EP1799998B1 - Fuel injection valve - Google Patents

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EP1799998B1
EP1799998B1 EP05804895A EP05804895A EP1799998B1 EP 1799998 B1 EP1799998 B1 EP 1799998B1 EP 05804895 A EP05804895 A EP 05804895A EP 05804895 A EP05804895 A EP 05804895A EP 1799998 B1 EP1799998 B1 EP 1799998B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
fuel injection
outlet port
injection valve
valve according
valve
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP05804895A
Other languages
German (de)
French (fr)
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EP1799998A1 (en
Inventor
Joerg Heyse
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
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP1799998A1 publication Critical patent/EP1799998A1/en
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Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • 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
    • F02M61/1853—Orifice plates

Definitions

  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that in a simple manner uniform atomization of the fuel is achieved, with a particularly high quality of preparation and Zerstäubungsgüte is achieved with very small fuel droplets.
  • This is achieved in an advantageous manner in that, downstream of a valve seat, an inflowable passage area above at least one outlet opening in an inflow cavity provided upstream of the perforated disk is smaller than the area of the inlet plane of the outlet opening, wherein the passage area is calculated as the product from the circumference of the outlet opening in FIG Range of their entry level and the free height in the Anströmhohlraum.
  • an inflow opening is provided with the annular Anströmhohlraum, which is greater than an outlet opening downstream of the valve seat.
  • the valve seat body already assumes the function of influencing the flow in the perforated disc.
  • the formation of the inflow opening achieves an S-blow in the flow for atomization improvement of the fuel, since the valve-seat body with the upper boundary of the inflow opening covers the outlet openings of the perforated disk.
  • perforated disks By means of electrodeposition, perforated disks can be produced in a reproducible manner in an extremely precise and cost-effective manner in very large numbers simultaneously. In addition, this production allows an extremely large design freedom, since the contours of the openings in the perforated disc can be selected freely.
  • FIG. 1 For example, as an embodiment, a valve in the form of an injector for fuel injection systems of mixture-compression spark-ignition internal combustion engines is partially shown.
  • the injection valve has a tubular valve seat carrier 1, which only schematically indicates a part of a valve housing and in which a longitudinal opening 3 is formed concentrically to a valve longitudinal axis 2.
  • a longitudinal opening 3 In the longitudinal opening 3 is a z.
  • the actuation of the injection valve takes place in a known manner, for example electromagnetically.
  • a schematically indicated electromagnetic circuit with a solenoid 10, an armature 11 and a core 12.
  • the armature 11 is connected to the valve closing body.
  • 7 opposite end of the valve needle 5 is connected by, for example, a trained by a laser weld and aligned with the core 12.
  • valve seat body 16 In the downstream end of the valve seat carrier 1 is a valve seat body 16, e.g. tightly assembled by welding. At its lower end face 17 facing away from the valve closing body 7, the valve seat body 16 is stepped, with a recess 20 being provided in a central area around the valve longitudinal axis 2, in which a flat, e.g. single-layer perforated disc 23 is introduced.
  • the perforated disc 23 has at least one, but ideally two to forty outlet openings 24.
  • an inflow opening 19 Upstream of the recess 20 and thus of the outlet openings 24 of the perforated disc 23, an inflow opening 19 is provided in the valve seat body 16, via which the individual outlet openings 24 are flowed.
  • the inflow opening 19 has a diameter which is greater than the opening width of an outlet opening 27 in the valve seat body 16, from which the fuel flows into the inflow opening 19 and ultimately into the outlet openings 24.
  • the insertion depth of the valve seat body 16 with the perforated disc 23 in the longitudinal opening 3 determines the size of the stroke of the valve needle 5, since the one end position of the valve needle 5 at non-energized solenoid 10 by the system of the valve closing body 7 at a downstream conically tapered valve seat surface 29 of the valve seat body 16 is set.
  • the other end position of the valve needle 5 is fixed in the excited magnet coil 10, for example, by the system of the armature 11 to the core 12. The path between these two end positions of the valve needle 5 thus represents the hub.
  • the perforated disk 23 is produced, for example, by means of galvanic metal deposition, wherein the production of a single-layer perforated disk 23 is advantageous, in particular with the technique of lateral overgrowth. A punching technical production of the perforated disc 23 is also conceivable.
  • the outlet openings 24 ideally have a trumpet-shaped or lavallous-like contour. From the cross-section, the outlet openings 24 may be e.g. have a circular, oval or polygonal shape.
  • FIG. 2 shows an enlarged section II in FIG. 1 to clarify the geometry of the Anströmhohlraums 26 between the boundary surface 30 of the valve seat body 16 and the perforated disc 23.
  • the valve seat body 16 is configured such that the boundary surface 30, starting from the outlet opening 27 to the perforated disc 23 radially outwardly sloping inclined continuously.
  • an inlet plane 31 of the at least one outlet opening 24, which is perpendicular to the valve longitudinal axis 2 has only a small height of the onflow cavity 26 and the flow is steadily accelerated on the way to the outlet openings 24.
  • a flowable vertical passage area 32 above the outlet opening 24 in the onflow cavity 26, which is calculated as the product of the circumference of the Outlet opening 24 in the region of its inlet plane 31 and the free height in the Anströmhohlraum 26, smaller than the surface of the inlet plane 31 of the outlet opening 24 (surface 32 ⁇ surface 31).
  • This ratio applies to at least one outlet opening 24; However, the highest atomization quality is achieved if this ratio is maintained at all outlet openings 24 of the perforated disc 23.
  • the passage area 32 is the smallest, volume-measuring cross-section in the flow path.
  • the inlet plane 31 of the outlet opening 24 offers the flow entering it more cross-sectional area than is required for the pre-metered through the passage surface 32 flow rate.
  • the flow is thus completely detached from the wall of the outlet opening 24 in the entry plane 31.
  • the horizontal velocity components of the flow entering the inlet plane 31 are thus not hindered by the wall of the outlet opening 24 at the entry plane 31, so that the fuel jet when leaving the outlet opening 24 has the full intensity of the horizontal components generated in the onflow cavity 26 and therefore with maximum atomization fan out.
  • FIGS. 4 and 5 two embodiments are shown in which the boundary surface 30 of the valve seat body 16 is flat and perpendicular to the longitudinal axis of the valve 2, but the outlet openings 24 are raised in the Anströmhohlraum 26 in executed.
  • the region of the perforated disc 23 which is raised in each case around the outlet openings 24 can be, for example, convex ( FIG. 4 ) or concave ( FIG. 5 ) be formed bulging out.
  • Such contours can be produced, for example, by means of ECM processes (Electro Chemical Machining).
  • ECM processes Electro Chemical Machining
  • each outlet opening 24 is also fed with a considerable proportion of flow through the rear area.
  • the back space R is understood to be the region of the onflow cavity 26 lying radially outward of the respective outlet opening 24. Consequently, the lateral velocity vectors are divergent at the outlet of the outlet openings 24 and provide good atomization of the fuel.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung geht aus von einem Brennstoffeinspritzventil nach der Gattung des Hauptanspruchs.The invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of the main claim.

Bekannt ist bereits aus der DE 42 21 185 A1 ein Brennstoffeinspritzventil, das stromabwärts eines festen Ventilsitzes eine Lochscheibe mit mehreren Auslassöffnungen aufweist. Die Lochscheibe wird zunächst mit zumindest einer Auslassöffnung durch Stanzen versehen, die parallel zur Ventillängsachse verläuft. Dann wird die Lochscheibe in ihrem mittleren Bereich, der die Auslassöffnungen aufweist, durch Tiefziehen plastisch verformt, so dass die Auslassöffnungen geneigt gegenüber der Ventillängsachse verlaufen und sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig bzw. konisch erweitern. Auf diese Weise werden gegenüber bis dahin bekannten Einspritzventilen eine gute Aufbereitung und eine gute Strahlstabilität des durch die Auslassöffnungen abgegebenen Mediums erzielt, jedoch ist der Herstellungsprozess der Lochscheibe mit ihren Auslassöffnungen sehr aufwändig. Die Auslassöffnungen sind unmittelbar stromabwärts einer Austrittsöffnung im Ventilsitzkörper vorgesehen und werden insofern direkt angeströmt, wobei die Auslassöffnungen selbst den engsten Strömungsquerschnitt festlegen.It is already known from the DE 42 21 185 A1 a fuel injector having a orifice plate with a plurality of exhaust ports downstream of a fixed valve seat. The perforated disc is initially provided with at least one outlet opening by punching, which runs parallel to the valve longitudinal axis. Then, the perforated disk is plastically deformed by deep drawing in its middle region, which has the outlet openings, so that the outlet openings extend inclined relative to the valve longitudinal axis and expand in the flow direction in the form of a truncated cone or conically. In this way, a good treatment and a good jet stability of the discharged through the outlet openings medium are achieved compared to previously known injectors, however, the production process of the perforated disc with its outlet openings is very expensive. The outlet openings are provided immediately downstream of an outlet opening in the valve seat body and are thus directly flowed, wherein the outlet openings define even the narrowest flow cross-section.

Aus der JP 2001-046919 A oder der US 2003/0141385 A1 ist bereits ein Brennstoffeinspritzventil bekannt, bei dem stromabwärts des Ventilsitzes eine Lochscheibe mit mehreren Auslassöffnungen vorgesehen ist. Dabei ist zwischen einer Austrittsöffnung im Ventilsitzkörper und der Lochscheibe eine Zuströmöffnung mit größerem Durchmesser ausgebildet, die einen ringförmigen Anströmhohlraum für die Auslassöffnungen bildet. Die Auslassöffnungen der Lochscheibe stehen mit der Zuströmöffnung und dem ringförmigen Anströmhohlraum in unmittelbarer Strömungsverbindung und werden dabei von der oberen Begrenzung der Zuströmöffnung überdeckt. Mit anderen Worten ausgedrückt liegt ein vollständiger Versatz von der den Einlass der Zuströmöffnung festlegenden Austrittsöffnung und den Auslassöffnungen vor. Aufgrund des radialen Versatzes der Auslassöffnungen gegenüber der Austrittsöffnung im Ventilsitzkörper ergibt sich ein S-förmiger Strömungsverlauf des Brennstoffs, der eine zerstäubungsfördernde Maßnahme darstellt, wobei jedoch die Auslassöffnungen in nachteiliger Weise den engsten Strömungsquerschnitt bilden und die Zerstäubungsqualität mindern.From the JP 2001-046919 A or the US 2003/0141385 A1 A fuel injector is already known in which a perforated disc is provided with a plurality of outlet openings downstream of the valve seat. In this case, an inlet opening with a larger diameter is formed between an outlet opening in the valve seat body and the perforated disk, which forms an annular inflow cavity for the outlet openings. The outlet openings of the perforated disc are in direct flow communication with the inflow opening and the annular inflow cavity and are thereby covered by the upper boundary of the inflow opening. In other words, a complete offset is from the outlet opening defining the inlet of the inflow opening and the Outlet openings in front. Due to the radial offset of the outlet openings relative to the outlet opening in the valve seat body results in an S-shaped flow pattern of the fuel, which represents a sputtering measure, but the outlet openings disadvantageously form the narrowest flow area and reduce the atomization quality.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, dass auf einfache Art und Weise eine gleichmäßige Feinstzerstäubung des Brennstoffs erreicht wird, wobei eine besonders hohe Aufbereitungsqualität und Zerstäubungsgüte mit sehr kleinen Brennstofftröpfchen erzielt wird. Dies wird in vorteilhafter Weise dadurch erreicht, dass stromabwärts eines Ventilsitzes eine anströmbare Durchtrittsfläche oberhalb wenigstens einer Auslassöffnung in einem stromaufwärts der Lochscheibe vorgesehenen Anströmhohlraum kleiner ist als die Fläche der Eintrittsebene der Auslassöffnung, wobei sich die Durchtrittsfläche berechnet als das Produkt aus dem Umfang der Auslassöffnung im Bereich ihrer Eintrittsebene und der freien Höhe im Anströmhohlraum. Die horizontalen Geschwindigkeitskomponenten der in die Eintrittsebene einmündenden Strömung werden durch die Wandung der jeweiligen Auslassöffnung an der Eintrittsebene nicht behindert, so dass der Brennstoffstrahl beim Verlassen der Auslassöffnung die volle Intensität der in dem Anströmhohlraum generierten Horizontalkomponenten besitzt und deshalb mit maximaler Zerstäubung auffächert.The fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that in a simple manner uniform atomization of the fuel is achieved, with a particularly high quality of preparation and Zerstäubungsgüte is achieved with very small fuel droplets. This is achieved in an advantageous manner in that, downstream of a valve seat, an inflowable passage area above at least one outlet opening in an inflow cavity provided upstream of the perforated disk is smaller than the area of the inlet plane of the outlet opening, wherein the passage area is calculated as the product from the circumference of the outlet opening in FIG Range of their entry level and the free height in the Anströmhohlraum. The horizontal velocity components of the flow entering the entry plane are not obstructed by the wall of the respective outlet opening at the entry plane, so that the fuel jet has the full intensity of the horizontal components generated in the onflow cavity when exiting the exit opening and therefore fanning with maximum atomization.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous refinements and improvements of the main claim fuel injector are possible.

In vorteilhafter Weise ist im Ventilsitzkörper stromaufwärts der Auslassöffnungen eine Zuströmöffnung mit dem ringförmigen Anströmhohlraum vorgesehen, die größer ist als eine Austrittsöffnung stromabwärts des Ventilsitzes. Auf diese Weise übernimmt der Ventilsitzkörper bereits die Funktion einer Strömungsbeeinflussung in der Lochscheibe. In besonders vorteilhafter Weise wird durch die Ausbildung der Zuströmöffnung ein S-Schlag in der Strömung zur Zerstäubungsverbesserung des Brennstoffs erreicht, da der Ventilsitzkörper mit der oberen Begrenzung der Zuströmöffnung die Auslassöffnungen der Lochscheibe überdeckt.Advantageously, in the valve seat body upstream of the outlet openings an inflow opening is provided with the annular Anströmhohlraum, which is greater than an outlet opening downstream of the valve seat. In this way, the valve seat body already assumes the function of influencing the flow in the perforated disc. In a particularly advantageous manner, the formation of the inflow opening achieves an S-blow in the flow for atomization improvement of the fuel, since the valve-seat body with the upper boundary of the inflow opening covers the outlet openings of the perforated disk.

Mittels galvanischer Metallabscheidung lassen sich in vorteilhafter Weise Lochscheiben in reproduzierbarer Weise äußerst präzise und kostengünstig in sehr großen Stückzahlen gleichzeitig herstellen. Außerdem erlaubt diese Herstellungsweise eine extrem große Gestaltungsfreiheit, da die Konturen der Öffnungen in der Lochscheibe frei wählbar sind.By means of electrodeposition, perforated disks can be produced in a reproducible manner in an extremely precise and cost-effective manner in very large numbers simultaneously. In addition, this production allows an extremely large design freedom, since the contours of the openings in the perforated disc can be selected freely.

Zeichnungdrawing

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein teilweise dargestelltes Einspritzventil, Figur 2 den Ausschnitt II in Figur 1 mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten Ringbereich in einer vergrößerten Darstellung, Figur 3 den gleichen Ausschnitt II mit einer zweiten Ausführungsform, Figur 4 den gleichen Ausschnitt II mit einer dritten Ausführungsform und Figur 5 den gleichen Ausschnitt II mit einer vierten Ausführungsform.Embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it FIG. 1 a partially illustrated injection valve, FIG. 2 the section II in FIG. 1 with the inventively designed annular region in an enlarged view, FIG. 3 the same section II with a second embodiment, FIG. 4 the same section II with a third embodiment and FIG. 5 the same section II with a fourth embodiment.

Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments

In der Figur 1 ist als ein Ausführungsbeispiel ein Ventil in der Form eines Einspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen teilweise dargestellt. Das Einspritzventil hat einen nur schematisch angedeuteten, einen Teil eines Ventilgehäuses bildenden, rohrförmigen Ventilsitzträger 1, in dem konzentrisch zu einer Ventillängsachse 2 eine Längsöffnung 3 ausgebildet ist. In der Längsöffnung 3 ist eine z. B. rohrförmige Ventilnadel 5 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 6 mit einem z. B. kugelförmigen Ventilschließkörper 7, an dessen Umfang beispielsweise fünf Abflachungen 8 zum Vorbeiströmen des Brennstoffs vorgesehen sind, fest verbunden ist.In the FIG. 1 For example, as an embodiment, a valve in the form of an injector for fuel injection systems of mixture-compression spark-ignition internal combustion engines is partially shown. The injection valve has a tubular valve seat carrier 1, which only schematically indicates a part of a valve housing and in which a longitudinal opening 3 is formed concentrically to a valve longitudinal axis 2. In the longitudinal opening 3 is a z. B. tubular valve needle 5, which at its downstream end 6 with a z. B. spherical valve-closing body 7, on the circumference, for example, five flats 8 are provided for the flow past the fuel, is firmly connected.

Die Betätigung des Einspritzventils erfolgt in bekannter Weise, beispielsweise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 5 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder bzw. Schließen des Einspritzventils dient ein schematisch angedeuteter elektromagnetischer Kreis mit einer Magnetspule 10, einem Anker 11 und einem Kern 12. Der Anker 11 ist mit dem dem Ventilschließkörper 7 abgewandten Ende der Ventilnadel 5 durch z.B. eine mittels eines Lasers ausgebildete Schweißnaht verbunden und auf den Kern 12 ausgerichtet.The actuation of the injection valve takes place in a known manner, for example electromagnetically. For axial movement of the valve needle 5 and thus to open against the spring force of a return spring or closing the injector, not shown, is a schematically indicated electromagnetic circuit with a solenoid 10, an armature 11 and a core 12. The armature 11 is connected to the valve closing body. 7 opposite end of the valve needle 5 is connected by, for example, a trained by a laser weld and aligned with the core 12.

In dem stromabwärts liegenden Ende des Ventilsitzträgers 1 ist ein Ventilsitzkörper 16 z.B. durch Schweißen dicht montiert. An seiner dem Ventilschließkörper 7 abgewandten, unteren Stirnseite 17 ist der Ventilsitzkörper 16 gestuft ausgeführt, wobei in einem mittleren Bereich rund um die Ventillängsachse 2 eine Vertiefung 20 vorgesehen ist, in der eine flache, z.B. einlagige Lochscheibe 23 eingebracht ist. Die Lochscheibe 23 weist wenigstens eine, idealerweise jedoch zwei bis vierzig Auslassöffnungen 24 auf. Stromaufwärts der Vertiefung 20 und damit der Auslassöffnungen 24 der Lochscheibe 23 ist im Ventilsitzkörper 16 eine Zuströmöffnung 19 vorgesehen, über die die einzelnen Auslassöffnungen 24 angeströmt werden. Die Zuströmöffnung 19 besitzt dabei einen Durchmesser, der größer ist als die Öffnungsweite einer Austrittsöffnung 27 im Ventilsitzkörper 16, aus der der Brennstoff kommend in die Zuströmöffnung 19 und letztlich in die Auslassöffnungen 24 einströmt.In the downstream end of the valve seat carrier 1 is a valve seat body 16, e.g. tightly assembled by welding. At its lower end face 17 facing away from the valve closing body 7, the valve seat body 16 is stepped, with a recess 20 being provided in a central area around the valve longitudinal axis 2, in which a flat, e.g. single-layer perforated disc 23 is introduced. The perforated disc 23 has at least one, but ideally two to forty outlet openings 24. Upstream of the recess 20 and thus of the outlet openings 24 of the perforated disc 23, an inflow opening 19 is provided in the valve seat body 16, via which the individual outlet openings 24 are flowed. The inflow opening 19 has a diameter which is greater than the opening width of an outlet opening 27 in the valve seat body 16, from which the fuel flows into the inflow opening 19 and ultimately into the outlet openings 24.

Die Zuströmöffnung 19 ist erfindungsgemäß insbesondere im unmittelbaren Anströmbereich der Auslassöffnungen 24 mit einer besonderen Geometrie ausgeführt. Der gegenüber der Austrittsöffnung 27 durchmessergrößere Ringbereich der Zuströmöffnung 19 ist in den Figuren 2 bis 5 vergrößert dargestellt, anhand dieser Figuren näher erläutert und wird im Folgenden als Anströmhohlraum 26 bezeichnet.According to the invention, the inflow opening 19 is designed in particular in the direct inflow region of the outlet openings 24 with a special geometry. The opposite of the outlet opening 27 larger diameter annular region of the inflow opening 19 is in the FIGS. 2 to 5 shown enlarged, explained in more detail with reference to these figures and is hereinafter referred to as Anströmhohlraum 26.

Die Verbindung von Ventilsitzkörper 16 und Lochscheibe 23 erfolgt beispielsweise durch eine umlaufende und dichte, mittels eines Lasers ausgebildete Schweißnaht 25, die außerhalb der Zuströmöffnung 19 platziert ist. Nach der Befestigung der Lochscheibe 23 liegt diese in der Vertiefung 20 versenkt gegenüber der Stirnseite 17.The connection of valve seat body 16 and perforated disc 23 is effected for example by a circumferential and dense, formed by a laser weld 25, which is placed outside of the inflow opening 19. After attachment of the perforated disc 23, this is sunk in the recess 20 opposite the end face 17th

Die Einschubtiefe des Ventilsitzkörpers 16 mit der Lochscheibe 23 in der Längsöffnung 3 bestimmt die Größe des Hubs der Ventilnadel 5, da die eine Endstellung der Ventilnadel 5 bei nicht erregter Magnetspule 10 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 7 an einer sich stromabwärts konisch verjüngenden Ventilsitzfläche 29 des Ventilsitzkörpers 16 festgelegt ist. Die andere Endstellung der Ventilnadel 5 wird bei erregter Magnetspule 10 beispielsweise durch die Anlage des Ankers 11 an dem Kern 12 festgelegt. Der Weg zwischen diesen beiden Endstellungen der Ventilnadel 5 stellt somit den Hub dar.The insertion depth of the valve seat body 16 with the perforated disc 23 in the longitudinal opening 3 determines the size of the stroke of the valve needle 5, since the one end position of the valve needle 5 at non-energized solenoid 10 by the system of the valve closing body 7 at a downstream conically tapered valve seat surface 29 of the valve seat body 16 is set. The other end position of the valve needle 5 is fixed in the excited magnet coil 10, for example, by the system of the armature 11 to the core 12. The path between these two end positions of the valve needle 5 thus represents the hub.

Alternativ zu dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel kann die Lochscheibe 23 z.B. auch zweilagig mit zwei Funktionsebenen übereinander aufgebaut sein.Alternatively to that in the FIG. 1 illustrated embodiment, the perforated disc 23 may be constructed, for example, two layers with two levels of function one above the other.

Die Auslassöffnungen 24 der Lochscheibe 23 stehen mit der Zuströmöffnung 19 und dem ringförmigen Anströmhohlraum 26 in unmittelbarer Strömungsverbindung und werden dabei von der oberen Begrenzung der Zuströmöffnung 19 überdeckt. Mit anderen Worten ausgedrückt liegt ein vollständiger Versatz von der den Einlass der Zuströmöffnung 19 festlegenden Austrittsöffnung 27 und den Auslassöffnungen 24 vor. Aufgrund des radialen Versatzes der Auslassöffnungen 24 gegenüber der Austrittsöffnung 27 ergibt sich ein S-förmiger Strömungsverlauf des Mediums, hier des Brennstoffs.The outlet openings 24 of the perforated disc 23 are in direct flow communication with the inflow opening 19 and the annular inflow cavity 26 and are thereby covered by the upper boundary of the inflow opening 19. In other words, there is a complete offset of the outlet opening 27 and the outlet openings 24 defining the inlet of the inflow opening 19. Due to the radial offset of the outlet openings 24 with respect to the outlet opening 27 results in an S-shaped flow pattern of the medium, here the fuel.

Durch den sogenannten S-Schlag vor und innerhalb der Lochscheibe 23 mit mehreren starken Strömungsumlenkungen wird der Strömung eine starke, zerstäubungsfördernde Turbulenz aufgeprägt. Der Geschwindigkeitsgradient quer zur Strömung ist dadurch besonders stark ausgeprägt. Er ist ein Ausdruck für die Änderung der Geschwindigkeit quer zur Strömung, wobei die Geschwindigkeit in der Mitte der Strömung deutlich größer ist als in der Nähe der Wandungen. Die aus den Geschwindigkeitsunterschieden resultierenden erhöhten Scherspannungen im Fluid begünstigen den Zerfall in feine Tröpfchen nahe der Auslassöfmungen 24. Erfindungsgemäß wird durch die spezifische Geometrie des Anströmhohlraums 26 das Fluid noch zusätzlich in seiner Zerstäubung positiv beeinflusst, so dass ein noch weiter verbesserter Zerfall in feinste Tröpfchen erzielbar ist.By the so-called S-blow before and within the perforated disc 23 with several strong flow deflections of the flow is a strong, atomization promoting turbulence impressed. The velocity gradient across the flow is thus particularly pronounced. It is an expression of the change in the velocity across the stream, with the velocity in the middle of the flow much greater than that in the vicinity of the walls. The increased shear stresses in the fluid resulting from the speed differences favor the disintegration into fine droplets near the outlet openings 24. According to the invention, the specific geometry of the onflow cavity 26 additionally positively influences the fluid in its atomization, so that a further improved disintegration into very fine droplets can be achieved is.

Die Lochscheibe 23 ist beispielsweise mittels galvanischer Metallabscheidung hergestellt, wobei die Herstellung einer einlagigen Lochscheibe 23 insbesondere mit der Technik des lateralen Überwachsens vorteilhaft ist. Eine stanztechnische Herstellung der Lochscheibe 23 ist ebenso denkbar. Die Auslassöffnungen 24 besitzen in idealer Weise eine trompetenförmige oder lavaldüsenartige Kontur. Vom Querschnitt her können die Auslassöffnungen 24 z.B. eine kreisförmige, ovale oder auch mehreckige Form aufweisen.The perforated disk 23 is produced, for example, by means of galvanic metal deposition, wherein the production of a single-layer perforated disk 23 is advantageous, in particular with the technique of lateral overgrowth. A punching technical production of the perforated disc 23 is also conceivable. The outlet openings 24 ideally have a trumpet-shaped or lavallous-like contour. From the cross-section, the outlet openings 24 may be e.g. have a circular, oval or polygonal shape.

Figur 2 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt II in Figur 1 zur Verdeutlichung der Geometrie des Anströmhohlraums 26 zwischen der Begrenzungsfläche 30 des Ventilsitzkörpers 16 und der Lochscheibe 23. Der Ventilsitzkörper 16 ist derart ausgestaltet, dass die Begrenzungsfläche 30 von der Austrittsöffnung 27 ausgehend zur Lochscheibe 23 radial nach außen hin stetig schräg geneigt abfällt. Dies führt dazu, dass über einer senkrecht zur Ventillängsachse 2 verlaufenden Eintrittsebene 31 der wenigstens einen Auslassöffnung 24 nur noch eine geringe Höhe des Anströmhohlraums 26 vorliegt und die Strömung auf dem Weg zu den Auslassöffnungen 24 stetig beschleunigt wird. Erfindungsgemäß gilt dabei, dass eine anströmbare senkrechte Durchtrittsfläche 32 über der Auslassöffnung 24 im Anströmhohlraum 26, die sich berechnet als das Produkt aus dem Umfang der Auslassöffnung 24 im Bereich ihrer Eintrittsebene 31 und der freien Höhe im Anströmhohlraum 26, kleiner ist als die Fläche der Eintrittsebene 31 der Auslassöffnung 24 (Fläche 32 < Fläche 31). Dieses Verhältnis gilt für wenigstens eine Auslassöffnung 24; die höchste Zerstäubungsgüte wird jedoch erzielt, wenn dieses Verhältnis an allen Auslassöffnungen 24 der Lochscheibe 23 eingehalten ist. FIG. 2 shows an enlarged section II in FIG. 1 to clarify the geometry of the Anströmhohlraums 26 between the boundary surface 30 of the valve seat body 16 and the perforated disc 23. The valve seat body 16 is configured such that the boundary surface 30, starting from the outlet opening 27 to the perforated disc 23 radially outwardly sloping inclined continuously. As a result of this, an inlet plane 31 of the at least one outlet opening 24, which is perpendicular to the valve longitudinal axis 2, has only a small height of the onflow cavity 26 and the flow is steadily accelerated on the way to the outlet openings 24. According to the invention, a flowable vertical passage area 32 above the outlet opening 24 in the onflow cavity 26, which is calculated as the product of the circumference of the Outlet opening 24 in the region of its inlet plane 31 and the free height in the Anströmhohlraum 26, smaller than the surface of the inlet plane 31 of the outlet opening 24 (surface 32 <surface 31). This ratio applies to at least one outlet opening 24; However, the highest atomization quality is achieved if this ratio is maintained at all outlet openings 24 of the perforated disc 23.

Bei den vorbeschriebenen Größenverhältnissen ist die Durchtrittsfläche 32 der kleinste, mengenzumessende Querschnitt im Strömungspfad. Die Eintrittsebene 31 der Auslassöffnung 24 bietet der in sie eintretenden Strömung mehr Querschnittsfläche, als für die durch die Durchtrittsfläche 32 vordosierte Durchflussmenge benötigt wird. Die Strömung ist insofern in der Eintrittsebene 31 vollständig von der Wandung der Auslassöffnung 24 abgelöst. Die horizontalen Geschwindigkeitskomponenten der in die Eintrittsebene 31 einmündenden Strömung werden also durch die Wandung der Auslassöffnung 24 an der Eintrittsebene 31 nicht behindert, so dass der Brennstoffstrahl beim Verlassen der Auslassöffnung 24 die volle Intensität der in dem Anströmhohlraum 26 generierten Horizontalkomponenten besitzt und deshalb mit maximaler Zerstäubung auffächert.In the above-described size ratios, the passage area 32 is the smallest, volume-measuring cross-section in the flow path. The inlet plane 31 of the outlet opening 24 offers the flow entering it more cross-sectional area than is required for the pre-metered through the passage surface 32 flow rate. The flow is thus completely detached from the wall of the outlet opening 24 in the entry plane 31. The horizontal velocity components of the flow entering the inlet plane 31 are thus not hindered by the wall of the outlet opening 24 at the entry plane 31, so that the fuel jet when leaving the outlet opening 24 has the full intensity of the horizontal components generated in the onflow cavity 26 and therefore with maximum atomization fan out.

In den Figuren 3 bis 5 sind drei weitere erfindungsgemäß ausgestaltete Anströmhohlräume 26 als Ringbereiche der Zuströmöffnung 19 in einer vergrößerten Darstellung in einem jeweils mit Figur 2 vergleichbaren Ausschnitt gezeigt. Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Begrenzungsfläche 30 des Ventilsitzkörpers 16 unmittelbar über der Auslassöffnung 24 nach unten gewölbt ist, um die Durchtrittsfläche 32 so zu verkleinern, dass sie kleiner ist als die Fläche der Eintrittsebene 31 der Auslassöffnung 24.In the FIGS. 3 to 5 are three further inventively designed Anströmhohlräume 26 as annular areas of the inflow opening 19 in an enlarged view in one with FIG. 2 shown comparable section. FIG. 3 11 shows an embodiment in which the boundary surface 30 of the valve seat body 16 is curved downwards directly above the outlet opening 24 in order to reduce the passage area 32 to be smaller than the area of the entry level 31 of the outlet opening 24.

In den Figuren 4 und 5 sind zwei Ausführungsbeispiele dargestellt, bei denen die Begrenzungsfläche 30 des Ventilsitzkörpers 16 eben und dabei senkrecht zur Ventillängsachse 2 verläuft, jedoch die Auslassöffnungen 24 erhaben in den Anströmhohlraum 26 hinein ausgeführt sind. Der um die Auslassöffnungen 24 jeweils erhaben ausgeführte Bereich der Lochscheibe 23 kann dabei z.B. konvex (Figur 4) oder konkav (Figur 5) herausgewölbt ausgebildet sein. Herstellbar sind solche Konturen beispielsweise mittels ECM-Verfahren (Electro Chemical Machining). Auch hier gilt wieder, dass die anströmbare senkrechte Durchtrittsfläche 32 über der wenigstens einen Auslassöffnung 24 in dem Anströmhohlraum 26 kleiner ist als die Fläche der Eintrittsebene 31 der Auslassöffnung 24.In the FIGS. 4 and 5 two embodiments are shown in which the boundary surface 30 of the valve seat body 16 is flat and perpendicular to the longitudinal axis of the valve 2, but the outlet openings 24 are raised in the Anströmhohlraum 26 in executed. The region of the perforated disc 23 which is raised in each case around the outlet openings 24 can be, for example, convex ( FIG. 4 ) or concave ( FIG. 5 ) be formed bulging out. Such contours can be produced, for example, by means of ECM processes (Electro Chemical Machining). Once again, the flowable vertical passage surface 32 above the at least one outlet opening 24 in the onflow cavity 26 is smaller than the surface of the inlet plane 31 of the outlet opening 24.

Bei den in den Figuren 3 bis 5 gezeigten Beispielen ist die Höhe des Anströmhohlraums 26 nur unmittelbar im Bereich der Auslassöffnungen 24 reduziert. Auf diese Weise hat die Strömung im Gegensatz zum in Figur 2 gezeigten Beispiel im gesamten um die Auslassöffnungen 24 herum liegenden Gebiet des Anströmhohlraums 26 genügend Höhe zur Verfügung, um verlustarm bis zu den Kanten der Auslassöffnungen 24 zu strömen. Dadurch wird vor allen Dingen jede Auslassöffnung 24 auch rückraumseitig mit einem nennenswerten Durchflussmengenanteil gespeist. Als Rückraum R wird der radial auswärts der jeweiligen Auslassöffnung 24 liegende Bereich des Anströmhohlraums 26 verstanden. Folglich sind die Quergeschwindigkeitsvektoren im Austritt der Auslassöffnungen 24 divergent und sorgen für eine gute Zerstäubung des Brennstoffs.In the in the FIGS. 3 to 5 As shown, the height of the inflow cavity 26 is reduced only immediately in the area of the outlet openings 24. In this way, the flow has in the Contrary to in FIG. 2 shown in the entire area around the outlet openings 24 around the area of the Anströmhohlraums 26 enough height available to flow with little loss to the edges of the outlet openings 24. As a result, above all, each outlet opening 24 is also fed with a considerable proportion of flow through the rear area. The back space R is understood to be the region of the onflow cavity 26 lying radially outward of the respective outlet opening 24. Consequently, the lateral velocity vectors are divergent at the outlet of the outlet openings 24 and provide good atomization of the fuel.

Claims (10)

  1. Fuel injection valve for fuel injection systems of internal combustion engines, with a valve longitudinal axis (2), with a valve-seat body (16) having a fixed valve seat (29), with a valve-closing body (7) which cooperates with the valve seat (29) and is movable axially along the valve longitudinal axis (2), and with a perforated disc (23) which is arranged downstream of the valve seat (29) and which possesses at least one outlet port (24), and also with a flow approach cavity (26) which is the annular outer region of an inflow port (19) which is provided between an outflow port (27) of the valve-seat body (16) and the perforated disc (23), characterized in that a flow approach passage area (32) via the at least one outlet port (24) in the flow approach cavity (26) provided upstream of the perforated disc (23), which passage area is calculated as the product of the circumference of the outlet port (24) in the region of its inflow plane (31) and the free height in the flow approach cavity (26), is smaller than the area of the inflow plane (31) of the outlet port (24).
  2. Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the inflow port (19) possesses a diameter which is larger than the opening width of the outflow port (27).
  3. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the flow approach cavity (26) is delimited, opposite the at least one outlet port (24), by a boundary surface (30) of the valve-seat body (16).
  4. Fuel injection valve according to Claim 1 or 2, characterized in that a full offset is present between the outflow port (27) and the at least one outlet port (24).
  5. Fuel injection valve according to Claim 3, characterized in that the boundary surface (30) is of obliquely inclined form.
  6. Fuel injection valve according to Claim 3, characterized in that the boundary surface (30) is arched at least in the region of the at least one outlet port (24).
  7. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one outlet port (24) is of a form elevated into the flow approach cavity (26).
  8. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one outlet port (24) has a contour in the form of a trumpet or resembling a laval nozzle.
  9. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the perforated disc (23) can be produced by means of electrolytic metal deposition or by stamping.
  10. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that between two and forty outlet ports (24) are provided in the perforated disc (23), and the flow approach passage area (32) above each outlet port (24) in the flow approach cavity (26) is smaller than the area of the inflow plane (31) of the respective outlet port (24).
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