EP2479418B1 - Fuel injector valve - Google Patents
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- EP2479418B1 EP2479418B1 EP20110196233 EP11196233A EP2479418B1 EP 2479418 B1 EP2479418 B1 EP 2479418B1 EP 20110196233 EP20110196233 EP 20110196233 EP 11196233 A EP11196233 A EP 11196233A EP 2479418 B1 EP2479418 B1 EP 2479418B1
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- F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
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- F02M63/0031—Valves characterized by the type of valves, e.g. special valve member details, valve seat details, valve housing details
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- F02M63/007—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of the groups F02M63/0014Â -Â F02M63/0059
- F02M63/0077—Valve seat details
Definitions
- the invention relates to a fuel injection valve, in particular an injector for fuel injection systems of internal combustion engines. Specifically, the invention relates to the field of injectors for fuel injection systems of air compressing, self-igniting internal combustion engines.
- An injector for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engines has a piezoelectric actuator arranged in an injector body, which actuates a control valve accommodated in a valve plate. Further, a nozzle body is provided, at the brennraum workedem end of a nozzle outlet is formed. A nozzle needle is axially movable or actuated in a longitudinal recess of the nozzle body. In addition, a rearward, facing away from the nozzle outlet end of the longitudinal recess final, arranged between the nozzle body and the control valve throttle plate is provided. The throttle disc forms an opening stop for the nozzle needle.
- the throttle disc acts in this case with the rear side, facing away from the nozzle outlet end face of the nozzle needle, so that the opening stroke of the nozzle needle is limited.
- a control space between the rear nozzle needle end face and the throttle plate is formed, which is in hydraulic communication with a pressure port for supplying fuel.
- a cylindrical holding body is arranged in the injector body, which accommodates a booster piston and a valve plate which contains the control valve.
- a valve bolt is arranged with a valve body.
- the valve pin has a mushroom-shaped configuration. In this case, the valve body is acted upon by a valve spring arranged in the valve spring against a valve seat surface.
- the valve chamber is connected on the one hand via a throttle bore, which serves as an inlet and outlet throttle, with the control chamber.
- a throttle bore which serves as an inlet and outlet throttle
- the valve space via a serving as a bypass bore with a high pressure Fuel room connected.
- the bypass bore can be closed by actuating the valve pin.
- the fuel injection valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an improved design of the control valve is made possible.
- a volume of the valve space can be reduced, the power requirements of a high-pressure pump can be reduced and an improved opening and closing behavior can be achieved.
- valve chamber pressure In order to achieve a fast nozzle needle closing in servo-controlled fuel injection valves, in particular piezoinjectors, the valve chamber pressure must be increased rapidly.
- the pressure increase depends on the valve volume, the fuel compressibility and the volume flow. Since the fuel compressibility is a constant, a faster pressure build-up at a given valve chamber volume can only be achieved by a higher inflow. This can be done via a bypass.
- the control amount increases with increasing injection quantity and with higher pre- and post-injection number. This also increases the temperature of the actuator and the temperature of the fuel return system.
- valve spring can be moved out of the valve chamber.
- a very small valve chamber volume can be achieved.
- the drainage channel can in this case be designed as a throttled drainage channel.
- an antiphase valve control is possible, with opposite phase to the opening of the valve chamber to a Low pressure space a connection with the high pressure passage is possible, so that the valve chamber pressure increases rapidly.
- the control chamber can be supplied in addition to a filling via an inlet throttle or the like from the backflow through flow channel.
- the nozzle needle closes quickly, whereby a small quantity capability of the fuel injection valve is significantly improved and at the same time the maximum injection quantity per injection time is increased.
- a specific engine power of the internal combustion engine can be increased.
- a significant reduction in the amount of bypass, which is guided by the high-pressure passage in the valve chamber, can be achieved, whereby the delivery rate of the high pressure pump can be reduced accordingly.
- the drive torque can be reduced, whereby the drive train of the internal combustion engine only has to meet lower requirements.
- a lower-cost high-pressure pump can also be used. At the same time, the pump drive power is reduced, so that the efficiency improves.
- pressure oscillations in the return system can be reduced, whereby the cavitation tendency is reduced.
- the return temperature is reduced, which has a favorable effect on the Aktorhaltiana and lower material requirements for the return system, in particular a return line, the result.
- the actuator may be configured as a piezoelectric actuator.
- the valve body has a sealing edge assigned to the first valve seat surface, and that the sealing edge of the Valve body cooperates with the first valve seat surface to the first sealing seat.
- the first valve seat surface is designed as an at least substantially planar first valve seat surface and the first valve seat surface is oriented at least approximately perpendicular to a valve axis of the control valve.
- the first valve seat surface is configured on a seat plate. In this way, a flat valve seat can be configured on the first sealing seat. This facilitates in particular a centering of the individual components, in particular the seat plate with the first valve seat surface with respect to a guide of the valve body.
- a second valve seat surface is provided, that the valve body has a sealing surface assigned to the second valve seat surface, and that the sealing surface of the valve body interacts with the second valve seat surface to form the second sealing seat.
- About the second sealing seat can be switched to a certain extent a bypass.
- a sealing edge is configured on the second valve seat surface and that the sealing surface of the valve body cooperates with the sealing edge of the second valve seat surface to form a second sealing seat.
- the sealing surface of the valve body is designed as at least approximately conical sealing surface. This allows a certain centering of the valve body of the valve pin with respect to the sealing edge on the second valve seat surface. This also allows a reliable seal on the one hand both on the first sealing seat and on the other hand on the second sealing seat. This results in a favorable switching behavior, which in particular allows short switching times for actuating the nozzle needle.
- the second valve seat surface is configured on a valve plate. This results in a compact design of the control valve with a reduced number of components. This also simplifies the assembly of the fuel injection valve.
- a guide sleeve is provided, that the valve pin is guided in the guide sleeve and that the second valve seat surface is configured on the guide sleeve.
- a valve plate is provided, that the valve plate has a recess, that the guide sleeve is arranged in the recess of the valve plate, that an applied to the valve plate throttle plate is provided, that the guide sleeve a side of the throttle plate associated biting edge characterized in that the guide sleeve cooperates with its biting edge with the side of the throttle plate and that a projection of the biting edge is predetermined with respect to the side of the throttle plate.
- the guide sleeve with a press fit be arranged pressure-tight in the valve plate.
- the sealing of the guide sleeve to the throttle plate is ensured here via the biting edge, which has a pressure in the ready state, which is above that which is introduced through the injector in the plate association. This can be achieved for example by a defined assembly projection of about 2 microns to about 4 microns.
- a sealing of the guide sleeve relative to the throttle plate by an annular surface which is arranged in a plane to the valve plate sealing surface and in the ready state has a pressure which increases with increasing fuel pressure due to the resulting pressure force and thereby buckling of the throttle plate in the direction of the valve plate and thus the increasing tightness. This is achieved by the pressurized throttle plate area on the nozzle side opposite the valve plate side.
- a valve plate is provided, that the valve plate has a recess, that the guide sleeve is arranged in the recess of the valve plate, that the pressure applied to the valve plate throttle plate is provided, that the guide sleeve, the sealing surface of the throttle plate associated annular surface and that the guide sleeve cooperates with its annular surface with the sealing surface of the throttle plate.
- valve chamber of the control valve is designed as an at least substantially annular valve space. It is also advantageous that a height of the valve space is determined at least substantially by an axial distance of the first sealing seat on the first valve seat surface to the second sealing seat on the second valve seat surface. As a result, a volume of the valve chamber can be optimized. Specifically, a relatively small volume of the valve space may be predetermined. As a result, the amount of rejected fuel can be optimized.
- the fuel injection valve can also be configured in one of the following ways and optionally further developed in a suitable manner.
- a fuel injector in particular an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines, with a control valve and a control chamber, wherein the control chamber is connected via a drain passage with a valve chamber of the control valve, wherein the control valve receives a guide sleeve in a recess, wherein the guide sleeve at least on a part of the circumference is acted upon by high fuel pressure, wherein a valve pin is guided in the guide sleeve and wherein the valve pin has a valve body arranged in the valve body.
- valve body cooperates on the one hand with a first valve seat surface to a first sealing seat, via which a connection of the valve chamber with a pressure-relieved space is controllable, and that the valve body on the other hand cooperates with a second valve surface to a second sealing seat , via which a connection of the valve chamber with a high pressure channel is controllable.
- Fig. 1 shows a first embodiment of a fuel injection valve 1 of the invention in a schematic, partial sectional view.
- the fuel injection valve 1 can serve in particular as an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines.
- a preferred use of the fuel injection valve 1 is for a fuel injection system with a common rail, the diesel fuel under high pressure leads to a plurality of fuel injection valves 1.
- the fuel injection valve 1 according to the invention is also suitable for other applications.
- the fuel injection valve 1 has housing parts 2, 3, which are connected to one another via a nozzle lock nut 4.
- a fuel chamber 5 is configured in the housing part 2, which is designed as a nozzle body.
- a needle sleeve 6 is arranged, which encloses a nozzle needle 7 in the region of its end face 8.
- a seat plate 9, a valve plate 10 and a throttle plate 11 are provided.
- the valve plate 10 and the throttle plate 11 is a high pressure passage 12 with channel sections 13, 14, 15 out.
- About the high pressure passage 12 of the fuel chamber 5 is filled in operation with high pressure fuel.
- the needle sleeve 6 is supported on one side 16 of the throttle plate 11. Within the Needle sleeve 6 is limited between the side 16 of the throttle plate 11 and the end face 8 of the nozzle needle 7, a control chamber 17.
- the control chamber 17 is sealed off from the fuel chamber 5.
- an inlet channel 18 branches off with an inlet throttle 19.
- the inlet channel 18 opens on the one hand in the high pressure passage 12 and on the other hand in the control chamber 17. In this way, the control chamber 17 is filled with high pressure fuel.
- a filling channel 20 branches off from the high-pressure channel 12.
- the filling channel 20 opens into an annular space 21.
- the annular space 21 is thus connected to the high-pressure channel 12.
- a drain channel 22 is provided with an outlet throttle 23.
- the drainage channel 22 opens on the one hand into the control chamber 17 and on the other hand into an annular valve chamber 24 of a control valve 25.
- the control valve 25 comprises a valve pin 26.
- the valve pin 26 has a valve body 27 which is arranged in the valve chamber 24. As a result, an at least approximately annular valve space 24 remains free.
- Fig. 2 shows here the in Fig. 1 labeled II section of the fuel injection valve 1 of the first embodiment.
- Fig. 3 shows the in Fig. 1 III section of the in Fig. 1 illustrated fuel injection valve 1 of the first embodiment.
- the valve pin 26 of the control valve 25 is actuated via an actuator 28, as illustrated by the double arrow 29.
- the actuator 28 may be configured, for example, as a piezoelectric actuator.
- the control valve 25 has a valve axis 30.
- the valve pin 26 with the valve body 27 is adjustable along the valve axis 30 of the actuator 28.
- the valve pin 26 is due to the excess force of a valve spring 35 against a coupler spring 36 in an upper rest position in which a first sealing seat between the valve body 27 and the seat plate. 9 closed is.
- the valve body 27 cooperates with a first valve seat surface 37 which is configured on the seat plate 9.
- the control valve 25 has an axis 38 along which the valve pin 26 is adjustable by means of the actuator 28.
- the valve pin 26 is guided along the axis 38.
- the first valve seat surface 37 is oriented perpendicular to the axis 38.
- the first valve seat surface 37 is designed as a flat first valve seat surface 37.
- one of the first valve seat surface 37 associated sealing edge 39 is formed on the valve body 27, which cooperates with the first valve seat surface 37.
- the sealing edge 39 is formed by two cones.
- the associated first valve seat surface 37 is designed plan.
- the first valve seat surface 37 is provided on one side 40 of the seat plate 9.
- the formed first sealing seat has a sealing diameter 41 '.
- the sealing diameter 41 ' With the sealing diameter 41 ', the valve space 24 is sealed against a pressure-relieved space 41.
- the depressurized space 41 may be connected to a low pressure return.
- the conical surfaces, which form the sealing edge 39 in their intersection, have angles 42, 43.
- the outer conical surface in this case has an angle 42 in the range of about 10 ° to about 20 °.
- the inner cone surface has an angle 43 in the range of about 1 ° to about 2 °.
- a coupler piston 44 is actuated, which acts on an end face 45 of the valve pin 26 and the valve pin 26 is adjusted upon reaching a certain opening force.
- the valve body 27 of the valve pin 26 lifts with its sealing edge 39 from the first valve seat surface 37, so that the first sealing seat is opened.
- a stroke-dependent flow cross-section between the pressure-relieved space 41 and the valve space 24 is released at the first sealing seat, via which fuel can flow out of the valve space 24 into the pressure-relieved space 41.
- the flow cross-section at the first sealing seat increases until the valve pin 26 comes into contact with its valve body 27 against a second valve seat surface 46.
- the second valve seat surface 46 is designed in this embodiment as a conical second valve seat surface 46.
- a sealing edge 47 is configured on the second valve seat surface 46.
- a sealing surface 48 is formed on the valve body 27, which is at least approximately conical in the region of the second valve seat surface 46 and the sealing edge 47.
- the sealing surface 48 of the valve body 27 is in this case facing away from the sealing edge 39 of the valve body 27.
- valve lift 49 is given geometrically by the axial distance between the sealing edge 39 on the valve body 27 and the sealing surface 48.
- the second valve seat surface 46 is preferably designed as a conical valve seat surface 46, which extends in a straight line in cross section up to the sealing edge 47.
- the sealing surface 48 is configured as a conical sealing surface 48 which extends in the region of the sealing edge 47 in a straight line across the sealing edge 47 addition. In the region of the sealing edge 47, a slight depression is preferably provided which has predominantly concentric grooves.
- a connection of the valve chamber 24 with an annular gap 50 can be controlled.
- the annular gap 50 is in this case connected to the filling channel 20, so that in operation in the annular gap 50 is under high pressure fuel.
- the control valve 25 has two different functions. One function is the actual control valve function, which is mediated via the first sealing seat between the valve body 27 and the first valve seat surface 37. The other function is a bypass valve function, which is mediated via the second sealing seat between the valve body 27 and the second valve seat surface 46. During the movement of the valve pin 26, both the first sealing seat and the second sealing seat are open. Thus, the control valve 25 allows simultaneous opening both with respect to the actual control valve function and with respect to the bypass valve function. In this case, a certain subset of the fuel from the high-pressure region, in particular the annular gap 50, via the first sealing seat, the valve chamber 24 and the second sealing seat is driven directly into the pressure-relieved space 41. However, since the movement of the valve pin 26 can be carried out very quickly and thus both sealing seats are open only for a short time, this additionally controlled amount of fuel is very low.
- a sufficient pressure drop in the control chamber 17 is achieved after a short time, so that the nozzle needle 7 can be driven relatively quickly to open.
- the nozzle needle 7 in this case continues its opening movement at the speed, which is determined by the flow of the preferably kavitierend designed outflow throttle 23 and the inlet throttle 19.
- the fuel can also flow via the filling channel 20 and backward via the drain passage 22 into the control chamber 17, so that the pressure build-up in the control chamber 17 is further accelerated.
- a very fast closing of the nozzle needle 7 is achieved.
- the seat throttle area of the nozzle needle 7 can be traversed quickly, resulting in a better mixture preparation.
- a steep flow flank of the injection rate can be achieved, which increases the total amount of fuel in the maximum injection time. This gives a high specific power.
- Fig. 4 shows the in Fig. 1 With IV designated section of the fuel injection valve 1 in a manufacturing state or at a relatively low pressure.
- Fig. 5 shows the in Fig. 4 illustrated section of the fuel injection valve 1 of the first embodiment in operation at a relatively high pressure.
- the opening and closing force for actuating the valve pin 26 with the valve body 27 can be advantageously reduced, so that an operating force is reduced.
- the valve pin 26 is guided in a guide sleeve 25 which is pressed into the valve plate 10, as shown in the Fig. 1 is shown.
- the guide sleeve 55 has an annular surface 56.
- the annular surface 56 is in this case provided on an end face of the guide sleeve 55, which faces the throttle plate 11.
- the annular surface 56 of the guide sleeve 55 rests against the throttle plate 11 and is acted upon against the sealing surface of the throttle plate 11 with a sealing force, so that a spring chamber 57, in which the valve spring 35 is arranged, is sealed by the high-pressure-carrying areas.
- a spring chamber 57 in which the valve spring 35 is arranged, is sealed by the high-pressure-carrying areas.
- end face 58 of the valve pin 56 is acted upon by the return pressure.
- the spring chamber 57 is for this purpose connected by means of a relief hole 59 with the pressure-relieved space 41 and a return line or the like.
- a certain holding force is required.
- the valve pin guide of the valve pin 26 on the guide diameter 61 of the guide sleeve 55 is designed so that the guide takes place with a very small clearance and a defined distance from the end face of the throttle plate 11.
- a guide clearance via a radial gap 26 between the valve pin 26 and the guide sleeve 55 is set so that at a gap entrance 63 and at a gap exit 64 a required minimum clearance for a clamping freedom at all operating pressures.
- the preferred manufacturing shape is preferably set so that the game is equal to or greater. This ensures that due to deformations as a result of the pressure gradient differences between an outer side of the guide sleeve 55 and an inner side of the guide sleeve 55, the smallest operating gap always lies on the throttle plate-side gap outlet 64.
- Fig. 4 illustrates the leadership situation for relatively low rail pressures.
- the designed as a radial gap 62 guide gap 62 is configured tapered from the gap entrance 63 to the gap outlet 64, since a sealing sleeve deformation by the compressive forces is not or only to a small extent. This corresponds to the manufacturing state.
- a sealing sleeve deformation by the compressive forces is not or only to a small extent. This corresponds to the manufacturing state.
- an approximately linearly decreasing pressure curve sets in.
- a radial gap width 65 at the gap entrance 63 is greater than a radial gap width 66 at the gap exit 64.
- the diameter of the guide sleeve 55 decreases due to the differences in pressure force initially substantially in the region of the gap entrance 63 when the rail pressure increases, since the rail pressure at the periphery is fully effective.
- a leakage quantity dQ with a constant radial gap width s and a predetermined length L of the guide sleeve 55 then results approximately as a product of the rail pressure p and a fractional value with a numerator which is the third power of the radial gap width s and a denominator equal to the length L the guide sleeve 55 is.
- the rail pressure p From a mean rail pressure, for example, between about 120 MPa (1200 bar) and 160 MPa (1600 bar), the rail pressure p reaches the structurally determined pressure between the guide sleeve 55 and the valve plate 10, so that, depending on the number and the axial extent of annular grooves 67, 68 on the outside of the guide sleeve 55, a pressure infiltration sets in the pressure areas. If the rail pressure continues to increase, only the rail pressure p is effective in these areas. Since the pressure gradient in the guide gap 62 decreases in the direction of the throttle plate to the relief pressure, it is advantageous to allow the pressure between the guide sleeve 55 and the valve plate 10 to rise in the direction of the throttle plate 11.
- the pressure curve is set so that from this pressure threshold results in a largely uniform guide bush deformation.
- the manufacturing management game and the Physicsshülseneinschnürung are coordinated so that the guide gap 62 throttle plate side is the smallest and advantageously becomes very small at very high rail pressure, the sum of the roundness errors of the valve pin 26 and the guide sleeve 55 is observed.
- the amount of leakage dQ thereby also assumes extremely small values.
- the resulting pressure curve along the guide gap 62 due to the laminar flow assumes in this case an approximately rectangular course, so that a self-stabilizing state is established, which ensures a jam-free guidance with at the same time minimum leakage quantity. This is also on the basis of 10 and 11 further described.
- the guide of the valve pin 26 takes place in the guide sleeve 55, while the second valve seat surface 46 is configured on the valve plate 10.
- Fig. 6 shows a fuel valve 1 in a partial, schematic sectional view according to a second embodiment.
- the drainage channel 22 has channel sections 70, 71, 72.
- the channel portion 70 of the drain channel 22 extends through the throttle plate 11.
- the channel portion 71 extends through the valve plate 10.
- the channel portion 72 extends through the seat plate.
- the guide sleeve 55 is designed in one piece with a valve seat body 73.
- radial bores 74, 75 are provided in order to connect the annular gap 50 with the high-pressure region.
- the annular gap 50 is configured in this embodiment between the valve pin 26 and the valve seat body 73.
- the second valve seat surface 46 is formed with the sealing edge 47. Since the valve pin is guided in the guide sleeve 55 formed integrally with the valve seat body 73, a centering of the valve body 27 with respect to the second valve seat surface 46 is thus ensured.
- the first valve seat surface 37 is also designed as a flat first valve seat surface 37, a reliable closing of the first sealing seat is ensured. Due to the planar design of the first valve seat surface 37, a certain tolerance compensation is given constructively.
- the pressure-reduced guide clearance is achieved here by a hollow cylindrical outer annular gap 76 which surrounds the guide sleeve 55 on its outer side and with can be filled under high pressure fuel. As a result, the pressure forces of the fuel over the entire guide sleeve circumference fully effective.
- the guide sleeve 55 extends axially with the valve seat body 73 through the entire valve plate 10.
- the guide sleeve 55 is pressure-tight manner by a press fit of the valve seat body 73 in the valve plate 10.
- the seat plate 9 facing end face 77 of the valve seat body 73 is flush with the sealing surface on the seat plate 9 and forms with this a common sealing surface.
- the uniformly distributed over the circumference radial bores 74, 75 serve as connecting holes 74, 75 which connect the central bore of the guide sleeve 55 with the outer annular gap 76.
- the outer annular gap 76 extends over the entire circumference of the guide sleeve 55 from the throttle plate 11 to slightly beyond the radial bores 74, 75 also.
- a radial width of the outer annular gap 76 is in this case set so large that an unthrottled inlet via the filling channel 20 serving as a bypass channel is possible over the resulting cross section.
- the filling channel 20 is configured in this embodiment in the throttle plate 11 and has a certain throttling.
- As a feed into the outer annular gap 76 is a lateral recess 78, which is designed in the region of the sealing surface in the valve plate 10.
- the guide sleeve 55 is inserted into a recess 31 of the valve plate 10, wherein the recess 31 is configured as a continuous recess 31 in the valve plate 10.
- the guide sleeve 55 and the valve seat body 73 configured, resulting in a compact design.
- the guide sleeve 55 is inserted into the recess 31 of the valve plate 31, wherein the recess 31 is configured as a continuous recess 31 in the valve plate 10.
- the guide sleeve 55 and the valve seat body 73 configured, resulting in a compact design.
- the guide sleeve 55 is preferably pressed into the recess 31 of the valve plate 10.
- the volume of the valve chamber 24 can be optimized. Specifically, the volume of the valve chamber 24 can also be chosen very small. Due to the annular configuration of the valve chamber 24, the volume of the valve chamber 24 can be set in an advantageous manner by the configuration of the valve body 27. Specifically, a height of the valve body 27 may be at least approximately equal to an axial distance 32 between the first sealing seat and the second sealing seat. This arises as the first Valve seat surface 37 is oriented perpendicular to the valve axis 30 and the sealing edge 47 is provided largely on the inside of the second valve seat surface 46. A height of the valve chamber 24 is determined here at least approximately equal to the axial distance 32 or at least substantially by the axial distance 32. In order to simplify the manufacture, however, a feed pocket 51 may be provided on the adjacent seat plate 9 or the like, which also contribute to the volume of the valve space 24.
- Fig. 7 shows the in Fig. 6 labeled VII section of the fuel injection valve 1 of the second embodiment.
- the sealing of the guide sleeve 55 to the throttle plate 11 is achieved by a biting edge 79, which is designed on the guide sleeve 55.
- the biting edge 79 with respect to the throttle plate 11 on a pressure which is higher than that which is introduced through the Injektorverschraubung in the plate assembly.
- This is achieved by a defined mounting projection of the biting edge 79 with respect to a sealing surface 80 on the throttle plate 11.
- This assembly projection can be, for example, in the range of about 2 microns to 4 microns.
- a biting edge diameter of the biting edge 79 preferably corresponds at least approximately to an outside diameter of the guide sleeve 55. This ensures that axial pressure forces do not excessively reduce the biting edge pressure during operation.
- the B biskantenpressung is reinforced by transverse contraction forces due to the pressure forces acting on the outside and inside of the guide sleeve 55.
- Fig. 7A shows the in Fig. 7 shown section of the fuel injection valve 1 in another possible embodiment.
- the sealing of the guide sleeve 55 to the throttle plate 11 is achieved by an annular surface 81 which is configured on the guide sleeve 55.
- the annular surface 81 With respect to the throttle plate 11 to a pressure corresponding to at least that of the plate assembly.
- the annular surface 81 is formed as a small surface 81 and preferably at least approximately corresponds to an outer diameter of the guide sleeve 55. This ensures that axial compressive forces do not unduly reduce the annular surface pressure during operation.
- the guide sleeve 55 abuts with its annular surface 81 on a valve plate-side surface 80 of the throttle plate 11.
- the preferably flat annular surface 81 of the guide sleeve is in this case preferably designed parallel to the preferably flat surface 80 of the throttle plate 11.
- Fig. 8 shows a partial representation of the in Fig. 7 shown fuel injection valve 1 of the second embodiment in operation at low pressure.
- Fig. 9 shows the in Fig. 8 with IX designated section at low pressure.
- Fig. 10 shows the in Fig. 8 shown section of the fuel injection valve 1 of the second embodiment in operation at high pressure and
- Fig. 11 shows the in Fig. 10 with XI designated section in operation at high pressure.
- the leakage amount dQ is then approximately obtained as the product of the rail pressure p and a fractional value with a numerator that is the third power of the gap width s and a denominator that is equal to the length L of the guide sleeve 55.
- the rail pressure p in this case acts in the high-pressure region and thus, for example, also in the annular gap 50 and the outer annular gap 76.
- the management situation with very large rail pressures is based on the 10 and 11 illustrated.
- the diameter of the guide sleeve 55 decreases at high rail pressure as a result of the pressure force differences, which increase in the region of the gap outlet 64 in the direction of the throttle plate 11, so that the guide gap 62 at the gap outlet 64 is very small.
- the gap width s at the gap exit 64 approaches zero, as shown in FIG Fig. 11 is illustrated.
- the leakage quantity dQ thereby assumes very small values and is approximately equal to zero.
- the resulting due to the laminar flow pressure along the guide gap 62 assumes an approximately rectangular course, as illustrated by the arrows 85. Due to the geometric adjustment of the outside diameter, the Inside diameter, a manufacturing clearance and the length L of the guide widening a jam-free guidance can be achieved with minimum leakage amount dQ.
- the fuel injection valve can also be configured in one of the following ways and optionally further developed in a suitable manner.
- a fuel injector 1 in particular an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines, with a control valve 25 and a control chamber 17 is indicated, wherein the control chamber 17 is connected via a drain passage 22 with a valve chamber 24 of the control valve 25, wherein the control valve 25 a Guide sleeve 55 receives in a recess, wherein the guide sleeve is acted upon at least on a part of the circumference with high fuel pressure, wherein a valve pin 26 is guided in the guide sleeve and wherein the valve pin 26 has a valve body arranged in the valve body 27.
- valve body 27 cooperates on the one hand with a first valve seat surface 37 to a first sealing seat, via which a connection of the valve chamber 24 with a pressure-relieved space 41 is controllable, and that the valve body 27 on the other hand with a second valve surface 46 cooperates to a second sealing seat, via which a connection of the valve chamber 24 with a high pressure passage 12 is controllable.
Description
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil, insbesondere einen Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Injektoren für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.The invention relates to a fuel injection valve, in particular an injector for fuel injection systems of internal combustion engines. Specifically, the invention relates to the field of injectors for fuel injection systems of air compressing, self-igniting internal combustion engines.
Aus der
Der aus der
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung des Steuerventils ermöglicht ist.
Insbesondere kann ein Volumen des Ventilraums reduziert werden, die Leistungsanforderungen an eine Hochdruckpumpe können verringert werden und es kann ein verbessertes Öffnungs- und Schließverhalten erzielt werden.The fuel injection valve according to the invention with the features of
In particular, a volume of the valve space can be reduced, the power requirements of a high-pressure pump can be reduced and an improved opening and closing behavior can be achieved.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.The measures listed in the dependent claims advantageous developments of the fuel injection valve specified in
Um bei servogesteuerten Brennstoffeinspritzventilen, insbesondere Piezoinjektoren, ein schnelles Düsennadelschließen zu erreichen, muss der Ventilraumdruck schnell erhöht werden. Der Druckanstieg hängt vom Ventilraumvolumen, der Kraftstoffkompressibilität und dem Volumenstrom ab. Da die Kraftstoffkompressibilität eine Konstante ist, kann ein schnellerer Druckaufbau bei vorgegebenem Ventilraumvolumen nur durch einen höheren Zufluss erreicht werden. Dies kann über einen Bypass erfolgen. Allerdings erhöht sich im Falle einer nicht geschalteten Bypassmenge auch die Steuermenge mit zunehmender Einspritzmenge und mit höherer Vor- und Nacheinspritzanzahl. Hierdurch erhöht sich auch die Temperatur des Aktors und die Temperatur des Kraftstoffrücklaufsystems.In order to achieve a fast nozzle needle closing in servo-controlled fuel injection valves, in particular piezoinjectors, the valve chamber pressure must be increased rapidly. The pressure increase depends on the valve volume, the fuel compressibility and the volume flow. Since the fuel compressibility is a constant, a faster pressure build-up at a given valve chamber volume can only be achieved by a higher inflow. This can be done via a bypass. However, in the case of an unconverted bypass amount, the control amount increases with increasing injection quantity and with higher pre- and post-injection number. This also increases the temperature of the actuator and the temperature of the fuel return system.
In vorteilhafter Weise kann die Ventilfeder aus dem Ventilraum verlegt werden. In Kombination mit einer direkten Anbindung des Ablaufkanals mit dem Ventilraum, beispielsweise durch eine kammernahe Zulauftasche, kann ein sehr kleines Ventilraumvolumen erzielt werden. Der Ablaufkanal kann hierbei als gedrosselter Ablaufkanal ausgestaltet sein. Über die beiden Dichtsitze ist eine gegenphasige Ventilansteuerung möglich, wobei gegenphasig zur Öffnung des Ventilraums zu einem Niederdruckraum eine Verbindung mit dem Hochdruckkanal möglich ist, so dass der Ventilraumdruck rasch ansteigt. Hierbei kann der Steuerraum zusätzlich zu einer Befüllung über eine Zulaufdrossel oder dergleichen von dem rückwärts durchströmten Ablaufkanal versorgt werden.Advantageously, the valve spring can be moved out of the valve chamber. In combination with a direct connection of the drainage channel with the valve chamber, for example through a chamber inlet near the inlet, a very small valve chamber volume can be achieved. The drainage channel can in this case be designed as a throttled drainage channel. About the two sealing seats an antiphase valve control is possible, with opposite phase to the opening of the valve chamber to a Low pressure space a connection with the high pressure passage is possible, so that the valve chamber pressure increases rapidly. In this case, the control chamber can be supplied in addition to a filling via an inlet throttle or the like from the backflow through flow channel.
Somit kann erreicht werden, dass die Düsennadel schnell schließt, wodurch eine Kleinstmengenfähigkeit des Brennstoffeinspritzventils deutlich verbessert ist und gleichzeitig die maximale Einspritzmenge pro Einspritzzeit erhöht wird. Hierdurch kann beispielsweise eine spezifische Motorleistung der Brennkraftmaschine erhöht werden.Thus, it can be achieved that the nozzle needle closes quickly, whereby a small quantity capability of the fuel injection valve is significantly improved and at the same time the maximum injection quantity per injection time is increased. As a result, for example, a specific engine power of the internal combustion engine can be increased.
Ferner kann eine deutliche Reduzierung der Bypassmenge, die von dem Hochdruckkanal in den Ventilraum geführt wird, erreicht werden, wodurch die Förderleistung der Hochdruckpumpe entsprechend reduziert werden kann. Durch den Einsatz einer Hochdruckpumpe mit geringerer Förderleistung kann das Antriebsmoment reduziert werden, wodurch der Antriebsstrang der Brennkraftmaschine nur geringere Anforderungen erfüllen muss. Ferner kann auch eine kostengünstigere Hochdruckpumpe verwendet werden. Gleichzeitig wird auch die Pumpenantriebsleistung reduziert, so dass sich der Wirkungsgrad verbessert.Furthermore, a significant reduction in the amount of bypass, which is guided by the high-pressure passage in the valve chamber, can be achieved, whereby the delivery rate of the high pressure pump can be reduced accordingly. By using a high-pressure pump with a lower delivery rate, the drive torque can be reduced, whereby the drive train of the internal combustion engine only has to meet lower requirements. Furthermore, a lower-cost high-pressure pump can also be used. At the same time, the pump drive power is reduced, so that the efficiency improves.
Durch die reduzierte Steuermenge ergeben sich weitere Vorteile. Beispielsweise können Druckschwingungen im Rücklaufsystem verringert werden, wodurch die Kavitationsneigung reduziert wird. Außerdem kann durch die geringere Mengenentnahme aus dem Hochdruckkanal der Düsendruck erhöht werden. Ferner wird die Rücklauftemperatur reduziert, was sich günstig auf die Aktorhaltbarkeit auswirkt und geringere Werkstoffanforderungen für das Rücklaufsystem, insbesondere eine Rücklaufleitung, zur Folge hat.Due to the reduced tax amount, there are further advantages. For example, pressure oscillations in the return system can be reduced, whereby the cavitation tendency is reduced. In addition, can be increased by the lower removal of quantities from the high-pressure passage of the nozzle pressure. Furthermore, the return temperature is reduced, which has a favorable effect on the Aktorhaltbarkeit and lower material requirements for the return system, in particular a return line, the result.
Vorteilhaft ist es, dass in einer ersten Schaltstellung des Ventilkörpers der erste Dichtsitz geschlossen ist und der zweite Dichtsitz geöffnet ist, dass in einer zweiten Schaltstellung des Ventilkörpers der erste Dichtsitz geöffnet ist und der zweite Dichtsitz geschlossen ist und dass ein Aktor vorgesehen ist, der zum Verstellen des Ventilkörpers aus der ersten Schaltstellung in die zweite Schaltstellung dient. Speziell kann der Aktor als piezoelektrischer Aktor ausgestaltet sein. Hierdurch ist eine gegenphasige Ansteuerung möglich, was insbesondere ein rasches Schließen der Düsennadel des Brennstoffeinspritzventils, die über den Druck im Steuerraum betätigbar ist, ermöglicht.It is advantageous that in a first switching position of the valve body, the first sealing seat is closed and the second sealing seat is opened, that in a second switching position of the valve body, the first sealing seat is open and the second sealing seat is closed and that an actuator is provided for Adjusting the valve body from the first switching position into the second switching position is used. Specifically, the actuator may be configured as a piezoelectric actuator. As a result, an opposite-phase control is possible, which in particular allows a rapid closing of the nozzle needle of the fuel injection valve, which can be actuated via the pressure in the control chamber.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Ventilkörper eine der ersten Ventilsitzfläche zugeordnete Dichtkante aufweist und dass die Dichtkante des Ventilkörpers mit der ersten Ventilsitzfläche zu dem ersten Dichtsitz zusammenwirkt. Hierbei ist die erste Ventilsitzfläche als zumindest im Wesentlichen ebene erste Ventilsitzfläche ausgestaltet und die erste Ventilsitzfläche ist zumindest näherungsweise senkrecht zu einer Ventilachse des Steuerventils orientiert. Ferner ist es vorteilhaft, dass die erste Ventilsitzfläche an einer Sitzplatte ausgestaltet ist. Auf diese Weise kann ein Flachventilsitz am ersten Dichtsitz ausgestaltet sein. Dies erleichtert insbesondere eine Zentrierung der einzelnen Bauteile, insbesondere der Sitzplatte mit der ersten Ventilsitzfläche in Bezug auf eine Führung des Ventilkörpers.According to the invention, it is provided that the valve body has a sealing edge assigned to the first valve seat surface, and that the sealing edge of the Valve body cooperates with the first valve seat surface to the first sealing seat. In this case, the first valve seat surface is designed as an at least substantially planar first valve seat surface and the first valve seat surface is oriented at least approximately perpendicular to a valve axis of the control valve. Furthermore, it is advantageous that the first valve seat surface is configured on a seat plate. In this way, a flat valve seat can be configured on the first sealing seat. This facilitates in particular a centering of the individual components, in particular the seat plate with the first valve seat surface with respect to a guide of the valve body.
Vorteilhaft ist es, dass eine zweite Ventilsitzfläche vorgesehen ist, dass der Ventilkörper eine der zweiten Ventilsitzfläche zugeordnete Dichtfläche aufweist und dass die Dichtfläche des Ventilkörpers mit der zweiten Ventilsitzfläche zu dem zweiten Dichtsitz zusammenwirkt. Über den zweiten Dichtsitz kann hierbei gewissermaßen ein Bypass geschaltet werden. Dabei ist ferner vorteilhaft, dass an der zweiten Ventilsitzfläche eine Dichtkante ausgestaltet ist und dass die Dichtfläche des Ventilkörpers mit der Dichtkante der zweiten Ventilsitzfläche zu einem zweiten Dichtsitz zusammenwirkt. Vorteilhaft ist es auch, dass die Dichtfläche des Ventilkörpers als zumindest näherungsweise konische Dichtfläche ausgestaltet ist. Hierdurch ist eine gewisse Zentrierung des Ventilkörpers des Ventilbolzens in Bezug auf die Dichtkante an der zweiten Ventilsitzfläche ermöglicht. Dies ermöglicht auch eine zuverlässige Abdichtung einerseits sowohl an dem ersten Dichtsitz als auch andererseits an dem zweiten Dichtsitz. Hierdurch ergibt sich ein günstiges Schaltverhalten, das insbesondere kurze Schaltzeiten zur Betätigung der Düsennadel ermöglicht.It is advantageous that a second valve seat surface is provided, that the valve body has a sealing surface assigned to the second valve seat surface, and that the sealing surface of the valve body interacts with the second valve seat surface to form the second sealing seat. About the second sealing seat can be switched to a certain extent a bypass. It is also advantageous that a sealing edge is configured on the second valve seat surface and that the sealing surface of the valve body cooperates with the sealing edge of the second valve seat surface to form a second sealing seat. It is also advantageous that the sealing surface of the valve body is designed as at least approximately conical sealing surface. This allows a certain centering of the valve body of the valve pin with respect to the sealing edge on the second valve seat surface. This also allows a reliable seal on the one hand both on the first sealing seat and on the other hand on the second sealing seat. This results in a favorable switching behavior, which in particular allows short switching times for actuating the nozzle needle.
In vorteilhafter Weise ist die zweite Ventilsitzfläche an einer Ventilplatte ausgestaltet. Hierdurch ergibt sich ein kompakter Aufbau des Steuerventils mit einer reduzierten Anzahl an Komponenten. Hierdurch vereinfacht sich auch die Montage des Brennstoffeinspritzventils.Advantageously, the second valve seat surface is configured on a valve plate. This results in a compact design of the control valve with a reduced number of components. This also simplifies the assembly of the fuel injection valve.
Möglich ist es allerdings auch, dass eine Führungshülse vorgesehen ist, dass der Ventilbolzen in der Führungshülse geführt ist und dass die zweite Ventilsitzfläche an der Führungshülse ausgestaltet ist. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass eine Ventilplatte vorgesehen ist, dass die Ventilplatte eine Ausnehmung aufweist, dass die Führungshülse in der Ausnehmung der Ventilplatte angeordnet ist, dass eine an der Ventilplatte anliegende Drosselplatte vorgesehen ist, dass die Führungshülse eine einer Seite der Drosselplatte zugeordnete Beißkante aufweist, dass die Führungshülse mit ihrer Beißkante mit der Seite der Drosselplatte zusammenwirkt und dass ein Überstand der Beißkante in Bezug auf die Seite der Drosselplatte vorgegeben ist. Hierbei kann die Führungshülse mit einem Presssitz in der Ventilplatte druckdicht angeordnet sein. Die Abdichtung der Führungshülse zur Drosselplatte wird hierbei über die Beißkante sichergestellt, welche im betriebsbereiten Zustand eine Pressung aufweist, die über derjenigen liegt, welche durch die Injektorverschraubung in den Plattenverband eingeleitet wird. Dies kann beispielsweise durch einen definierten Montageüberstand von etwa 2 µm bis etwa 4 µm erreicht werden.However, it is also possible that a guide sleeve is provided, that the valve pin is guided in the guide sleeve and that the second valve seat surface is configured on the guide sleeve. Here, it is also advantageous that a valve plate is provided, that the valve plate has a recess, that the guide sleeve is arranged in the recess of the valve plate, that an applied to the valve plate throttle plate is provided, that the guide sleeve a side of the throttle plate associated biting edge characterized in that the guide sleeve cooperates with its biting edge with the side of the throttle plate and that a projection of the biting edge is predetermined with respect to the side of the throttle plate. Here, the guide sleeve with a press fit be arranged pressure-tight in the valve plate. The sealing of the guide sleeve to the throttle plate is ensured here via the biting edge, which has a pressure in the ready state, which is above that which is introduced through the injector in the plate association. This can be achieved for example by a defined assembly projection of about 2 microns to about 4 microns.
Möglich ist auch eine Abdichtung der Führungshülse gegenüber der Drosselplatte durch eine Ringfläche, die in einer Ebene zur Ventilplattendichtfläche angeordnet ist und im betriebsbereiten Zustand eine Pressung aufweist, die mit steigendem Brennstoffdruck infolge der resultierenden Druckkraft und dadurch Wölbung der Drosselplatte in Richtung Ventilplatte ansteigt und somit der steigenden Dichtheitsbelastung Rechnung trägt. Dies wird durch die auf der Düsenseite gegenüber der Ventilplattenseite größere druckbeaufschlagte Drosselplattenfläche erreicht.Also possible is a sealing of the guide sleeve relative to the throttle plate by an annular surface which is arranged in a plane to the valve plate sealing surface and in the ready state has a pressure which increases with increasing fuel pressure due to the resulting pressure force and thereby buckling of the throttle plate in the direction of the valve plate and thus the increasing tightness. This is achieved by the pressurized throttle plate area on the nozzle side opposite the valve plate side.
Somit ist es auch vorteilhaft, dass eine Ventilplatte vorgesehen ist, dass die Ventilplatte eine Ausnehmung aufweist, dass die Führungshülse in der Ausnehmung der Ventilplatte angeordnet ist, dass die an der Ventilplatte anliegende Drosselplatte vorgesehen ist, dass die Führungshülse die einer Dichtfläche der Drosselplatte zugeordnete Ringfläche aufweist und dass die Führungshülse mit ihrer Ringfläche mit der Dichtfläche der Drosselplatte zusammenwirkt.Thus, it is also advantageous that a valve plate is provided, that the valve plate has a recess, that the guide sleeve is arranged in the recess of the valve plate, that the pressure applied to the valve plate throttle plate is provided, that the guide sleeve, the sealing surface of the throttle plate associated annular surface and that the guide sleeve cooperates with its annular surface with the sealing surface of the throttle plate.
Vorteilhaft ist es außerdem, dass der Ventilraum des Steuerventils als zumindest im Wesentlichen ringförmiger Ventilraum ausgestaltet ist. Vorteilhaft ist es auch, dass eine Höhe des Ventilraums zumindest im Wesentlichen durch einen axialen Abstand des ersten Dichtsitzes an der ersten Ventilsitzfläche zu dem zweiten Dichtsitz an der zweiten Ventilsitzfläche bestimmt ist. Hierdurch kann ein Volumen des Ventilraums optimiert werden. Speziell kann ein relativ kleines Volumen des Ventilraums vorgegeben sein. Hierdurch kann die abgesteuerte Brennstoffmenge optimiert werden.It is also advantageous that the valve chamber of the control valve is designed as an at least substantially annular valve space. It is also advantageous that a height of the valve space is determined at least substantially by an axial distance of the first sealing seat on the first valve seat surface to the second sealing seat on the second valve seat surface. As a result, a volume of the valve chamber can be optimized. Specifically, a relatively small volume of the valve space may be predetermined. As a result, the amount of rejected fuel can be optimized.
Das Brennstoffeinspritzventil kann auch auf eine der folgenden Weisen ausgestaltet sein und gegebenenfalls auf geeignete Weise weitergebildet werden.The fuel injection valve can also be configured in one of the following ways and optionally further developed in a suitable manner.
Diesbezüglich wird ein Brennstoffeinspritzventil, insbesondere ein Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit einem Steuerventil und einem Steuerraum angegeben, wobei der Steuerraum über einen Ablaufkanal mit einem Ventilraum des Steuerventils verbunden ist, wobei das Steuerventil eine Führungshülse in einer Ausnehmung aufnimmt, wobei die Führungshülse zu mindestens auf einem Teil des Umfangs mit Brennstoffhochdruck beaufschlagt ist, wobei ein Ventilbolzen in der Führungshülse geführt ist und wobei der Ventilbolzen einen im Ventilraum angeordneten Ventilkörper aufweist.In this regard, a fuel injector, in particular an injector for fuel injection systems of air-compressing, self-igniting internal combustion engines, with a control valve and a control chamber, wherein the control chamber is connected via a drain passage with a valve chamber of the control valve, wherein the control valve receives a guide sleeve in a recess, wherein the guide sleeve at least on a part of the circumference is acted upon by high fuel pressure, wherein a valve pin is guided in the guide sleeve and wherein the valve pin has a valve body arranged in the valve body.
Eine mögliche Weiterbildung dieses Brennstoffeinspritzventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper einerseits mit einer ersten Ventilsitzfläche zu einem ersten Dichtsitz zusammenwirkt, über den eine Verbindung des Ventilraums mit einem druckentlasteten Raum steuerbar ist, und dass der Ventilkörper andererseits mit einer zweiten Ventilfläche zu einem zweiten Dichtsitz zusammenwirkt, über den eine Verbindung des Ventilraums mit einem Hochdruckkanal steuerbar ist.A possible development of this fuel injection valve is characterized in that the valve body cooperates on the one hand with a first valve seat surface to a first sealing seat, via which a connection of the valve chamber with a pressure-relieved space is controllable, and that the valve body on the other hand cooperates with a second valve surface to a second sealing seat , via which a connection of the valve chamber with a high pressure channel is controllable.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, in denen sich entsprechende Elemente mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen sind, näher erläutert. Es zeigt:
-
Fig. 1 ein Brennstoffeinspritzventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
Fig. 2 den inFig. 1 mit II bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung; -
Fig. 3 den inFig. 1 mit III bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung; -
Fig. 4 den inFig. 1 mit IV bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils des ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung in einem Fertigungszustand; -
Fig. 5 den inFig. 4 dargestellten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils des ersten Ausführungsbeispiels im Betrieb; -
Fig. 6 ein Brennstoffeinspritzventil in einer auszugsweisen, schematischen Schnittdarstellung entsprechend einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung; -
Fig. 7 den inFig. 6 mit VII bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils des zweiten Ausführungsbeispiels; -
Fig. 7A den inFig. 7 dargestellten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils in einer weiteren möglichen Ausgestaltung; -
Fig. 8 eine auszugsweise Darstellung des inFig. 7 dargestellten Brennstoffeinspritzventils des ersten Ausführungsbeispiels im Betrieb bei niedrigem Druck; -
Fig. 9 den inFig. 8 mit IX bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils des zweiten Ausführungsbeispiels bei niedrigem Druck; -
Fig. 10 den inFig. 8 dargestellten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils des zweiten Ausführungsbeispiels im Betrieb bei hohem Druck und -
Fig. 11 den inFig. 10 mit XI bezeichneten Ausschnitt des Brennstoffeinspritzventils des zweiten Ausführungsbeispiels im Betrieb bei hohem Druck.
-
Fig. 1 a fuel injection valve in an excerpt, schematic sectional view according to a first embodiment of the invention; -
Fig. 2 the inFig. 1 labeled II section of the fuel injection valve of the first embodiment of the invention; -
Fig. 3 the inFig. 1 III labeled section of the fuel injection valve of the first embodiment of the invention; -
Fig. 4 the inFig. 1 with IV designated section of the fuel injection valve of the first embodiment of the invention in a manufacturing state; -
Fig. 5 the inFig. 4 illustrated section of the fuel injection valve of the first embodiment in operation; -
Fig. 6 a fuel injection valve in a partial, schematic sectional view according to a second embodiment of the invention; -
Fig. 7 the inFig. 6 labeled VII section of the fuel injection valve of the second embodiment; -
Fig. 7A the inFig. 7 illustrated section of the fuel injection valve in a further possible embodiment; -
Fig. 8 a partial representation of the inFig. 7 illustrated fuel injection valve of the first embodiment in operation at low pressure; -
Fig. 9 the inFig. 8 labeled IX section of the fuel injection valve of the second embodiment at low pressure; -
Fig. 10 the inFig. 8 shown section of the fuel injection valve of the second embodiment in operation at high pressure and -
Fig. 11 the inFig. 10 XI designated section of the fuel injection valve of the second embodiment in operation at high pressure.
Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist Gehäuseteile 2, 3 auf, die über eine Düsenspannmutter 4 miteinander verbunden sind. In dem Gehäuseteil 2, das als Düsenkörper ausgestaltet ist, ist ein Brennstoffraum 5 ausgestaltet. In dem Brennstoffraum 5 ist eine Nadelhülse 6 angeordnet, die eine Düsennadel 7 im Bereich ihrer Stirnfläche 8 umschließt.The
Außerdem sind eine Sitzplatte 9, eine Ventilplatte 10 und eine Drosselplatte 11 vorgesehen.In addition, a
Durch die Sitzplatte 9, die Ventilplatte 10 und die Drosselplatte 11 ist ein Hochdruckkanal 12 mit Kanalabschnitten 13, 14, 15 geführt. Über den Hochdruckkanal 12 wird der Brennstoffraum 5 im Betrieb mit unter hohem Druck stehenden Brennstoff gefüllt. Die Nadelhülse 6 stützt sich an einer Seite 16 der Drosselplatte 11 ab. Innerhalb der Nadelhülse 6 ist zwischen der Seite 16 der Drosselplatte 11 und der Stirnfläche 8 der Düsennadel 7 ein Steuerraum 17 begrenzt. Der Steuerraum 17 ist gegenüber dem Brennstoffraum 5 abgedichtet.Through the
Zwischen den Kanalabschnitten 14, 15 des Hochdruckkanals 12 zweigt ein Zulaufkanal 18 mit einer Zulaufdrossel 19 ab. Der Zulaufkanal 18 mündet einerseits in dem Hochdruckkanal 12 und andererseits in den Steuerraum 17. Hierdurch wird der Steuerraum 17 mit unter hohem Druck stehenden Brennstoff befüllt.Between the channel sections 14, 15 of the high-pressure channel 12, an
Zwischen dem Kanalabschnitt 14 und dem Kanalabschnitt 15 des Hochdruckkanals 12 zweigt außerdem ein Füllkanal 20 von dem Hochdruckkanal 12 ab. Der Füllkanal 20 mündet hierbei in einen Ringraum 21. Der Ringraum 21 ist somit mit dem Hochdruckkanal 12 verbunden.Between the channel section 14 and the channel section 15 of the high-pressure channel 12, moreover, a filling
Außerdem ist ein Ablaufkanal 22 mit einer Ablaufdrossel 23 vorgesehen. Der Ablaufkanal 22 mündet einerseits in den Steuerraum 17 und andererseits in einen ringförmigen Ventilraum 24 eines Steuerventils 25.In addition, a
Das Steuerventil 25 umfasst einen Ventilbolzen 26. Der Ventilbolzen 26 weist einen Ventilkörper 27 auf, der im Ventilraum 24 angeordnet ist. Hierdurch bleibt ein zumindest näherungsweise ringförmiger Ventilraum 24 frei.The
Im Folgenden ist das Brennstoffeinspritzventil 1 des ersten Ausführungsbeispiels auch unter Bezugnahme auf die
Der Ventilbolzen 26 des Steuerventils 25 ist über einen Aktor 28 betätigbar, wie es durch den Doppelpfeil 29 veranschaulicht ist. Der Aktor 28 kann beispielsweise als piezoelektrischer Aktor ausgestaltet sein.The
Das Steuerventil 25 weist eine Ventilachse 30 auf. Der Ventilbolzen 26 mit dem Ventilkörper 27 ist entlang der Ventilachse 30 von dem Aktor 28 verstellbar.The
Im unbestromten Zustand des Aktors 28 befindet sich der Ventilbolzen 26 auf Grund des Kraftüberschusses einer Ventilfeder 35 gegenüber einer Kopplerfeder 36 in einer oberen Ruhelage, in der ein erster Dichtsitz zwischen dem Ventilkörper 27 und der Sitzplatte 9 geschlossen ist. Hierbei wirkt der Ventilkörper 27 mit einer ersten Ventilsitzfläche 37, die an der Sitzplatte 9 ausgestaltet ist, zusammen. Das Steuerventil 25 weist eine Achse 38 auf, entlang der der Ventilbolzen 26 mittels des Aktors 28 verstellbar ist. Hierbei ist der Ventilbolzen 26 entlang der Achse 38 geführt. In diesem Ausführungsbeispiel ist die erste Ventilsitzfläche 37 senkrecht zu der Achse 38 orientiert. Hierbei ist die erste Ventilsitzfläche 37 als ebene erste Ventilsitzfläche 37 ausgestaltet. Außerdem ist an dem Ventilkörper 27 eine der ersten Ventilsitzfläche 37 zugeordnete Dichtkante 39 ausgebildet, die mit der ersten Ventilsitzfläche 37 zusammenwirkt.In the de-energized state of the
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Dichtkante 39 durch zwei Kegel ausgebildet. Die zugeordnete erste Ventilsitzfläche 37 ist plan ausgestaltet. Hierbei ist die erste Ventilsitzfläche 37 an einer Seite 40 der Sitzplatte 9 vorgesehen. Der gebildete erste Dichtsitz weist einen Dichtdurchmesser 41' auf. Mit dem Dichtdurchmesser 41' ist der Ventilraum 24 gegenüber einem druckentlasteten Raum 41 abgedichtet. Der druckentlastete Raum 41 kann mit einem Niederdruckrücklauf verbunden sein. Die Kegelflächen, die in ihrer Verschneidung die Dichtkante 39 ausbilden, weisen Winkel 42, 43 auf. Die äußere Kegelfläche weist hierbei einen Winkel 42 im Bereich von etwa 10° bis etwa 20° auf. Die innere Kegelfläche weist einen Winkel 43 im Bereich von etwa 1° bis etwa 2° auf.In this embodiment, the sealing
Bei einer Bestromung des Aktors 28 wird ein Kopplerkolben 44 betätigt, der auf eine Stirnseite 45 des Ventilbolzens 26 einwirkt und beim Erreichen einer gewissen Öffnungskraft den Ventilbolzen 26 verstellt. Hierbei hebt der Ventilkörper 27 des Ventilbolzens 26 mit seiner Dichtkante 39 von der ersten Ventilsitzfläche 37 ab, so dass der erste Dichtsitz geöffnet wird. Am ersten Dichtsitz wird somit ein hubabhängiger Strömungsquerschnitt zwischen dem druckentlasteten Raum 41 und dem Ventilraum 24 freigegeben, über den Brennstoff aus dem Ventilraum 24 in den druckentlasteten Raum 41 abfließen kann.When energizing the actuator 28, a
Der Strömungsquerschnitt am ersten Dichtsitz nimmt solange zu, bis der Ventilbolzen 26 mit seinem Ventilkörper 27 an einer zweiten Ventilsitzfläche 46 in Anlage gelangt. Die zweite Ventilsitzfläche 46 ist in diesem Ausführungsbeispiel als kegelförmige zweite Ventilsitzfläche 46 ausgestaltet. Hierbei ist an der zweiten Ventilsitzfläche 46 eine Dichtkante 47 ausgestaltet. Ferner ist an dem Ventilkörper 27 eine Dichtfläche 48 ausgebildet, die im Bereich der zweiten Ventilsitzfläche 46 und der Dichtkante 47 zumindest näherungsweise konisch ausgestaltet ist. Die Dichtfläche 48 des Ventilkörpers 27 ist hierbei von der Dichtkante 39 des Ventilkörpers 27 abgewandt. Dadurch ist an dem Ventilkörper 27 einerseits der erste Dichtsitz zwischen der Dichtkante 39 und der ersten Ventilsitzfläche 37 gebildet, während andererseits ein zweiter Dichtsitz zwischen der Dichtfläche 48 und der Dichtkante 47 gebildet ist. Wenn der Ventilkörper 27 bei einem maximalen Betätigungsweg an der zweiten Ventilsitzfläche 46 anliegt, dann ist der zweite Dichtsitz geschlossen, während der erste Dichtsitz mit einem maximalen Strömungsquerschnitt geöffnet ist. Ein Ventilhub 49 ist hierbei geometrisch durch das axiale Abstandsmaß zwischen der Dichtkante 39 an dem Ventilkörper 27 und der Dichtfläche 48 vorgegeben.The flow cross-section at the first sealing seat increases until the
Die zweite Ventilsitzfläche 46 ist vorzugsweise als konische Ventilsitzfläche 46 ausgestaltet, die sich im Querschnitt geradlinig bis zu der Dichtkante 47 erstreckt. Entsprechend ist auch die Dichtfläche 48 als konische Dichtfläche 48 ausgestaltet, die sich im Bereich der Dichtkante 47 im Querschnitt geradlinig über die Dichtkante 47 hinaus erstreckt. Im Bereich der Dichtkante 47 ist vorzugsweise eine geringfügige Vertiefung vorgesehen, die vorwiegend konzentrische Riefen aufweist.The second
Über den zweiten Dichtsitz ist eine Verbindung des Ventilraums 24 mit einem Ringspalt 50 steuerbar. Der Ringspalt 50 ist hierbei mit dem Füllkanal 20 verbunden, so dass sich im Betrieb im Ringspalt 50 unter hohem Druck stehender Brennstoff befindet.Via the second sealing seat, a connection of the
Bei geöffnetem ersten Dichtsitz und geschlossenem zweiten Dichtsitz besteht einerseits eine Verbindung des Ventilraums 24 mit dem druckentlasteten Raum 41, während andererseits die Verbindung des Ventilraums 24 mit dem Ringspalt 50 und somit dem Hochdruckkanal 12 gesperrt ist. Somit fließt Brennstoff aus dem Ventilraum 24 in den druckentlasteten Raum 41 ab, so dass der Druck im Ventilraum 24 bis zu einem niedrigeren Gleichgewichtsdruck abnimmt. Dementsprechend strömt Brennstoff aus dem Steuerraum 17 über den gedrosselten Ablaufkanal 22 in den Ventilraum 24 nach. Somit nimmt auch der Druck im Steuerraum 17 ab. Der Zulauf des Brennstoffs in den Ventilraum 24 kann hierbei über eine Zulauftasche 51 erzielt werden, die in der Sitzplatte 9 ausgestaltet ist. Hierdurch werden spannungserhöhende Verschneidungen vermieden. Die Zulauftasche 51 geht in einen Ringstich über, der eine gleichmäßige Einströmung sicherstellt und auch die erste Ventilsitzfläche 37 von der übrigen Anlagefläche der Sitzplatte 9 an ihrer Seite 40 trennt, wodurch eine Herstellung vereinfacht ist.When the first sealing seat and closed second sealing seat is open, on the one hand there is a connection between the
Durch den verringerten Druck im Steuerraum 17, der auf die Stirnfläche 8 einwirkt, nimmt auch die hydraulische Schließkraft auf die Düsennadel 7 ab, so dass es zum Öffnen der Düsennadel 7 kommt. Dadurch kann Brennstoff aus dem Brennstoffeinspritzventil 1 in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden.Due to the reduced pressure in the
Das Steuerventil 25 weist zwei verschiedene Funktionen auf. Eine Funktion ist die eigentliche Steuerventilfunktion, die über den ersten Dichtsitz zwischen dem Ventilkörper 27 und der ersten Ventilsitzfläche 37 vermittelt ist. Die andere Funktion ist eine Bypassventilfunktion, die über den zweiten Dichtsitz zwischen dem Ventilkörper 27 und der zweiten Ventilsitzfläche 46 vermittelt ist. Während der Bewegung des Ventilbolzens 26 sind sowohl der erste Dichtsitz als auch der zweite Dichtsitz geöffnet. Somit ermöglicht das Steuerventil 25 eine gleichzeitige Öffnung sowohl in Bezug auf die eigentliche Steuerventilfunktion als auch in Bezug auf die Bypassventilfunktion. Hierbei wird eine gewisse Teilmenge des Brennstoffs aus dem Hochdruckbereich, insbesondere dem Ringspalt 50, über den ersten Dichtsitz, den Ventilraum 24 und den zweiten Dichtsitz direkt in den druckentlasteten Raum 41 abgesteuert. Da die Bewegung des Ventilbolzens 26 allerdings sehr schnell ausgeführt werden kann und somit nur über eine kurze Zeit beide Dichtsitze offen sind, ist diese zusätzlich abgesteuerte Brennstoffmenge sehr gering.The
Daher wird nach kurzer Zeit ein ausreichender Druckabfall im Steuerraum 17 erzielt, so dass die Düsennadel 7 relativ schnell zum Öffnen angesteuert werden kann. Die Düsennadel 7 setzt hierbei ihre Öffnungsbewegung mit der Geschwindigkeit fort, die durch den Durchfluss der vorzugsweise kavitierend ausgelegten Abflussdrossel 23 und der Zulaufdrossel 19 bestimmt wird. Wenn der Aktor 28 entladen wird und der Ventilbolzen 26 durch die über eine Federscheibe 52 wirkende Ventilfederkraft der Ventilfeder 35 sowie einer unterstützend wirkenden hydraulischen Schließkraft in die Ausgangsstellung zurückgestellt wird, in der der erste Dichtsitz geschlossen ist und der zweite Dichtsitz geöffnet ist, dann steigt der Druck im Ventilraum 24 wieder an.Therefore, a sufficient pressure drop in the
Mit dem Abheben der Dichtfläche 48 des Ventilkörpers 27 von der zweiten Ventilsitzfläche 46 strömt Brennstoff aus dem Hochdruckbereich über den Füllkanal 20 und den Ringspalt 50 in den Ventilraum 24. Je nach Auslegung des Brennstoffeinspritzventils 1, insbesondere des Steuerventils 25, kann Brennstoff aus dem Steuerraum 17 über den Ablaufkanal 22 in den Ventilraum 24 zufließen. Da das Ventilraumvolumen des Ventilraums 24 sehr klein vorgegeben sein kann, kommt es hierdurch zu einem sehr schnellen Druckanstieg im Ventilraum 24. Dementsprechend steigt auch der Druck des Brennstoffs im Steuerraum 17 rasch an. Hierbei kann der Brennstoff über die Zulaufdrossel 19 in den Steuerraum 17 zugeführt werden.With the lifting off of the sealing
Wenn hierbei der gleiche Druck im Ventilraum 24 wie auch im Steuerraum 17 erreicht wird, dann kann der Brennstoff auch über den Füllkanal 20 sowie rückwärts über den Ablaufkanal 22 in den Steuerraum 17 fließen, so dass der Druckaufbau im Steuerraum 17 weiter beschleunigt wird. Hierdurch wird ein sehr schnelles Schließen der Düsennadel 7 erzielt. Somit kann der Sitzdrosselbereich der Düsennadel 7 schnell durchlaufen werden, was zu einer besseren Gemischaufbereitung führt. Weiterhin kann eine steile Fließflanke der Einspritzrate erzielt werden, welche die Gesamtmenge an Brennstoff in der maximalen Einspritzzeit erhöht. Dies ergibt eine hohe spezifische Leistung.If in this case the same pressure in the
Die Ausgestaltung des Brennstoffeinspritzventils 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist im Folgenden auch unter Bezugnahem auf die
Um im betätigten Zustand den zweiten Dichtsitz zuverlässig zu schließen und eine ausreichende Abdichtung in Bezug auf den hohen Druck im Ringspalt 50 zu erzielen, ist eine gewisse Haltekraft erforderlich. Diese notwendige Haltekraft, mit der der Ventilkörper 27 gegen die zweite Ventilsitzfläche 46 gedrückt wird, kann reduziert werden, indem ein Dichtdurchmesser 60 mit einer kleinen Durchmesserdifferenz zu einem Führungsdurchmesser 61 der Führungshülse 55 ausgeführt ist. Denn hierdurch ergibt sich eine sehr kleine Druckwirkfläche.To reliably close the second sealing seat in the actuated state and to achieve an adequate seal with respect to the high pressure in the
Die Ventilbolzenführung des Ventilbolzens 26 an dem Führungsdurchmesser 61 der Führungshülse 55 ist so ausgestaltet, dass die Führung mit einem sehr kleinen Spiel und einem definierten Abstand zur Stirnseite der Drosselplatte 11 erfolgt. Hierbei ist ein Führungsspiel über einen Radialspalt 26 zwischen dem Ventilbolzen 26 und der Führungshülse 55 so vorgegeben, dass an einem Spalteintritt 63 und an einem Spaltaustritt 64 ein erforderliches Mindestspiel für eine Klemmfreiheit bei allen Betriebsdrücken besteht. Dazwischen ist die Fertigungsvorzugsform vorzugsweise so festgelegt, dass das Spiel gleich oder größer ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass durch Verformungen in Folge der Druckverlaufsunterschiede zwischen einer Außenseite der Führungshülse 55 und einer Innenseite der Führungshülse 55 der kleinste Betriebsspalt immer am drosselplattenseitigen Spaltaustritt 64 liegt.The valve pin guide of the
Wie es in der
Ab einem mittleren Raildruck, beispielsweise zwischen etwa 120 MPa (1200 bar) und 160 MPa (1600 bar) erreicht der Raildruck p die konstruktiv festgelegte Pressung zwischen der Führungshülse 55 und der Ventilplatte 10, so dass in Abhängigkeit von der Anzahl und der axialen Erstreckung von ringförmigen Einstichen 67, 68 an der Außenseite der Führungshülse 55 sich in den Pressungsbereichen eine Druckunterwanderung einstellt. Bei weiter steigendem Raildruck ist in diesen Bereichen allein der Raildruck p wirksam. Da der Druckverlauf im Führungsspalt 62 in Richtung auf die Drosselplatte bis zum Entlastungsdruck abnimmt, ist es vorteilhaft, die Pressung zwischen der Führungshülse 55 und der Ventilplatte 10 in Richtung auf die Drosselplatte 11 ansteigen zu lassen. Idealer Weise ist der Pressungsverlauf so festgelegt, dass sich ab dieser Druckschwelle eine weitgehend gleichmäßige Führungsbuchsenverformung ergibt. Das Fertigungsführungsspiel und die Führungshülseneinschnürung sind jedoch so aufeinander abgestimmt, dass der Führungsspalt 62 drosselplattenseitig am kleinsten ist und in vorteilhafter Weise bei sehr hohem Raildruck sehr klein wird, wobei die Summe der Rundheitsfehler des Ventilbolzens 26 und der Führungshülse 55 zu beachten ist. Die Leckagemenge dQ nimmt dadurch ebenfalls extrem kleine Werte an. Der sich auf Grund der Laminarströmung einstellende Druckverlauf entlang des Führungsspalts 62 nimmt in diesem Fall einen annähernd rechteckigen Verlauf an, so dass sich ein selbst stabilisierender Zustand einstellt, der eine klemmfreie Führung bei gleichzeitig minimalster Leckagemenge gewährleistet. Dies ist auch anhand der
Bei dem Brennstoffeinspritzventil 1 des ersten Ausführungsbeispiels erfolgt die Führung des Ventilbolzens 26 in der Führungshülse 55, während die zweite Ventilsitzfläche 46 an der Ventilplatte 10 ausgestaltet ist.In the
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Führungshülse 55 einstückig mit einem Ventilsitzkörper 73 ausgestaltet. Hierbei sind radiale Bohrungen 74, 75 vorgesehen, um den Ringspalt 50 mit dem Hochdruckbereich zu verbinden. Der Ringspalt 50 ist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen dem Ventilbolzen 26 und dem Ventilsitzkörper 73 ausgestaltet. Außerdem ist an dem Ventilsitzkörper 73 die zweite Ventilsitzfläche 46 mit der Dichtkante 47 ausgebildet. Da der Ventilbolzen in der einstückig mit dem Ventilsitzkörper 73 ausgebildeten Führungshülse 55 geführt ist, ist somit eine Zentrierung des Ventilkörpers 27 bezüglich der zweiten Ventilsitzfläche 46 gewährleistet. Da die erste Ventilsitzfläche 37 zudem als ebene erste Ventilsitzfläche 37 ausgestaltet ist, ist auch ein zuverlässiges Schließen des ersten Dichtsitzes gewährleistet. Durch die ebene Ausgestaltung der ersten Ventilsitzfläche 37 ist nämlich konstruktiv ein gewisser Toleranzausgleich gegeben.In this embodiment, the
Bei dieser Ausgestaltung ist eine einfache Fertigung und Montage möglich. Außerdem ist eine weitere Reduzierung einer Leckage möglich, da ein druckreduziertes Führungsspiel erzielt ist. Das druckreduzierte Führungsspiel wird hierbei durch einen hohlzylinderförmigen äußeren Ringspalt 76 erzielt, der die Führungshülse 55 an ihrer Außenseite umgibt und mit unter hohem Druck stehenden Brennstoff befüllbar ist. Dadurch werden die Druckkräfte des Brennstoffs über den gesamten Führungshülsenumfang voll wirksam.In this embodiment, a simple production and assembly is possible. In addition, a further reduction of leakage is possible, since a pressure-reduced guide clearance is achieved. The pressure-reduced guide clearance is achieved here by a hollow cylindrical outer
Somit erstreckt sich bei dieser Ausgestaltung die Führungshülse 55 mit dem Ventilsitzkörper 73 axial durch die gesamte Ventilplatte 10. Auf der Seite des Aktors 28 ist die Führungshülse 55 durch einen Presssitz des Ventilsitzkörpers 73 in der Ventilplatte 10 druckdicht gefügt. Dabei schließt die der Sitzplatte 9 zugewandte Stirnseite 77 des Ventilsitzkörpers 73 bündig mit der Dichtfläche an der Sitzplatte 9 ab und bildet mit dieser eine gemeinsame Dichtfläche. Die gleichmäßig über den Umfang verteilten radialen Bohrungen 74, 75 dienen als Verbindungsbohrungen 74, 75, die die Zentralbohrung der Führungshülse 55 mit dem äußeren Ringspalt 76 verbinden.Thus, in this embodiment, the
Der äußere Ringspalt 76 erstreckt sich am gesamten Umfang der Führungshülse 55 von der Drosselplatte 11 bis etwas über die radialen Bohrungen 74, 75 hinaus. Eine radiale Breite des äußeren Ringspalts 76 ist hierbei so groß vorgegeben, dass über den sich ergebenden Querschnitt ein ungedrosselter Zulauf über den als Bypasskanal dienenden Füllkanal 20 möglich ist. Der Füllkanal 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel in der Drosselplatte 11 ausgestaltet und weist eine gewisse Drosselung auf. Als Zulauf in den äußeren Ringspalt 76 dient eine seitliche Aussparung 78, die im Bereich der Dichtfläche in der Ventilplatte 10 ausgestaltet ist.The outer
Bei dem in der
Somit kann das Volumen des Ventilraums 24 optimiert werden. Speziell kann das Volumen des Ventilraums 24 auch sehr klein gewählt werden. Durch die ringförmige Ausgestaltung des Ventilraums 24 kann das Volumen des Ventilraums 24 in vorteilhafter Weise durch die Ausgestaltung des Ventilkörpers 27 vorgegeben werden. Speziell kann eine Höhe des Ventilkörpers 27 zumindest näherungsweise gleich einem axialen Abstand 32 zwischen dem ersten Dichtsitz und dem zweiten Dichtsitz sein. Dies ergibt sich, da die erste Ventilsitzfläche 37 senkrecht zu der Ventilachse 30 orientiert ist und die Dichtkante 47 weitgehend innenliegend an der zweiten Ventilsitzfläche 46 vorgesehen ist. Eine Höhe des Ventilraums 24 ist hierbei zumindest näherungsweise gleich dem axialen Abstand 32 oder zumindest im Wesentlichen durch den axialen Abstand 32 bestimmt. Um die Herstellung zu vereinfachen, können allerdings eine Zulauftasche 51 an der angrenzenden Sitzplatte 9 oder dergleichen vorgesehen sein, die ebenfalls zu dem Volumen des Ventilraums 24 beitragen.Thus, the volume of the
Die Führungshülse 55 liegt mit ihrer Ringfläche 81 an einer ventilplattenseitigen Fläche 80 der Drosselplatte 11 an. Die vorzugsweise ebene Ringfläche 81 der Führungshülse ist hierbei vorzugsweise parallel zu der vorzugsweise ebenen Fläche 80 der Drosselplatte 11 ausgestaltet.The
Die Druckreduzierung des Führungsspiels für den Ventilbolzen 26 in der Führungshülse 55 ist im Folgenden auch unter Bezugnahme auf die
Bei niedrigen Raildrücken p ergibt sich eine Führungssituation, bei der der Führungsspalt 62 im Idealfall von dem Spalteintritt 63 bis zu dem Spaltaustritt 64 im Querschnitt parallel ausgestaltet ist, wie es in den
Die Führungssituation bei sehr großen Raildrücken, insbesondere bei einem maximalen Raildruck, ist anhand der
Das Brennstoffeinspritzventil kann auch auf eine der folgenden Weisen ausgestaltet sein und gegebenenfalls auf geeignete Weise weitergebildet werden.The fuel injection valve can also be configured in one of the following ways and optionally further developed in a suitable manner.
Diesbezüglich wird ein Brennstoffeinspritzventil 1, insbesondere ein Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen, mit einem Steuerventil 25 und einem Steuerraum 17 angegeben, wobei der Steuerraum 17 über einen Ablaufkanal 22 mit einem Ventilraum 24 des Steuerventils 25 verbunden ist, wobei das Steuerventil 25 eine Führungshülse 55 in einer Ausnehmung aufnimmt, wobei die Führungshülse zu mindestens auf einem Teil des Umfangs mit Brennstoffhochdruck beaufschlagt ist, wobei ein Ventilbolzen 26 in der Führungshülse geführt ist und wobei der Ventilbolzen 26 einen im Ventilraum angeordneten Ventilkörper 27 aufweist.In this regard, a
Eine mögliche Weiterbildung dieses Brennstoffeinspritzventils ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper 27 einerseits mit einer ersten Ventilsitzfläche 37 zu einem ersten Dichtsitz zusammenwirkt, über den eine Verbindung des Ventilraums 24 mit einem druckentlasteten Raum 41 steuerbar ist, und dass der Ventilkörper 27 andererseits mit einer zweiten Ventilfläche 46 zu einem zweiten Dichtsitz zusammenwirkt, über den eine Verbindung des Ventilraums 24 mit einem Hochdruckkanal 12 steuerbar ist.A possible development of this fuel injection valve is characterized in that the
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.The invention is not limited to the described embodiments.
Claims (9)
- Fuel injection valve (1), in particular injector for fuel injection systems of air-compressing, autoignition internal combustion engines, having a control valve (25) and having a control chamber (17), wherein the control chamber (17) is connected via an outflow duct (22) to a valve chamber (24) of the control valve (25), wherein the control valve (25) has a valve pin (26) with a valve body (27) arranged in the valve chamber (24), wherein the valve body (27), at one side, interacts with a first valve seat surface (37) to form a first sealing seat by means of which a connection of the valve chamber (24) to a pressure-relieved chamber (41) can be controlled, and wherein the valve body (27), at the other side, interacts with a second valve seat surface (46) to form a second sealing seat by means of which a connection of the valve chamber (24) to a high-pressure duct (12) can be controlled, and wherein the valve body (27) has a sealing edge (39) assigned to the first valve seat surface (37), and the sealing edge (39) of the valve body (27) interacts with the first valve seat surface (37) to form the first sealing seat, wherein the first valve seat surface (37) is configured as an at least substantially planar first valve seat surface (37) and is oriented at least approximately perpendicular to a valve axis (30) of the control valve (25).
- Fuel injection valve according to Claim 1,
characterized
in that, when the valve body (27) is in a first switching position, the first sealing seat is closed and the second sealing seat is open, in that, when the valve body (27) is in a second switching position, the first sealing seat is open and the second sealing seat is closed, and in that an actuator (28) is provided which serves for adjusting the valve body (27) from the first switching position into the second switching position. - Fuel injection valve according to either of Claims 1 and 2,
characterized
in that a second valve seat surface (46) is provided, in that the valve body (27) has a sealing surface (48) assigned to the second valve seat surface (46), and in that the sealing surface (48) of the valve body (27) interacts with the second valve seat surface (46) to form the second sealing seat. - Fuel injection valve according to Claim 3,
characterized
in that a sealing edge (47) is formed on the second valve seat surface (46), and in that the sealing surface (48) of the valve body (27) interacts with the sealing edge (47) of the second valve seat surface (46) to form the second sealing seat,
and/or
in that the sealing surface (48) of the valve body (27) is configured as an at least approximately conical sealing surface (48). - Fuel injection valve according to Claim 3 or 4,
characterized
in that the second valve seat surface (46) is formed on a valve plate (10). - Fuel injection valve according to Claim 3 or 4,
characterized
in that a guide sleeve (55) is provided, in that the valve pin (26) is guided in the guide sleeve (55), and in that the second valve seat surface (46) is formed on the guide sleeve (55). - Fuel injection valve according to Claim 6,
characterized
in that a valve plate (10) is provided, in that the valve plate (10) has a recess (32), in that the guide sleeve (55) is arranged in the recess (32) of the valve plate (10), in that a throttle plate (11) is provided which bears against the valve plate (10), in that the guide sleeve (55) has a biting edge (79) assigned to a sealing surface (80) of the throttle plate (11), in that the guide sleeve (55) interacts, by way of its biting edge (79), with the sealing surface (80) of the throttle plate (11), and in that a projecting length of the biting edge (79) in relation to the sealing surface (80) of the throttle plate (11) is predefined. - Fuel injection valve according to Claim 6,
characterized
in that a valve plate (10) is provided, in that the valve plate (10) has a recess (32), in that the guide sleeve (55) is arranged in the recess (32) of the valve plate (10), in that a throttle plate (11) is provided which bears against the valve plate (10), in that the guide sleeve (55) has an annular surface (81) assigned to a sealing surface (80) of the throttle plate (11), and in that the guide sleeve (55) interacts, by way of its annular surface (81), with the sealing surface (80) of the throttle plate (11). - Fuel injection valve according to one of Claims 1 to 8,
characterized
in that the valve chamber (24) of the control valve (25) is configured as an at least substantially annular valve chamber (24),
and/or
in that a height (32) of the valve chamber (24) is determined at least substantially by an axial spacing (32) between the first sealing seat at the first valve seat surface (37) and the second sealing seat at the second valve seat surface (46).
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