EP1828593A1 - Kraftstoffeinspritzventil f]r eine brennkraftmaschine - Google Patents

Kraftstoffeinspritzventil f]r eine brennkraftmaschine

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EP1828593A1
EP1828593A1 EP05808003A EP05808003A EP1828593A1 EP 1828593 A1 EP1828593 A1 EP 1828593A1 EP 05808003 A EP05808003 A EP 05808003A EP 05808003 A EP05808003 A EP 05808003A EP 1828593 A1 EP1828593 A1 EP 1828593A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
throttle
fuel injection
guide sleeve
valve member
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Withdrawn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
EP05808003A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Rudolf Heinz
Patrick Mattes
Wolfgang Stoecklein
Holger Rapp
Marcus Schilling
Violaine Chassagnoux
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 EP1828593A1 publication Critical patent/EP1828593A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M45/00—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship
    • F02M45/12—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship providing a continuous cyclic delivery with variable pressure
    • 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
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/042—The valves being provided with fuel passages
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies
    • 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
    • F02M2200/28—Details of throttles in fuel-injection apparatus
    • 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
    • F02M2547/00—Special features for fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M2547/001—Control chambers formed by movable sleeves

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection valve according to the preamble of patent claim 1.
  • Such a fuel injection valve has become known, for example, from US 4,987,887.
  • a guide throttling of the fuel in the Injection made including in particular two throttle connections can be used with different throttle resistance, which are arranged in parallel.
  • the first throttle connection permanently connects an annular gap with an annular space opening onto the valve seat surface, the second throttle connection is switched on from a predetermined opening stroke.
  • the fuel injection valve according to the invention for internal combustion engines with the characterizing feature of claim 1 has the opposite advantage that the guide throttling can be done in a particularly simple manner by forming the guide portion as a guide sleeve.
  • the second throttle connection is completely or almost completely closed.
  • the pressure at the valve seat surface is lowered relative to the rail pressure prevailing in front of the first throttle connection, and the hydraulically effective area at which the rail pressure acts to form a hydraulic opening force on the valve member is reduced.
  • the latter causes a lowering of the opening speed of the valve member below the predetermined opening stroke. If the predetermined opening stroke is exceeded, the second throttle connection is switched on and the rail pressure now prevails to the valve seat surface.
  • the hydraulically effective surface as well as the pressure at the
  • Injection openings are now formed as in known common rail nozzles. In addition, if necessary, can be dispensed with a conventional guidance of the valve member.
  • the first throttle connection with greater throttle resistance may be formed by an annular gap between the guide sleeve and valve member, a mecanicnanschliff the valve member or a throttle bore in the guide sleeve or the valve member.
  • the second throttle connection can by anotherinstitunanschliff of Valve member or a throttle bore in the valve member or the guide sleeve are produced.
  • Embodiments of the fuel injection valve according to the invention are shown in the non-scale drawing and are explained in more detail in the following description. It shows:
  • Fig. 1 is a schematic representation of a first
  • Fig. 2 shows a detail of the combustion chamber end of the
  • Fig. 3 shows a detail of the combustion chamber side end of a second
  • Fig. 4 shows a detail of the combustion chamber side end of a third
  • Fig. 5 shows a detail of the combustion chamber side end of a fourth
  • Embodiment of the fuel injection valve according to the invention with a throttle bore in the guide sleeve Embodiment of the fuel injection valve according to the invention with a throttle bore in the guide sleeve
  • Fig. 6 shows a detail of the combustion chamber end of a fifth embodiment of the fuel injection valve according to the invention with two throttle bores in the guide sleeve, and
  • Fig. 7 in a first partial image (a) the throttle resistance and in a second partial image (b) the injection quantity of the fuel injection valve according to the invention in dependence on the opening stroke.
  • Fig. 1 shows a fuel injection valve 1 for internal combustion engines, which is designed as a nozzle module, as it u. a. used in CR injectors with piezo actuator.
  • the fuel injection valve 1 has a valve body 2, in which a bore 3 is provided.
  • a valve member 4 is axially slidably mounted in the bore 3 and is guided by means of a guide sleeve serving as a guide portion 5 in the interior of the bore 3.
  • Fig. 2 shows the combustion chamber end of the fuel injection valve 1 in detail.
  • the valve member 4 has at its combustion chamber end a valve sealing surface 6, with which it rests in the closed state of the fuel injection valve 1 on a valve seat surface 7 of the valve body 2 to prevent fuel flow to the valve seat surface 7 provided downstream injection openings 8.
  • the injection openings 8 open into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied.
  • the guide sleeve 5 is axially between one a not shown high-pressure fuel line connected annular gap 9 and an opening to the valve seat surface 7 annular space 10 is provided.
  • the guide sleeve 5 has in the direction of the combustion chamber end of the valve body 2 towards a conical surface portion 11 which in a tapered
  • a spring 23 is provided, which presses in the axial direction against a radially extending control edge 15 of the guide sleeve 5 and the control sleeve 5 fixed immovably.
  • valve member 4 closes with the inner wall of the guide sleeve 5 hydraulically tight.
  • valve member 4 Serving as a throttle connection, not pictorially illustrated first, longmonynanschliff the valve member 4 connects the annular gap 9 permanently with the annulus 10.
  • Throttle connection connects the annular gap 9 and the annular space 10 from a predetermined opening stroke h of the valve member 4, which in the present case is about 0.1 mm. Upon reaching the opening stroke h, the valve member 4 is tightened so far that the secondmonynanschliff 14 with one end on the control edge 15 of
  • Guide sleeve 5 protrudes into the annular gap 9 and allows the supply of fuel into the injection openings 8 with a smaller throttle resistance.
  • Fig. 3 shows a detail of a second embodiment of the fuel injection valve 1, in which between the valve member 4 and the
  • annular gap 16 is formed, which connects the first annular gap 9 with the annular space 10 permanently as the first throttle connection.
  • the annular space 10 opens to the valve seat surface 7 and is between the valve member 4 and the guide sleeve 5 by a Reduction of the diameter of the valve member 4 is formed.
  • a throttle bore 17 is drilled in the valve member 4 and connects the axial portion of the valve member 4 of larger diameter, on which the annular gap 16 is formed, with the portion of the valve member of smaller diameter, on which the annular space 10 is formed.
  • the throttle bore 17 connects from the opening stroke h the annular gap 9 with the annular space 10, so that the supply of fuel into the injection openings 8 is made possible with a smaller throttle resistance.
  • FIG. 4 shows a detail of a third embodiment of the fuel injection valve 1, in which, in contrast to FIG. 3, the larger-diameter portion of the valve member 4 terminates hydraulically tightly with the guide sleeve 5.
  • the throttle bore 17 of the valve member 4 connects the annular gap 9 with the on
  • Valve member 4 formed administratnanschliff 14, which is formed as shown in FIG. 1 and is in communication with the annular space 10. From reaching the opening stroke h, the control edge 15 releases the surface grinding 14, so that it is connected directly to the annular gap 9.
  • Fig. 5 shows a detail of a fourth embodiment of the fuel injection valve 1, in which a throttle bore 13 is drilled in the guide sleeve 5 as a second throttle connection.
  • the throttle bore 13 connects the inner surface of the guide sleeve 5 permanently with the control edge 15 of the guide sleeve 5.
  • the valve member 4 of the fuel injection valve 1 of Fig. 5 is constructed analogously to the valve member 4 of Fig. 3, but has no throttle bore.
  • an annular gap 16 between the guide sleeve 5 and a portion of the valve member 4 is formed with a larger diameter, in which the
  • Throttle bore 13 opens when the fuel injection valve 1 is closed. From the opening stroke h, the throttle bore 13 no longer opens into the annular gap 16, but into the annular gap 10, which between the portion of the valve member 4 with a smaller diameter and the Guide sleeve 5 is formed.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of the fuel injection valve 1 with a guide sleeve 5, which is extended in the axial direction in comparison with the guide sleeves shown in FIGS
  • the guide sleeve 5 has two cylindrical sections with different inner diameters, of which the larger facing away from the combustion chamber, the smaller facing the combustion chamber end of the guide sleeve 5 is formed.
  • the two sections of the guide sleeve 5 adjoin one another at a control edge 15, which is formed in the radial direction between the cylindrical sections.
  • the valve member 4 has three sections with different diameters, which faces away from the combustion chamber end to the
  • the sections with the largest and the mean diameter of the valve member 4 are formed such that they each close with a closed fuel injection valve 1 hydraulically sealed with the inner diameters of the guide sleeve 5.
  • Valve member 5 with the smallest diameter forms the annulus 10 with the combustion chamber side portion of the guide sleeve. Between the section with the average diameter of the valve member 4 and the portion of the guide sleeve 5, which faces away from the combustion chamber, an annular space 26 is formed.
  • the guide sleeve 5 has at a combustion chamber end two first, extending in the radial direction first throttle bores 25, which act as a first throttle connections.
  • the first throttle bores 25 extend between the outer wall and the inner wall of the
  • the annular gap 9 is connected via the first throttle bores 25 with the annular space 10.
  • throttle bores 24 in the Guide sleeve 5 are in the axial direction further away from the combustion chamber than the first throttle bores 25 are mounted and serve as second throttle connections.
  • the second orifices 24 connect the annular gap 9 to the annular space 26.
  • the annular space 26 is hydraulically sealed until the nozzle stroke h against the annulus 10 is reached, because the portion of the middle diameter valve member 4 is hydraulically sealed to the combustion chamber side portion of the guide sleeve 5 concludes.
  • the control edge 15 Upon reaching the nozzle stroke h, the control edge 15 releases the portion of the valve member 4 with a smaller diameter, so that the annular space 26 is in communication with the annular space 10. About the second throttle bores 24 with low throttle effect (almost zero) the injection ports 8 fuel is supplied.
  • the annular gap 16 or the throttle bore 17 in the valve member 4 may be alternatively formed by a radial throttle bore in the guide sleeve 5, as shown in Fig. 6.
  • Fig. 7a shows a throttle resistance D of the fuel injection valve 1 in response to the opening stroke H.
  • the opening stroke h is the first throttle connection with a constant, large throttle effect alone in use.
  • From the opening stroke h additionally acts the second throttle connection and reduces the throttle resistance D to a smaller, also constant value. The smaller value can be very small, it is even possible to lower it to zero.
  • Fig. 7b shown by a first injection curve 18.
  • a second injection curve 19 shows the injection quantity when using a single throttle connection whose throttle resistance is between two throttle resistors of Fig. 7a.
  • the first throttle connection with higher throttle resistance acts as a single throttle connection. Due to the lowered pressure in the annular space 10, the hydraulic opening force is reduced to the valve member and thus its opening speed in this lower stroke range.
  • Throttle with lower throttle resistance the injection behavior and leads to a larger injection quantity in the actual combustion than when using a single throttle connection.
  • the injection pattern can therefore be adjusted much more accurately for optimal combustion using two throttle joints with different throttle resistance than when using a single throttle connection.
  • the guide sleeve is particularly suitable for the provision of throttle connections and also leads to a reduction of the hydraulic surface.

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Abstract

Ein Kraftstoffeinspritzventil (1) für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Bohrung (3) eines Ventilkörpers (2) axial verschiebbaren Ventilglied (4) weist auf: an seinem brennraumseitigen Ende eine Ventildichtfläche, mit der es mit einer Ventilsitzfläche des Ventilkörpers (2) zusammenwirkt, 10 mindestens eine stromabwärts der Ventilsitzfläche vorgesehene und sich in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine öffnende Einspritzöffnung, einen das Ventilglied (4) führenden Führungsabschnitt des Ventilkörpers (2), der axial zwischen einem an eine Kraftstoffhochdruckleitung angeschlossenen Ringspalt und einem an die 15 Ventilsitzfläche mündenden Ringraum vorgesehen ist, eine erste Drosselverbindung, die Ringspalt und Ringraum dauerhaft miteinander verbindet, und eine zweite Drosselverbindung, die Ringspalt und Ringraum ab einem vorbestimmten Öffnungshub (h) des Ventilglieds (4) miteinander verbindet und einen kleineren Drosselwiderstand als die erste 20 Drosselverbindung aufweist. Der Führungsabschnitt ist erfindungsgemäß durch eine Führungshülse (5) gebildet, die am brennraumseitigen Ende des Ventilkörpers (2) in der Bohrung (3) unverschiebbar fixiert ist.

Description

Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Kraftstoffeinspritzventil nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
Ein solches Kraftstoffeinspritzventil ist beispielsweise durch die US 4,987,887 bekannt geworden.
Zur Reduzierung von Emissionen besonders im Hinblick auf die EURO-V- Norm ist es bekannt, den Einspritzverlauf von Kraftstoffeinspritzventilen abhängig vom Düsennadelhub im Hinblick auf eine optimale Verbrennung zu formen. Hierzu wird eine Führungsdrosselung des Kraftstoffs bei der Einspritzung vorgenommen, wozu insbesondere zwei Drosselverbindungen mit unterschiedlichem Drosselwiderstand verwendet werden können, die parallel angeordnet sind. Die erste Drosselverbindung verbindet einen Ringspalt dauerhaft mit einem an die Ventilsitzfläche mündenden Ringraum, die zweite Drosselverbindung wird ab einem vorbestimmten Öffnungshub zugeschaltet.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit dem kennzeichnenden Merkmal des Patentanspruchs 1 hat dem gegenüber den Vorteil, dass die Führungsdrosselung auf besonders einfache Weise durch Ausbildung des Führungsabschnitts als Führungshülse erfolgen kann. Durch die Führungshülse wird, solange der Hub des Ventilglieds den vorbestimmten Öffnungshub noch nicht überschritten hat, die zweite Drosselverbindung ganz oder fast vollständig verschlossen. Dadurch wird der Druck an der Ventilsitzfläche gegenüber dem vor der ersten Drosselverbindung herrschenden Raildruck abgesenkt, und es wird die hydraulisch wirksame Fläche, an der der Raildruck zur Ausbildung einer hydraulischen Öffnungskraft auf das Ventilglied wirkt, reduziert. Letzteres bewirkt eine Absenkung der Öffnungsgeschwindigkeit des Ventilglieds unterhalb des vorbestimmten Öffnungshubs. Wird der vorbestimmte Öffnungshub überschritten, so wird die zweite Drosselverbindung zugeschaltet und der Raildruck herrscht nun bis zur Ventilsitzfläche. Die hydraulisch wirksame Fläche sowie der Druck an den
Einspritzöffnungen bilden sich nun wie bei bekannten Common-Rail- Düsen aus. Zusätzlich kann gegebenenfalls auf eine herkömmliche Führung des Ventilglieds verzichtet werden.
Die erste Drosselverbindung mit größerem Drosselwiderstand kann durch einen ringförmigen Spalt zwischen Führungshülse und Ventilglied, einen Flächenanschliff des Ventilgliedes oder eine Drosselbohrung in der Führungshülse oder dem Ventilglied gebildet sein. Die zweite Drosselverbindung kann durch einen weiteren Flächenanschliff des Ventilgliedes oder eine Drosselbohrung im Ventilglied oder der Führungshülse hergestellt werden. Durch eine Feder zwischen Führungshülse und Ventilglied kann ein sicheres Anliegen der Führungshülse am Ventilkörper erreicht werden.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter aufgeführten Merkmale je für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.
Zeichnung
Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils sind in der nicht maßstäblichen Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils mit einer Führungshülse als Führungsabschnitt,
Fig. 2 ein Detail des brennraumseitigen Endes des
Kraftstoffeinspritzventils von Fig. 1 mit zwei Flächenanschliffen eines Ventilglieds als Drosselverbindungen,
Fig. 3 ein Detail des brennraumseitigen Endes einer zweiten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils mit einer Drosselbohrung im Ventilglied als zweiter Drosselverbindung, Fig. 4 ein Detail des brennraumseitigen Endes einer dritten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils mit einer Drosselbohrung im Ventilglied als erster Drosselverbindung,
Fig. 5 ein Detail des brennraumseitigen Endes einer vierten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils mit einer Drosselbohrung in der Führungshülse,
Fig. 6 ein Detail des brennraumseitigen Endes einer fünften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils mit zwei Drosselbohrungen in der Führungshülse, und
Fig. 7 in einem ersten Teilbild (a) den Drosselwiderstand und in einem zweiten Teilbild (b) die Einspritzmenge des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils in Abhängigkeit vom Öffnungshub.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Fig. 1 zeigt ein Kraftstoffeinspritzventil 1 für Brennkraftmaschinen, das als Düsenmodul ausgelegt ist, wie es u. a. in CR-Injektoren mit Piezo-Aktor zum Einsatz kommt. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 weist einen Ventilkörper 2 auf, in dem eine Bohrung 3 vorgesehen ist. Ein Ventilglied 4 ist axial verschiebbar in der Bohrung 3 angebracht und wird mittels einer als Führungsabschnitt dienenden Führungshülse 5 im Innern der Bohrung 3 geführt.
Fig. 2 zeigt das brennraumseitige Ende des Kraftstoffeinspritzventils 1 im Detail. Das Ventilglied 4 weist an seinem brennraumseitigen Ende eine Ventildichtfläche 6 auf, mit der es im geschlossenen Zustand des Kraftstoffeinspritzventils 1 an einer Ventilsitzfläche 7 des Ventilkörpers 2 anliegt, um einen Kraftstoffzufluss zu stromabwärts der Ventilsitzfläche 7 vorgesehenen Einspritzöffnungen 8 zu unterbinden. Die Einspritzöffnungen 8 öffnen sich in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine. Die Führungshülse 5 ist axial zwischen einem an eine nicht bildlich dargestellte Kraftstoffhochdruckleitung angeschlossenen Ringspalt 9 und einem an die Ventilsitzfläche 7 mündenden Ringraum 10 vorgesehen. Die Führungshülse 5 weist in Richtung auf das brennraumseitige Ende des Ventilkörpers 2 hin einen konischen Flächenabschnitt 11 auf, der in einem konisch zulaufenden
Flächenabschnitt 12 des Ventilkörpers 2 eingepresst ist. Zur Fixierung der Führungshülse 5 ist eine Feder 23 vorgesehen, welche in axialer Richtung gegen eine in radialer Richtung verlaufende Steuerkante 15 der Führungshülse 5 drückt und die Steuerhülse 5 unverschiebbar fixiert.
Die Außenwand des Ventilglieds 4 schließt mit der Innenwand der Führungshülse 5 hydraulisch dicht ab. Ein als Drosselverbindung dienender, nicht bildlich dargestellter erster, langer Flächenanschliff des Ventilgliedes 4 verbindet den Ringspalt 9 dauerhaft mit dem Ringraum 10. Ein zweiter, weniger langer Flächenanschliff 14, der als zweite
Drosselverbindung dient, verbindet den Ringspalt 9 und den Ringraum 10 ab einem vorbestimmten Öffnungshub h des Ventilgliedes 4, der im vorliegenden Fall ungefähr 0,1 mm beträgt. Beim Erreichen des Öffnungshubs h ist das Ventilglied 4 so weit angezogen, dass der zweite Flächenanschliff 14 mit einem Ende über die Steuerkante 15 der
Führungshülse 5 in den Ringspalt 9 hineinragt und die Zufuhr von Kraftstoff in die Einspritzöffnungen 8 mit einem kleineren Drosselwiderstand ermöglicht.
Im Folgenden werden für Merkmale mit gleicher Funktion und gleicher oder ähnlicher Bauform identische Bezugszeichen wie in den Fig. 1 und 2 verwendet.
Fig. 3 zeigt ein Detail einer zweiten Ausgestaltung des Kraftstoffeinspritzventils 1 , bei dem zwischen dem Ventilglied 4 und der
Führungshülse 5 ein ringförmiger Spalt 16 ausgebildet ist, der als erste Drosselverbindung den Ringspalt 9 mit dem Ringraum 10 dauerhaft verbindet. Der Ringraum 10 mündet an die Ventilsitzfläche 7 und ist zwischen dem Ventilglied 4 und der Führungshülse 5 durch eine Verkleinerung des Durchmessers des Ventilglieds 4 gebildet. Eine Drosselbohrung 17 ist im Ventilglied 4 eingebohrt und verbindet den axialen Abschnitt des Ventilglieds 4 mit größerem Durchmesser, an welchem der ringförmige Spalt 16 gebildet ist, mit dem Abschnitt des Ventilglieds mit geringerem Durchmesser, an welchem der Ringraum 10 gebildet ist. Die Drosselbohrung 17 verbindet ab dem Öffnungshub h den Ringspalt 9 mit dem Ringraum 10, sodass die Zufuhr von Kraftstoff in die Einspritzöffnungen 8 mit einem kleineren Drosselwiderstand ermöglicht wird.
Fig. 4 zeigt ein Detail einer dritten Ausgestaltung des Kraftstoffeinspritzventils 1 , bei dem im Unterschied zu Fig. 3 der Abschnitt mit größerem Durchmesser des Ventilglieds 4 hydraulisch dicht mit der Führungshülse 5 abschließt. Als erste Drosselverbindung verbindet die Drosselbohrung 17 des Ventilglieds 4 den Ringspalt 9 mit dem am
Ventilglied 4 gebildeten Flächenanschliff 14, der wie in Fig. 1 gezeigt ausgebildet ist und mit dem Ringraum 10 in Verbindung steht. Ab dem Erreichen des Öffnungshubs h gibt die Steuerkante 15 den Flächenanschliff 14 frei, sodass dieser direkt mit dem Ringspalt 9 verbunden wird.
Fig. 5 zeigt ein Detail einer vierten Ausgestaltung des Kraftstoffeinspritzventils 1 , bei dem als zweite Drosselverbindung eine Drosselbohrung 13 in die Führungshülse 5 eingebohrt ist. Die Drosselbohrung 13 verbindet die Innenfläche der Führungshülse 5 dauerhaft mit der Steuerkante 15 der Führungshülse 5. Das Ventilglied 4 des Kraftstoffeinspritzventils 1 von Fig. 5 ist analog zum Ventilglied 4 von Fig. 3 aufgebaut, weist aber keine Drosselbohrung auf. Wie in Fig. 3 ist ein ringförmiger Spalt 16 zwischen Führungshülse 5 und einem Abschnitt des Ventilglieds 4 mit größerem Durchmesser gebildet, in den die
Drosselbohrung 13 bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil 1 mündet. Ab dem Öffnungshub h mündet die Drosselbohrung 13 nicht mehr in den ringförmigen Spalt 16, sondern in den Ringspalt 10, welcher zwischen dem Abschnitt des Ventilglieds 4 mit geringerem Durchmesser und die Führungshülse 5 gebildet ist.
Fig. 6 zeigt eine weitere Ausgestaltung des Kraftstoffeinspritzventils 1 mit einer Führungshülse 5, welche im Vergleich zu den in Fig. 1 bis Fig. 5 gezeigten Führungshülsen in axialer Richtung verlängert ist, um das
Schließen des Kraftstoffeinspritzventils 1 zu erleichtern. Die Führungshülse 5 weist zwei zylindrische Abschnitte mit unterschiedlichen Innendurchmessern auf, von denen der größere am dem Brennraum abgewandten, der kleinere am dem Brennraum zugewandten Ende der Führungshülse 5 gebildet ist. Die beiden Abschnitte der Führungshülse 5 grenzen an einer Steuerkante 15 aneinander, welche in radialer Richtung zwischen den zylindrischen Abschnitten gebildet ist.
Das Ventilglied 4 weist drei Abschnitte mit unterschiedlichen Durchmessern auf, die vom dem Brennraum abgewandten Ende zum dem
Brennraum zugewandten Ende des Ventilglieds 4 abnehmen. Die Abschnitte mit dem größten und dem mittleren Durchmesser des Ventilglieds 4 sind derart ausgebildet, dass sie bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil 1 jeweils hydraulisch dicht mit den Innendurchmessern der Führungshülse 5 abschließen. Der Abschnitt des
Ventilglieds 5 mit dem geringsten Durchmesser bildet mit dem brennraumseitigen Abschnitt der Führungshülse den Ringraum 10 aus. Zwischen dem Abschnitt mit dem mittleren Durchmesser des Ventilglieds 4 und dem Abschnitt der Führungshülse 5, welcher dem Brennraum abgewandt ist, ist ein ringförmiger Raum 26 gebildet.
Die Führungshülse 5 weist an einem brennraumseitigen Ende zwei erste, in radialer Richtung verlaufende erste Drosselbohrungen 25 auf, welche als erste Drosselverbindungen wirken. Die ersten Drosselbohrungen 25 verlaufen zwischen der Außenwand und der Innenwand der
Führungshülse 5. Zwischen der Außenwand der Führungshülse 5 und der Innenwand der Bohrung 3 ist der Ringspalt 9 gebildet. Der Ringspalt 9 ist über die ersten Drosselbohrungen 25 mit dem Ringraum 10 verbunden. Vier zweite, in radialer Richtung verlaufende Drosselbohrungen 24 in der Führungshülse 5 sind in axialer Richtung weiter vom Brennraum entfernt als die ersten Drosselbohrungen 25 angebracht und dienen als zweite Drosselverbindungen. Die zweiten Drosselbohrungen 24 verbinden den Ringspalt 9 mit dem ringförmigen Raum 26. Der ringförmige Raum 26 ist bis zum erreichen des Düsenhubs h gegen den Ringraum 10 hydraulisch abgedichtet, weil der Abschnitt des Ventilglieds 4 mit mittlerem Durchmesser hydraulisch dicht mit dem brennraumseitigen Abschnitt der Führungshülse 5 abschließt. Bei Erreichen des Düsenhubs h gibt die Steuerkante 15 den Abschnitt des Ventilglieds 4 mit geringerem Durchmesser frei, sodass der ringförmige Raum 26 mit dem Ringraum 10 in Verbindung steht. Über die zweiten Drosselbohrungen 24 mit geringer Drosselwirkung (nahezu Null) wird den Einspritzöffnungen 8 Kraftstoff zugeführt.
Bei den in Fig. 1 bis 5 gezeigten Kraftstoffeinspritzventilen 1 kann die erste
Drosselverbindung anstelle des ersten Flächenanschliffs, des ringförmigen Spalts 16 oder der Drosselbohrung 17 im Ventilglied 4 alternativ durch eine radiale Drosselbohrung in der Führungshülse 5 ausgebildet sein, wie in Fig. 6 gezeigt.
Fig. 7a zeigt einen Drosselwiderstand D des Kraftstoffeinspritzventils 1 in Abhängigkeit vom Öffnungshub H. Bis zum Öffnungshub h ist die erste Drosselverbindung mit konstanter, großer Drosselwirkung allein im Einsatz. Ab dem Öffnungshub h wirkt zusätzlich die zweite Drosselverbindung und reduziert den Drosselwiderstand D auf einen kleineren, ebenfalls konstanten Wert. Der kleinere Wert kann sehr gering sein, es ist sogar möglich, diesen auf Null abzusenken.
Die Einspritzmenge E in den Brennraum bei der Verwendung von zwei Drosselverbindungen mit unterschiedlichem Drosselwiderstand wird in
Fig. 7b anhand einer ersten Einspritzkurve 18 gezeigt. Zum Vergleich zeigt eine zweite Einspritzkurve 19 die Einspritzmenge bei der Verwendung einer einzigen Drosselverbindung, deren Drosselwiderstand zwischen beiden Drosselwiderständen von Fig. 7a liegt. In einem ersten Einspritzbereich 20 bei geringem Öffnungshub wirkt die erste Drosselverbindung mit höherem Drosselwiderstand als einzige Drosselverbindung. Aufgrund des abgesenkten Drucks im Ringraum 10 wird die hydraulische Öffnungskraft auf das Ventilglied und damit auch dessen Öffnungsgeschwindigkeit in diesem unteren Hubbereich reduziert.
In einem zweiten Einspritzbereich 21 bei mittlerem Öffnungshub (während des Zündverzugs) wird bei der ersten Einspritzkurve 18 weniger Kraftstoff eingespritzt als bei der zweiten Einspritzkurve 19. Bei weiter öffnendem Ventilglied bestimmt in einem dritten Einspritzbereich 22 die zweite
Drosselverbindung mit geringerem Drosselwiderstand das Einspritzverhalten und führt zu einer größeren Einspritzmenge bei der eigentlichen Verbrennung als bei Verwendung einer einzigen Drosselverbindung. Der Einspritzverlauf kann unter Verwendung von zwei Drosselverbindungen mit unterschiedlichem Drosselwiderstand daher weitaus genauer im Hinblick auf eine optimale Verbrennung eingestellt werden als bei Verwendung einer einzigen Drosselverbindung. Die Führungshülse ist besonders geeignet für das Vorsehen von Drosselverbindungen und führt überdies zu einer Reduktion der hydraulischen Fläche.

Claims

Patentansprüche
1. Kraftstoffeinspritzventil (1 ) für Brennkraftmaschinen mit einem in einer Bohrung (3) eines Ventilkörpers (2) axial verschiebbaren Ventilglied (4), das an seinem brennraumseitigen Ende eine Ventildichtfläche (6) aufweist, mit der es mit einer Ventilsitzfläche (7) des Ventilkörpers (2) zusammenwirkt, mit mindestens einer stromabwärts der Ventilsitzfläche (7) vorgesehenen und sich in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine öffnenden Einspritzöffnung (8), mit einem das Ventilglied (4) führenden Führungsabschnitt, der axial zwischen einem an eine Kraftstoffhochdruckleitung angeschlossenen Ringspalt (9) und einem an die Ventilsitzfläche (7) mündenden Ringraum (10) vorgesehen ist, mit einer ersten Drosselverbindung (16; 25), die Ringspalt (9) und Ringraum (10) dauerhaft miteinander verbindet, und mit einer zweiten Drosselverbindung (13; 17; 24), die Ringspalt (9) und Ringraum (10) ab einem vorbestimmten Öffnungshub (h) des Ventilglieds (4) miteinander verbindet und einen kleineren Drosselwiderstand als die erste Drosselverbindung aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsabschnitt durch eine Führungshülse (5) gebildet ist, die am brennraumseitigen Ende des Ventilkörpers (2) in der Bohrung (3) angeordnet ist.
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drosselverbindung durch einen ringförmigen Spalt (16) zwischen Führungshülse (5) und Ventilglied (4) gebildet ist.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drosselverbindung durch mindestens einen ersten Flächenanschliff des Ventilglieds (4) gebildet ist.
4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drosselverbindung durch eine Drosselbohrung (13, 25) in der Führungshülse (5) gebildet ist.
5. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drosselverbindung durch mindestens einen zweiten Flächenanschliff (14) des Ventilgliedes (4) gebildet ist.
6. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drosselverbindung durch eine im Ventilglied (4) verlaufende Drosselbohrung (17) gebildet ist.
7. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drosselverbindung durch eine in der Führungshülse (5) verlaufende Drosselbohrung (24) gebildet ist.
8. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (5) in der Bohrung (3) des Ventilkörpers (2) unverschiebbar fixiert angeordnet ist.
9. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilglied (4) zumindest im an die Ventilsitzfläche (7) mündenden Abschnitt der Führungshülse (5) einen geringeren Durchmesser als im an den Ringspalt (9) mündenden Abschnitt aufweist.
10. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (5) einen konischen Flächenabschnitt (1 1 ) aufweist, der in einem konisch zulaufenden Flächenabschnitt (12) des Ventilkörpers (2) unverschiebbar fixiert ist.
11. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Feder (23) in axialer Richtung zwischen Ventilglied (4) und Führungshülse (5) angeordnet ist, welche die Führungshülse (5) gegen den Ventilkörper (2) drückt.
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