche angeordnet, die dem Ventilsitz abgewandt zur Druckfläche ausgebildet ist. Diese zweite Druckfläche ist mit dem Druckraum über einen zwischen der Ventilnadel und der Hohlnadel ausgebildeten Ringspalt verbunden, der eine zweite Drosselstelle bildet. Durch die zusätzliche Druckfläche an der Ventilnadel kann die hydraulische Öffnungskraft auf die Druckfläche und die zweite Druckfläche aufgeteilt werden, was einen größeren Gestaltungsspielraum bei der Konstruktion eröffnet.In a further advantageous embodiment, an additional, second pressure surface is arranged on the valve needle, which is surrounded by a hollow needle, and is designed to face away from the valve seat to the pressure surface. This second pressure surface is connected to the pressure chamber via an annular gap which is formed between the valve needle and the hollow needle and which forms a second throttle point. The additional pressure area on the valve needle allows the hydraulic opening force to be divided between the pressure area and the second pressure area, which opens up a greater scope for design.
Zeichnungdrawing
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Es zeigt Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßesIn the drawing, an embodiment of the fuel injection valve according to the invention is shown. 1 shows a longitudinal section through an inventive
Kraftstoffeinspritzventil, Figur 2 eine vergrößerte Darstellung des mit II bezeichneten Ausschnitts von Figur 1, Figur 3 denselben Ausschnitt wie Figur 2 eines weiterenFuel injection valve, Figure 2 is an enlarged view of the section designated by II of Figure 1, Figure 3 the same section as Figure 2 of another
Ausführungsbeispiels, Figur 4 einen Längsschnitt durch ein weiteres erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil , Figur 5 eine vergrößerte Darstellung des mit V bezeichneten Ausschnitts von Figur 4 und Figur 6 eine vergrößerte Darstellung des mit VI bezeichneten Ausschnitts von Figur 5. Beschreibung des Ausführungsbeispiels4 shows a longitudinal section through a further fuel injection valve according to the invention, FIG. 5 shows an enlarged view of the section of FIG. 4 designated by V and FIG. 6 shows an enlarged view of the section of FIG. 5 labeled VI. Description of the embodiment
In der Figur 1 ist ein Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil dargestellt. Ein Ventilkörper 1 weist eine Bohrung 2 auf, die an ihrem brennraumseiti- gen Ende von einem konischen Ventilsitz 11 begrenzt wird. Vom Ventilsitz 11 geht wenigstens ein, meist aber mehrere Einspritzkanäle 14 aus, die in Einbaulage des Kraftstoffein- spritzventils in einer Brennkraftmaschine in den Brennraum derselben münden. In der Bohrung 2 ist eine kolbenförmige Ventilnadel 7 längsverschiebbar angeordnet, die in einem Führungsabschnitt 102 der Bohrung 2 dichtend geführt ist. Die Ventilnadel 7 verjüngt sich dem Ventilsitz 11 zu unter Bildung einer Druckschulter 9 zu einem verjüngten Abschnitt und geht an ihrem dem Ventilsitz 11 zugewandten Ende in eine Ventildichtfläche 12 über, die im wesentlichen konisch ausgebildet ist. Zwischen der Ventilnadel 7 und der Wand der Bohrung 2 ist zwischen dem Führungsabschnitt 102 und dem Ventilsitz 11 ein Druckraum 5 ausgebildet, der über einen in der Zeichnung nicht dargestellten und im Ventilkörper 1 verlaufenden Zulaufkanal mit Kraftstoff unter hohem Druck befullbar ist.1 shows a longitudinal section through a fuel injection valve according to the invention. A valve body 1 has a bore 2 which is delimited at its combustion chamber end by a conical valve seat 11. At least one, but usually a plurality of injection channels 14 emanate from the valve seat 11, which open into the combustion chamber of the internal combustion engine when the fuel injection valve is in the installed position. In the bore 2, a piston-shaped valve needle 7 is arranged to be longitudinally displaceable and is sealingly guided in a guide section 102 of the bore 2. The valve needle 7 tapers towards the valve seat 11 to form a pressure shoulder 9 to a tapered section and merges at its end facing the valve seat 11 into a valve sealing surface 12 which is essentially conical. Between the valve needle 7 and the wall of the bore 2, a pressure chamber 5 is formed between the guide section 102 and the valve seat 11, which can be filled with fuel under high pressure via an inlet channel, not shown in the drawing and running in the valve body 1.
Die Ventilnadel 7 wirkt mit ihrer Ventildichtfläche 12 so mit dem Ventilsitz 11 zusammen, dass dadurch ein Ventil gebildet wird, durch das der Druckraum 5 mit den Einspritzkanälen 14 verbunden oder diesen getrennt wird. Die Bewegung der Ventilnadel 7 erfolgt dabei durch das Gleichgewicht zweiter Kräfte: zum einen wirkt auf das dem Ventilsitz 11 abgewandte Ende der Ventilnadel 7 eine Schließkraft F, die in Richtung des Ventilsitzes 11 gerichtet ist und die Ventilnadel 7 gegen diesen presst. Bedingt durch die Schließkraft verharrt die Ventilnadel 7 beim Fehlen weiterer Kräfte in ihrer Schließstellung, verschließt also die Einspritzkanäle 14. Der Schließkraft entgegen ist eine Öffnungskraft gerichtet, die durch die hydraulische Kraft des im Druckraum 5 befindlichen Kraftstoffs auf die Ventilnadel 7 erzeugt wird. Das Verhältnis der beiden Kräfte lässt sich entweder über den Kraftstoffdruck im Druckraum 5 und/oder über eine Änderung der Schließkraft erreichen. Je nach dem, welche Kraft überwiegt, gleitet die Ventilnadel 7 in ihre Schließoder Öffnungsstellung.With its valve sealing surface 12, the valve needle 7 interacts with the valve seat 11 in such a way that a valve is formed by which the pressure chamber 5 is connected to or separated from the injection channels 14. The movement of the valve needle 7 takes place through the equilibrium of two forces: on the one hand, a closing force F acts on the end of the valve needle 7 facing away from the valve seat 11, which is directed in the direction of the valve seat 11 and presses the valve needle 7 against it. Due to the closing force, the valve needle 7 remains in its closed position in the absence of additional forces, thus closing the injection channels 14. The closing force is directed against an opening force which is caused by the hydraulic force in the pressure chamber 5 fuel is generated on the valve needle 7. The ratio of the two forces can be achieved either via the fuel pressure in the pressure chamber 5 and / or via a change in the closing force. Depending on which force prevails, the valve needle 7 slides into its closed or open position.
Figur 2 zeigt eine Vergrößerung des mit II bezeichneten Ausschnitts von Figur 1. Zwischen der Ventildichtfläche 12 und dem verjüngten Abschnitt der Ventilnadel 7 ist eine Ringnut 20 ausgebildet, die die Ventilnadel 7 auf ihrem gesamten Umfang umgibt. Die Ringnut 20 wird einerseits von der ersten Ringkante 22 und andererseits von der zweiten Ringkante 24 begrenzt. Zwischen dem radial äußeren Rand der Ringnut 20, also der ersten Ringkante 22, und dem Ventilsitz 11 wird bei Anlage der Ventilnadel 7 auf dem Ventilsitz 11 eine Drosselstelle 26 gebildet, über die der Ringraum, der von der Ringnut 20 und dem Ventilsitz 11 begrenzt wird, mit dem Druckraum 5 verbunden ist. Durch die Ringnut 20 wird eine Druckfläche 30 gebildet, die, neben der Druckschulter 9, bei entsprechender Druckbeaufschlagung eine Öffnungskraft auf die Ventilnadel 7 bewirkt. Die Druckfläche 30 kann hierbei eine größere oder auch kleine hydraulisch wirksame Fläche aufweisen als die Druckschulter 9. In jedem Fall ist die Schließkraft aber so bemessen, dass zum Bewegen der Ventilnadel 7 entgegen der Schließkraft die Druckbeaufschlagung sowohl der Druckschulter 9 als auch der Druckfläche 30 nötig ist. Hebt die Ventilnadel 7 vom Ventilsitz 11 ab, so wird die Drosselstelle 11 aufgesteuert und der Kraftstoff kann aus dem Druckraum 5 an der Druckfläche 30 vorbei ungehindert den Einspritzkanälen 14 zuströmen.FIG. 2 shows an enlargement of the section from FIG. 1, designated II. Between the valve sealing surface 12 and the tapered section of the valve needle 7, an annular groove 20 is formed which surrounds the valve needle 7 over its entire circumference. The annular groove 20 is delimited on the one hand by the first ring edge 22 and on the other hand by the second ring edge 24. Between the radially outer edge of the annular groove 20, that is to say the first annular edge 22, and the valve seat 11, when the valve needle 7 rests on the valve seat 11, a throttle point 26 is formed, via which the annular space, which is delimited by the annular groove 20 and the valve seat 11 , is connected to the pressure chamber 5. The annular groove 20 forms a pressure surface 30 which, in addition to the pressure shoulder 9, causes an opening force on the valve needle 7 when the pressure is applied accordingly. The pressure surface 30 can have a larger or smaller hydraulically effective surface than the pressure shoulder 9. In any case, the closing force is dimensioned such that the pressure application of both the pressure shoulder 9 and the pressure surface 30 is necessary to move the valve needle 7 against the closing force is. If the valve needle 7 lifts off the valve seat 11, the throttle point 11 is opened and the fuel can flow from the pressure chamber 5 past the pressure surface 30 unhindered to the injection channels 14.
Die Funktionsweise der Drosselstelle 26 ist hierbei wie folgt: Während der Einspritzung fließt Kraftstoff durch den Druckraum 5 in Richtung der Einspritzkanäle zwischen der Ventildichtfläche 12 und dem Ventilsitz 11 hindurch und wird schließlich durch die Einspritzkanäle 14 in den Brennraum eingespritzt. Durch das Schließen des Kraftstoffeinspritz- ventils bei beendigter Einspritzung, also durch das Aufsetzen der Ventilnadel 7 auf dem Ventilsitz 11, wird der in Bewegung befindliche Kraftstoff im Druckraum 5 abrupt abgebremst. Die kinetische Energie des Kraftstoffs wird in Kompressionsarbeit umgewandelt, so dass sich Druckschwingungen im Druckraum 5 ausbilden. Bis zum Beginn der nächsten Einspritzung sind diese Druckschwingungen unter Umständen noch nicht abgeklungen, so dass der Druck an der Druckfläche 30 oszilliert und sich keine definierte Öffnungskraft auf die Ventilnadel 7 ergibt. Da die Öffnungskraft somit nicht genau bekannt ist, schwankt auch der ÖffnungsZeitpunkt der Ventilnadel 7 und damit der Beginn der Einspritzung, da dieser gerade dann erreicht ist, wenn die Öffnungskraft die Schließkraft übersteigt. Durch die Drosselstelle 26 hingegen werden die Druckschwingungen im Druckraum 5 nur gedämpft in die Ringnut 20 weitergetragen, so dass an der Druckfläche 30 ein relativ gleichbleibender Druck mit nur gedämpften Druckschwingungen herrscht. Dies ermöglicht eine genau definierte Öffnungskraft auf die Ventilnadel 7, die dadurch genau zum berechneten Zeitpunkt öffnet, was insbesondere bei modernen, schnelllaufenden Brennkraftmaschinen unerlässlich ist, um eine geräusch- und schadstoffarme Verbrennung zu ermöglichen. Das Ausmaß der Dämpfung lässt sich dabei über die Größe der Drosselstelle 26 oder die Tiefe der Ringnut 20 einstellen.The functioning of the throttle point 26 is as follows: During the injection, fuel flows through the pressure chamber 5 in the direction of the injection channels between the valve sealing surface 12 and the valve seat 11 and becomes finally injected into the combustion chamber through the injection channels 14. By closing the fuel injection valve when the injection has ended, that is to say by placing the valve needle 7 on the valve seat 11, the fuel in motion in the pressure chamber 5 is braked abruptly. The kinetic energy of the fuel is converted into compression work, so that pressure oscillations form in the pressure chamber 5. By the beginning of the next injection, these pressure fluctuations may not have subsided, so that the pressure on the pressure surface 30 oscillates and there is no defined opening force on the valve needle 7. Since the opening force is therefore not exactly known, the opening time of the valve needle 7 also fluctuates, and thus the start of the injection, since this is reached when the opening force exceeds the closing force. The throttling point 26, on the other hand, transfers the pressure vibrations in the pressure chamber 5 only in a damped manner into the annular groove 20, so that a relatively constant pressure with only damped pressure vibrations prevails on the pressure surface 30. This enables a precisely defined opening force on the valve needle 7, which thereby opens exactly at the calculated point in time, which is essential in particular in modern, high-speed internal combustion engines in order to enable low-noise and pollutant-free combustion. The extent of the damping can be adjusted via the size of the throttle point 26 or the depth of the annular groove 20.
Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils. Die Druckfläche 30 ist hier als Teil der Ventildichtfläche 12 ausgebildet, wobei sich die Druckfläche 30 zwischen der ersten Ringkante 22, die am Übergang der Ventildichtfläche 12 zum verjüngten Abschnitt der Ventilnadel 7 ausgebildet ist, und der in der Zeichnung gestrichelt dargestellten Linie erstreckt. Die gestrichelte Linie deutet hierbei die brennraumseitige Kante einer Sitzringnut 28 an, die im Ventilsitz 11 ausgebildet ist. Zwischen der brennraumabgewandten Kante 31 der Sitzringnut 28 und der ersten Ringkante 22 ist die Drosselstelle 26 ausgebildet, die in gleicher Weise funktioniert wie die Drosselstelle 26 des in Figur 2 gezeigten Ausführungsbeispiels. Sobald die Ventilnadel 7 vom Ventilsitz 11 abhebt, wird die Drosselstelle 26 aufgesteuert und der Kraftstoff kann ungehindert zwischen der Ventildichtfläche 12 und dem Ventilsitz 11 hindurch den Einspritzkanälen 14 zuströmen.FIG. 3 shows a further exemplary embodiment of the fuel injection valve according to the invention. The pressure surface 30 is here formed as part of the valve sealing surface 12, the pressure surface 30 extending between the first ring edge 22, which is formed at the transition of the valve sealing surface 12 to the tapered section of the valve needle 7, and the line shown in broken lines in the drawing. The dashed line here indicates the edge on the combustion chamber side a seat ring groove 28, which is formed in the valve seat 11. Between the edge 31 of the seat ring groove 28 facing away from the combustion chamber and the first ring edge 22, the throttle point 26 is formed, which functions in the same way as the throttle point 26 of the exemplary embodiment shown in FIG. As soon as the valve needle 7 lifts off the valve seat 11, the throttle point 26 is opened and the fuel can flow unhindered between the valve sealing surface 12 and the valve seat 11 through the injection channels 14.
Figur 4 zeigt einen Längsschnitt durch ein weiteres erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil . Der Aufbau des Ventilkörpers 1 und der Bohrung 2 ist im wesentlichen identisch mit dem in Figur 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzventil. In der Bohrung 2 ist hier neben der Ventilnadel 7 eine weitere Ventilnadel in Form einer Hohlnadel 8 ausgebildet, in der die Ventilnadel 7 in einem brennraumseitigen, ersten Führungsbereich 35 und in einem brennraumabgewandten, zweiten Führungsbereich 36 in der Hohlnadel 8 geführt wird. Zwischen diesen Führungsbereichen 35, 36 ist an der Ventilnadel 7 ein Freistich vorgesehen, so dass hier keine Führung der Ventilnadel 7 in der Hohlnadel 8 stattfindet. Sowohl die Ventilnadel 7 als auch die Hohlnadel 8 werden zumindest zeitweise von einer Schließkraft in Richtung des Ventilsitzes 11 beaufschlagt, wobei die Schließkräfte auf das dem Ventilsitz 11 abgewandte Ende der Hohlnadel 8 und der Ventilnadel 7 aufgebracht werden, beispielsweise durch Federkraft oder hydraulische Kräfte. Im Ventilsitz 11 sind zwei Reihen von Einspritzkanälen ausgebildet, die jeweils aus mehreren Einspritzkanälen 14 bestehen und über den Umfang des Ventilkörpers 1 verteilt angeordnet sind. Sie bilden eine erste Einspritzkanalreihe 114 und eine zweite Einspritzkanalreihe 214, wobei die erste Einspritzkanalreihe 114 stromaufwärts zur zweiten Einspritzkanalreihe 214 angeordnet ist. Die Hohlnadel 8 wirkt mit ihrer äußeren Ventildichtfläche 16 mit dem Ventilsitz 11 zusammen, so dass ein Ventil gebildet wird, das die Verbindung zwischen der ersten Einspritzkanalreihe 114 und dem zwischen der Hohlnadel 8 und der Wand der Bohrung 2 ausgebildeten Druckraum 5 steuert. In gleicher Weise wird durch die Ventildichtfläche 12 der Ventilnadel 7 und den Ventilsitz 11 ein Ventil gebildet, das die Verbindung zwischen dem Druckraum 5 und der zweiten Einspritzkanalreihe 214 öffnet und schließt, wobei dieses zweite Ventil erst wirksam wird, wenn die Hohlnadel 8 die Verbindung mit dem Druckraum 5 bereits geöffnet hat.FIG. 4 shows a longitudinal section through a further fuel injection valve according to the invention. The structure of the valve body 1 and the bore 2 is essentially identical to the fuel injector shown in FIG. 1. In addition to the valve needle 7, a further valve needle in the form of a hollow needle 8 is formed in the bore 2, in which the valve needle 7 is guided in the hollow needle 8 in a first guide region 35 on the combustion chamber side and in a second guide region 36 facing away from the combustion chamber. An undercut is provided on the valve needle 7 between these guide regions 35, 36, so that the valve needle 7 is not guided in the hollow needle 8 here. Both the valve needle 7 and the hollow needle 8 are at least temporarily acted upon by a closing force in the direction of the valve seat 11, the closing forces being applied to the end of the hollow needle 8 and the valve needle 7 facing away from the valve seat 11, for example by spring force or hydraulic forces. In the valve seat 11, two rows of injection channels are formed, each of which consist of a plurality of injection channels 14 and are arranged distributed over the circumference of the valve body 1. They form a first row of injection channels 114 and a second row of injection channels 214, the first row of injection channels 114 being arranged upstream of the second row of injection channels 214. The hollow needle 8 cooperates with its outer valve sealing surface 16 with the valve seat 11, so that a valve is formed which controls the connection between the first injection channel row 114 and the pressure chamber 5 formed between the hollow needle 8 and the wall of the bore 2. In the same way, a valve is formed by the valve sealing surface 12 of the valve needle 7 and the valve seat 11, which opens and closes the connection between the pressure chamber 5 and the second row of injection channels 214, this second valve only becoming effective when the hollow needle 8 is connected to the pressure chamber 5 has already opened.
In Figur 5 ist der mit V bezeichnete Ausschnitt der Figur 4 nochmals vergrößert dargestellt. Die äußere Ventildichtfläche 16 der Hohlnadel 8 weist zwei Konusflächen auf, an deren Übergang eine Dichtkante 18 ausgebildet ist, so dass bei Anlage der Hohlnadel am Ventilsitz 11 eine hohe Flächenpressung in diesem Bereich auftritt und damit eine sichere Abdichtung an dieser Stelle gewährleistet ist, auch wenn im Druckraum 5 ein sehr hoher Druck herrscht. Ein Teil der äußeren Ventildichtfläche 16 der Hohlnadel 8 wird vom Kraftstoffdruck des Druckraums 5 beaufschlagt, so dass sich dadurch eine der Schließkraft entgegengesetzte Öffnungskraft auf die Hohlnadel 8 ergibt.In FIG. 5, the section of FIG. 4 labeled V is shown enlarged again. The outer valve sealing surface 16 of the hollow needle 8 has two conical surfaces, at the transition of which a sealing edge 18 is formed, so that when the hollow needle rests on the valve seat 11, a high surface pressure occurs in this area and thus a secure seal is ensured at this point, even if there is a very high pressure in the pressure chamber 5. A part of the outer valve sealing surface 16 of the hollow needle 8 is acted upon by the fuel pressure of the pressure chamber 5, so that this results in an opening force on the hollow needle 8 which is opposite to the closing force.
Die Ventilnadel 7 weist, ausgehend von der Ventildichtfläche 12, dem Ventilsitz 11 abgewandt eine Ringnut 20 auf, wie sie auch bei dem in Figur 2 dargestellten Einspritzventil vorhanden ist. In der Ringnut 20 ist die Druckfläche 30 ausgebildet, durch deren Druckbeaufschlagung eine Öffnungskraft auf die Ventilnadel 7 bewirkt wird. Neben der Druckfläche 30 ist als weitere, hydraulisch wirksame Fläche eine zweite Druckfläche 32 an der Ventilnadel 7 ausgebildet, die durch einen Absatz in der Ventilnadel 7 gebildet ist, der sich unmittelbar an den ersten Führungsabschnitt 35 der Ventilnadel 7 anschließt. Die zweite Druckfläche 32 ist durch einen Ringspalt, der zwischen der Ventilnadel 7 und der Hohlnadel 8 ausgebildet ist, mit dem Druckraum 5 verbindbar, wobei dieser Ringspalt eine zweite Drosselstelle 34 bildet. Sowohl die Druckfläche 30 als auch die zweite Druckfläche 32 sind somit über Drosselstellen 26, 32 mit dem Druckraum 5 verbindbar. Nach Abheben der Ventilnadel 7 vom Ventilsitz 11 wird in der bereits oben beschriebenen Weise der Kraftstoffstrom zu der zweiten Einspritzkanalreihe 214 geöffnet. Eine detaillierte Ansicht dieses Bereichs ist in Figur 6 dargestellt, die eine Vergrößerung des in Figur 5 mit VI bezeichneten Ausschnitts ist.Starting from the valve sealing surface 12 and facing away from the valve seat 11, the valve needle 7 has an annular groove 20, as is also present in the injection valve shown in FIG. 2. The pressure surface 30 is formed in the annular groove 20, the pressurization of which causes an opening force on the valve needle 7. In addition to the pressure surface 30, a second pressure surface 32 is formed on the valve needle 7 as a further, hydraulically active surface, which is formed by a shoulder in the valve needle 7 which directly adjoins the first guide section 35 of the valve needle 7. The second printing surface 32 is by a Annular gap, which is formed between the valve needle 7 and the hollow needle 8, can be connected to the pressure chamber 5, this annular gap forming a second throttle point 34. Both the pressure surface 30 and the second pressure surface 32 can thus be connected to the pressure chamber 5 via throttling points 26, 32. After lifting the valve needle 7 from the valve seat 11, the fuel flow to the second injection channel row 214 is opened in the manner already described above. A detailed view of this area is shown in FIG. 6, which is an enlargement of the section designated VI in FIG.
Beim Einspritzen von Kraftstoff arbeitet das in den Figuren 4, 5 und 6 dargestellte Kraftstoffeinspritzventil wie folgt: Durch einen erhöhten Kraftstoffdruck im Druckraum 5 und/oder eine Reduzierung der Schließkraft auf die Hohlnadel 8 ergibt sich eine hydraulische Öffnungskraft auf die Druckschulter 9 und auf den Teil der äußeren Ventildichtfläche 16, der vom Kraftstoff des Druckraums 5 beaufschlagt wird. Die Hohlnadel 8 hebt daraufhin vom Ventilsitz 11 ab, und Kraftstoff fließt aus dem Druckraum 5 zu der äußeren Einspritzkanalreihe 114, durch die der Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Durch das Abheben der Hohlnadel 8 vom Ventilsitz 11 wird nun die Ventilnadel 7 vom Kraftstoffdruck des Druckraums 5 beaufschlagt und hierbei insbesondere die Druckfläche 30 und die zweite Druckfläche 32. Auftretende Druckschwingungen an den Druckflächen 30, 32, die durch das rasche Öffnen der Hohlnadel 8 entstehen, werden durch die Drosselstellen 26, 32 gemildert, so dass eine definierte Öffnungskraft auf die Ventilnadel 7 ausgeübt wird. Übersteigen die hydraulischen Öffnungskräfte auf die Ventilnadel 7 die Schließkraft, so hebt auch die Ventilnadel 7 vom Ventilsitz 11 ab und die zweite Einspritzkanalreihe 214 wird freigegeben. Beim Schließen des Kraftstoffeinspritzventils zum Ende der Einspritzung wird der Druck im Druckraum 5 erniedrigt oder die Schließkraft auf die Ventilnadel 7 und die Hohlnadel 8 erhöht. Hierdurch gleiten diese zurück in ihre Schließstellung und die Einspritzung ist beendet. When fuel is injected, the fuel injection valve shown in FIGS. 4, 5 and 6 operates as follows: An increased fuel pressure in the pressure chamber 5 and / or a reduction in the closing force on the hollow needle 8 results in a hydraulic opening force on the pressure shoulder 9 and on the part the outer valve sealing surface 16, which is acted upon by the fuel of the pressure chamber 5. The hollow needle 8 then lifts off the valve seat 11 and fuel flows from the pressure chamber 5 to the outer row of injection channels 114, through which the fuel is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine. By lifting the hollow needle 8 from the valve seat 11, the valve needle 7 is now acted upon by the fuel pressure of the pressure chamber 5, and in particular the pressure surface 30 and the second pressure surface 32 , are reduced by the throttling points 26, 32 so that a defined opening force is exerted on the valve needle 7. If the hydraulic opening forces on the valve needle 7 exceed the closing force, the valve needle 7 also lifts off the valve seat 11 and the second row of injection channels 214 is released. When the fuel injection valve closes at the end of the injection, the pressure in the pressure chamber 5 is reduced or the closing force on the valve needle 7 and Hollow needle 8 increased. As a result, they slide back into their closed position and the injection is ended.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Ventilkörper (1) , in dem eine Bohrung (2) ausgebildet ist, die an einem Ende von einem Ventilsitz (11) begrenzt wird, von dem wenigstens ein Einspritzkanal (14; 114; 214) abgeht, und mit einer Ventilnadel (7) , die in der Bohrung (2) längsverschiebbar angeordnet ist und die an ihrem dem Ventilsitz (11) zugewandten Ende eine Ventildichtfläche (12) aufweist, mit der sie zum Öffnen und Schließen des wenigstens einen Einspritzkanals (14; 114; 214) mit dem Ventilsitz (11) zusammenwirkt, und mit einem zwischen der Ventilnadel (7) und der Wand der Bohrung (2) ausgebildeten Druckraum (5) , der mit Kraftstoff unter Druck befullbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ventilnadel (7) wenigstens eine dem Ventilsitz (11) zugewandte Druckfläche (30; 32) ausgebildet ist, die bei Anlage der Ventilnadel (7) auf dem Ventilsitz (11) über eine Drosselstelle (26; 32) mit dem Druckraum (5) verbindbar ist.1. Fuel injection valve for internal combustion engines with a valve body (1), in which a bore (2) is formed, which is delimited at one end by a valve seat (11) from which at least one injection channel (14; 114; 214) goes out, and with a valve needle (7) which is arranged to be longitudinally displaceable in the bore (2) and which has a valve sealing surface (12) at its end facing the valve seat (11) with which it opens and closes the at least one injection channel (14; 114 ; 214) cooperates with the valve seat (11), and with a pressure chamber (5) formed between the valve needle (7) and the wall of the bore (2) and which can be filled with fuel under pressure, characterized in that on the valve needle ( 7) at least one pressure surface (30; 32) facing the valve seat (11) is formed, which can be connected to the pressure chamber (5) when the valve needle (7) rests on the valve seat (11) via a throttle point (26; 32).
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (26; 32) beim Abheben der Ventilnadel (7) vom Ventilsitz (11) aufgesteuert wird.2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the throttle point (26; 32) is opened when the valve needle (7) is lifted from the valve seat (11).
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (26; 32) durch einen Spalt zwischen dem Ventilsitz (11) und der Ventilnadel (7) ausgebildet ist.3. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the throttle point (26; 32) is formed by a gap between the valve seat (11) and the valve needle (7).
4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (30) an der Ventilna- del (7) in einer Ringnut (20) ausgebildet ist, die die Ventilnadel (7) auf ihrem Umfang umgibt.4. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the pressure surface (30) on the Ventilna- del (7) is formed in an annular groove (20) which surrounds the valve needle (7) on its circumference.
5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (30) an der Ventildichtfläche (12) ausgebildet ist.5. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the pressure surface (30) is formed on the valve sealing surface (12).
6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (26) zwischen dem Außenrand einer im Ventilsitz (11) verlaufenden Sitzringnut (28) und der Druckfläche (30) ausgebildet ist.6. Fuel injection valve according to claim 5, characterized in that the throttle point (26) is formed between the outer edge of a seat ring groove (28) extending in the valve seat (11) and the pressure surface (30).
7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselstelle (26) zwischen dem radial äußeren Rand der Ringnut (20) und dem Ventilsitz (11) ausgebildet ist.7. Fuel injection valve according to claim 4, characterized in that the throttle point (26) is formed between the radially outer edge of the annular groove (20) and the valve seat (11).
8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (7) von einer Hohlnadel (8) umgeben ist, die ebenfalls mit dem Ventilsitz (11) zusammenwirkt und die bei Anlage am Ventilsitz (11) die Ventilnadel (7) vom Druckraum (5) hydraulisch trennt.8. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the valve needle (7) is surrounded by a hollow needle (8), which also cooperates with the valve seat (11) and which, when in contact with the valve seat (11), the valve needle (7) from the pressure chamber (5) hydraulically separates.
9. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ventilnadel (7) eine zweite Druckfläche (32) ausgebildet ist, die dem Ventilsitz (11) abgewandt zur Druckfläche (30) ausgebildet ist und die durch einen zwischen der Hohlnadel (8) und der Ventilnadel (7) ausgebildeten Ringspalt mit dem Druckraum (5) verbindbar ist, wobei der Ringspalt die Drosselstelle9. Fuel injection valve according to claim 8, characterized in that a second pressure surface (32) is formed on the valve needle (7), which is designed to face away from the valve seat (11) to the pressure surface (30) and by a between the hollow needle (8) and the valve needle (7) formed annular gap can be connected to the pressure chamber (5), the annular gap being the throttle point
(32) bildet.(32) forms.
10. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl der Ventilsitz (11) als auch die Ventildichtfläche (12) im wesentlichen konisch ausgebildet sind, wobei die Spitze des die Konusflächen bildenden Kegels jeweils in Richtung des Brennraums weist.10. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that both the valve seat (11) and the valve sealing surface (12) are substantially conical, the tip of the the cone-forming cone points in the direction of the combustion chamber.
11. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilnadel (7) und die Hohlnadel (8) von einer Schließkraft zumindest zeitweise in Richtung des Ventilsitzes (11) beaufschlagt wird und dass die hydraulische Kraft auf den durch die Drosselverbindung (26) mit dem Druckraum (5) verbundenen Teil der Ventildichtfläche (12) der Schließkraft entgegengesetzt ist. 11. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the valve needle (7) and the hollow needle (8) is acted upon by a closing force at least temporarily in the direction of the valve seat (11) and that the hydraulic force on the through the throttle connection (26 ) part of the valve sealing surface (12) connected to the pressure chamber (5) is opposite to the closing force.
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