WO2001018388A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines - Google Patents

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WO2001018388A1
WO2001018388A1 PCT/DE2000/002853 DE0002853W WO0118388A1 WO 2001018388 A1 WO2001018388 A1 WO 2001018388A1 DE 0002853 W DE0002853 W DE 0002853W WO 0118388 A1 WO0118388 A1 WO 0118388A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
pressure
valve
fuel
chamber
fuel injection
Prior art date
Application number
PCT/DE2000/002853
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Hansjörg EGELER
Heribert Haerle
Werner Teschner
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 WO2001018388A1 publication Critical patent/WO2001018388A1/en

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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
    • F02M55/00—Fuel-injection apparatus characterised by their fuel conduits or their venting means; Arrangements of conduits between fuel tank and pump F02M37/00
    • F02M55/002—Arrangement of leakage or drain conduits in or from injectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/20—Closing valves mechanically, e.g. arrangements of springs or weights or permanent magnets; Damping of valve lift
    • F02M61/205—Means specially adapted for varying the spring tension or assisting the spring force to close the injection-valve, e.g. with damping of valve lift

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection valve for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • a fuel injection valve for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • Such a fuel injection valve is known from the published patent application DE 196 08 575 A1.
  • a piston-shaped, axially movable valve member is arranged in a valve body and is guided in a bore, the end face of the valve member on the combustion chamber side being designed as a valve sealing surface which interacts with a valve seat formed at the end of the bore of the valve body.
  • At least one injection opening is provided in the valve seat and can be opened by the inward opening stroke movement of the valve member against the closing force of a spring.
  • the valve seat is connected via an annular channel formed between the valve member and the bore to an inlet channel formed in the valve body via a high-pressure inlet line with a high-pressure fuel pump.
  • a pressure shoulder is formed on the valve member, which is acted upon by the high fuel pressure against the closing force of the spring.
  • An annular gap is formed between the section of the valve member facing away from the combustion chamber and guided in the bore, in order to enable the valve member to move axially in the bore.
  • This annular gap also makes fuel at high fuel pressure pressed, which flows in a leakage oil chamber and from there via a drain line back into the fuel storage tank.
  • Injection behavior of the fuel injector is unfavorable.
  • the metering of the fuel injection quantity from the injection pressure source e.g. B. the high-pressure fuel pump, is carried out at a significantly higher pressure than the residual pressure that arises in the injection pauses in the ring channel and allows the pressure in the pressure chamber or in the ring channel to rise, but not to the desired rapid extent, since the gas in the ring channel compared to the liquid Fuel is highly compressible. Part of the metered fuel is required to build up the injection pressure in front of the injection opening and the metered amount of fuel is lost. Only when the gas in the ring channel is appropriately compressed does there occur a further increase in pressure and thus an opening stroke movement of the valve member. Due to this delayed increase in the fuel pressure in the ring channel, In particular at low speeds, less fuel is injected than is provided by the control of the injection high pressure source. This results in a lower torque at low engine speeds and a corresponding loss of power.
  • the fuel injector according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the blow back has a much smaller influence on the injection behavior, whereby the torque is increased at low speeds.
  • a pressure-maintaining valve is arranged in the drain line, which only allows fuel to flow through in the direction of outflow of the fuel to the fuel storage tank when the fuel has a certain opening pressure, which is preferably 0.15 to 1.0 MPa. This also stabilizes the pressure in the leakage oil chamber at the level of the opening pressure. Via the annular gap between the section of the valve member facing away from the combustion chamber and the bore, this also has an effect on the pressure conditions in the annular channel and in the pressure chamber.
  • the fuel pressure is thereby kept at a higher level in the time between two injection processes, as a result of which any gas bubbles that occur and their volume in the liquid fuel are reduced.
  • the torque is thus at low engine numbers increased significantly from 1000 to 2000 revolutions per minute.
  • the pressure holding valve is arranged inside the valve body.
  • the arrangement takes place in the outlet channel, which is formed in the part of the valve body facing away from the combustion chamber.
  • the pressure holding valve is arranged within the leak oil screw and forms a unit with this. This advantageously makes it possible to implement the invention without changing the structure of the fuel injector or the drain lines.
  • the pressure holding valve is arranged in the drain line.
  • the pressure holding valve is designed to be controllable. As a result, the pressure in the leakage oil chamber can be set to the value which ensures optimum injection behavior for the internal combustion engine in question.
  • FIG. 1 An embodiment of a fuel injection valve according to the invention for internal combustion engines is shown in the drawing.
  • the figure shows a longitudinal section through the fuel injection valve and the schematic structure of the fuel supply and the leak oil drain system.
  • a fuel injection valve according to the invention is shown in longitudinal section. The structure is first explained and then the mode of operation is explained.
  • An elongated valve body 1 is arranged in the receiving bore of an internal combustion engine (not shown in the drawing).
  • a lower end of the valve body 1 faces the combustion chamber and the other, upper end faces away from the combustion chamber.
  • a bore 15 is formed approximately coaxially with the axis 34, the lower end of which is closed by a bottom designed as a valve seat 11 in the valve body 1, at least one injection opening 10 being arranged in the valve seat 11.
  • other forms of known, inward-opening injection valves of the seat valve type can also be used here.
  • In the central area of the bore 15 is through a radial
  • a pressure chamber 5 is formed, which is connected to a high-pressure fuel pump 32 via an inlet channel 3 formed in the valve body 1 and a high-pressure inlet line 36.
  • a valve member 7 is arranged, which is stepped in diameter.
  • the upper section 7a of the valve member 7 is made larger in diameter than the lower section 7b, the upper section 7a being guided in the bore 15.
  • an essentially conical valve sealing surface 9 is formed, which cooperates with the valve seat 11 and which controls at least one injection opening 10 formed in the valve seat 11.
  • An annular channel 8 is formed between the lower section of the valve member 7b and the bore 15, through which the pressure chamber 5 is connected to the valve seat 11.
  • the outer diameter of the upper section 7a of the valve member 7 is somewhat smaller than the diameter of the bore 15, as a result of which a throttle gap acts between the upper section 7a of the valve member 7 and the bore 15
  • Annular gap 19 is formed.
  • a leakage oil chamber 17 is arranged above the bore 15 and is connected to the bore 15 via an intermediate bore 14.
  • At least one closing spring 16 preferably designed as a helical compression spring, is arranged under prestress, which is clamped between the upper end of the leak oil chamber 17 and the spring plate 13.
  • the pressure of the closing spring 16 pushes the spring plate 13 towards the end of the valve body 1 on the combustion chamber side, as a result of which the valve member 7 with the valve sealing surface 9 is also pressed against the valve seat 11.
  • two closing springs are arranged in the spring chamber 17. These cooperate in a suitable manner when the valve member 7 is braced against the valve seat 11.
  • the drain channel 20 is essentially formed by two bores, the first bore 20a extending upward from the outlet opening 21 at an acute angle to the axis 34 of the valve body 1, while the second bore 20b extends approximately perpendicular to the axis 34 of the valve body 1 extends and intersects the first bore 20a within the valve body 1. It can be provided that the inner wall of the second bore 20b is formed as a thread in order to receive a leak oil screw.
  • the drain opening 22 is connected to a drain line 24 which opens into a fuel storage tank 30.
  • a pressure-maintaining valve 26 is arranged at one point of the discharge line 24, which releases the discharge line 24 at a certain threshold pressure of the fuel in the discharge line 24 in the flow direction to the fuel storage tank 30, but closes it at a pressure below the threshold pressure.
  • the pressure holding valve 26 is designed such that the fuel flow is always blocked in the reverse flow direction from the fuel storage tank 30 to the fuel injection valve. It can be provided that the threshold pressure on the pressure holding valve 26 is adjustable and can thus be adapted to the requirements of the internal combustion engine.
  • the pressure holding valve 26 is arranged within the second bore 20b, which is designed as a threaded bore.
  • the pressure control valve 26 can For example, be integrated in the drain plug that connects the drain line 24 to the drain opening 22.
  • the pressure holding valve 26 is arranged inside the valve body 1, for example in the course of the outlet channel 20.
  • the method of operation of the fuel injection valve according to the invention is as follows:
  • the high-pressure fuel pump 32 conveys fuel from a fuel storage tank via a high-pressure feed line 36 into the feed channel 3. This increases the fuel pressure in the pressure chamber 5 and the ring channel 8, so that the pressure on the pressure shoulder 6 acts Pressure results in a resulting force on the valve member 7, the force being directed away from the combustion chamber in the axial direction.
  • the fuel continues to flow via the drain channel 20 and the drain opening 22 into the drain line 24 of the drain line 24 at least the opening pressure of the pressure maintaining valve 26, this opens the drain line 24 and the fuel can continue to flow into the fuel storage tank 30.
  • the end of the injection process is initiated in that the pressure at the high-pressure fuel pump 32 and thus also in the high-pressure inlet line 36, in the inlet channel 3, the pressure chamber 5 and the ring channel 8. During this pause in spraying, the pressure drops to a residual pressure.
  • the resulting force acting on the pressure shoulder 6 in the axial direction is finally no longer sufficient to counteract the closing pressure of the closing spring 16, and the valve member 7 is pressed by the closing spring 16 with the valve sealing surface 9 against the valve seat 11, as a result of which the injection opening 10 is closed and no more fuel can get into the combustion chamber.
  • the pressure-maintaining valve 26 ensures that a pressure is always maintained in the leakage oil chamber 17, which pressure can be changed depending on the setting of the opening pressure, but is higher than the residual pressure which arises in the spray breaks in the pressure chamber 5 when the leakage oil chamber 17 is fully relieved.

Landscapes

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

Abstract

The invention relates to fuel injection valves for internal combustion engines comprising a valve body (1) wherein a bore (15) has been formed, in which a cylinder-shaped valve member (7) is arranged in such away that it can move axially and comprising a leakage oil chamber (17) which is connected to the base by means of an intermediate bore (14). The fuel pressure in the pressure chamber (5) forces fuel through an annular channel (8) to a valve seat (11) located at the combustion chamber end of the fuel injection valve. A portion of the fuel flows via an annular gap (19) from the pressure chamber (5) into the leakage oil chamber (17) and therefrom via a drainage channel (20), a discharge (24) and a pressure maintaining valve (26) into the fuel reserve tank (30). Reverse flow of gas i.e. back flow of gas from the combustion chamber through the injection opening (10) into the annular channel (8) is reduced by having a pressure maintaining valve (26) which opens in the direction of discharge of the fuel and whose opening pressure can be adjusted. A higher torque is achieved especially at low internal combustion engine rotational speeds.

Description

Kraftstoffeinspritzventil für BrennkraftmaschinenFuel injection valve for internal combustion engines
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Ein derartiges Kraftstoffeinspritzventil ist aus der Offenlegungsschrift DE 196 08 575 A 1 bekannt. In einem Ventilkörper ist ein kolbenförmiges, axial bewegliches Ventilglied angeordnet, das in einer Bohrung geführt ist, wobei die brennraumseitige Stirnfläche des Ventilgliedes als Ventildichtfläche ausgebildet ist, die mit einem am Ende der Bohrung des Ventilkörpers ausgebildeten Ventilsitz zusammenwirkt. Im Ventilsitz ist wenigstens eine Einspritzöffnung vorgesehen, die durch die nach innen gerichtete Öffnungshubbewegung des Ventilgliedes entgegen der Schließkraft einer Feder geöffnet werden kann. Der Ventilsitz ist dabei über einen zwischen dem Ventilglied und der Bohrung ausgebildeten Ringkanal mit einem im Ventilkörper ausgebildeten Zulaufkanal über eine Hochdruckzulaufleitung mit einer Kraftstoff- hochdruckpumpe verbunden. Im Ringkanal ist am Ventilglied eine Druckschulter ausgebildet, die vom Kraftstoffhochdruck entgegen der Schließkraft der Feder beaufschlagt wird.The invention is based on a fuel injection valve for internal combustion engines according to the preamble of claim 1. Such a fuel injection valve is known from the published patent application DE 196 08 575 A1. A piston-shaped, axially movable valve member is arranged in a valve body and is guided in a bore, the end face of the valve member on the combustion chamber side being designed as a valve sealing surface which interacts with a valve seat formed at the end of the bore of the valve body. At least one injection opening is provided in the valve seat and can be opened by the inward opening stroke movement of the valve member against the closing force of a spring. The valve seat is connected via an annular channel formed between the valve member and the bore to an inlet channel formed in the valve body via a high-pressure inlet line with a high-pressure fuel pump. In the annular channel, a pressure shoulder is formed on the valve member, which is acted upon by the high fuel pressure against the closing force of the spring.
Zwischen dem brennraumabgewandten, in der Bohrung geführten Abschnitt des Ventilgliedes und der Bohrung ist ein Ringspalt ausgebildet, um eine axiale Beweglichkeit des Ventil- gliedes in der Bohrung zu ermöglichen. Durch diesen Ring- spalt wird bei hohem Kraftstoffdruck ebenfalls Kraftstoff gepreßt, der in einem Leckölraum strömt und von dort über eine Ablaufleitung wieder zurück in den Kraftstoffvorratstank.An annular gap is formed between the section of the valve member facing away from the combustion chamber and guided in the bore, in order to enable the valve member to move axially in the bore. This annular gap also makes fuel at high fuel pressure pressed, which flows in a leakage oil chamber and from there via a drain line back into the fuel storage tank.
Zwischen den einzelnen Einspritzvorgängen mit ihren hohen Kraftstoffdruckspitzen herrscht im Zulaufkanal und damit auch im Druckraum und im Ringkanal ein Restdruck, der dem zur Beendigung des jeweiligen Kraftstoffeinspritzvorgangs bei der Hochdruckversorgung zum Beispiel im Pumpenarbeits- raum einer Kraftstoffeinspritzpumpe eingestellten Entla- stungsdruck entspricht. Der Restdruck entspricht weitgehend dem Umgebungsdruck, also etwa 0,13 bis 0,15 MPa . Im Brennraum hingegen entsteht unmittelbar nach der Einspritzung durch die Zündung des dort befindlichen Kraftstoff-Luft- Gemisches ein sehr heißes Gas mit einem hohen Druck, der hö- her als der Restdruck im Ringkanal ist. Dadurch kann es passieren, daß der Druck des Gases im Brennraum ausreicht, das Ventilglied entgegen der Schließkraft der Feder etwas anzuheben, so daß Gas durch die Einspritzöffnung in den Ringkanal gedrückt wird ("Rückblasen"). Die Gasblasen, die sich dadurch im Bereich des Ringkanals bilden, beeinflussen dasBetween the individual injection processes with their high fuel pressure peaks, there is a residual pressure in the inlet channel and thus also in the pressure chamber and in the ring channel, which corresponds to the relief pressure set at the end of the respective fuel injection process in the high pressure supply, for example in the pump work chamber of a fuel injection pump. The residual pressure largely corresponds to the ambient pressure, i.e. about 0.13 to 0.15 MPa. In the combustion chamber, on the other hand, a very hot gas with a high pressure, which is higher than the residual pressure in the ring channel, is generated by the ignition of the fuel-air mixture located there. As a result, it can happen that the pressure of the gas in the combustion chamber is sufficient to slightly raise the valve member against the closing force of the spring, so that gas is pressed through the injection opening into the ring channel ("blow-back"). This is influenced by the gas bubbles that form in the area of the ring channel
Einspritzverhalten des Kraftstoffeinspritzventils ungünstig. Die Zumessung der Kraftstoffeinspritzmenge von der Einspritzdruckquelle her, z. B. der Kraftstoffhochdruckpumpe, erfolgt mit einem wesentlich höheren Druck als der in den Einspritzpausen im Ringkanal sich einstellende Restdruck und läßt den Druck im Druckraum bzw. im Ringkanal zwar ansteigen, jedoch nicht im gewünschten schnellen Maße, da das Gas im Ringkanal im Vergleich zum flüssigen Kraftstoff stark kompressibel ist. Ein Teil des zugemessenen Kraftstoffs wird dabei zum Aufbau des Einspritzdrucks vor der Einspritzöffnung benötigt und geht der zugemessenen Kraftstoffmenge verloren. Erst wenn das Gas im Ringkanal entsprechend komprimiert ist, kommt es zu einem weiteren Druckanstieg und damit zur Öffnungshubbewegung des Ventilglieds. Durch dieses ver- zögerte Ansteigen des Kraftstoffdrucks im Ringkanal wird, insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, weniger Kraftstoff eingespritzt, als von der Steuerung der Einspritzhochdruckquelle vorgesehen. Dies resultiert in einem geringeren Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen des Motors und einem entsprechenden Leistungsverlust.Injection behavior of the fuel injector is unfavorable. The metering of the fuel injection quantity from the injection pressure source, e.g. B. the high-pressure fuel pump, is carried out at a significantly higher pressure than the residual pressure that arises in the injection pauses in the ring channel and allows the pressure in the pressure chamber or in the ring channel to rise, but not to the desired rapid extent, since the gas in the ring channel compared to the liquid Fuel is highly compressible. Part of the metered fuel is required to build up the injection pressure in front of the injection opening and the metered amount of fuel is lost. Only when the gas in the ring channel is appropriately compressed does there occur a further increase in pressure and thus an opening stroke movement of the valve member. Due to this delayed increase in the fuel pressure in the ring channel, In particular at low speeds, less fuel is injected than is provided by the control of the injection high pressure source. This results in a lower torque at low engine speeds and a corresponding loss of power.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß das Rückblasen einen weit geringeren Einfluß auf das Einspritzverhalten hat, wodurch das Drehmoment bei niedrigen Drehzahlen gesteigert wird. In der Ablauflei- tung ist ein Druckhalteventil angeordnet, das in Abflußrichtung des Kraftstoffs zum Kraftstoffvorratstank hin nur dann Kraftstoff durchströmen läßt, wenn der Kraftstoff einen bestimmten Öffnungsdruck aufweist, der vorzugsweise 0,15 bis 1,0 MPa beträgt. Dadurch wird auch der Druck im Leckölraum auf dem Niveau des Öffnungsdrucks stabilisiert. Dies hat über den Ringspalt zwischen dem brennraumabgewandten Abschnitt des Ventilgliedes und der Bohrung auch Auswirkung auf die Druckverhältnisse im Ringkanal und im Druckraum. Der Kraftstoffdruck wird dadurch in der Zeit zwischen zwei Ein- spritzvorgängen auf einem höheren Niveau gehalten, wodurch eventuell auftretende Gasblasen und ihr Volumen im flüssigen Kraftstoff reduziert werden. Dadurch wird der Effekt des Mengenverlustes, der durch die Kompression der Gasblasen beim Druckanstieg vor dem Einspritzen des Kraftstoffs ent- steht, verringert, so daß die von der MotorSteuerung zugemessene Kraftstoffmenge mit höherer Präzision während des Einspritzvorgangs in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird. Dies wirkt sich vor allem bei niedrigen Drehzahlen aus . Das Drehmoment wird so bei niedrigen Dreh- zahlen des Motors von 1000 bis 2000 Umdrehungen pro Minute deutlich angehoben.The fuel injector according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the blow back has a much smaller influence on the injection behavior, whereby the torque is increased at low speeds. A pressure-maintaining valve is arranged in the drain line, which only allows fuel to flow through in the direction of outflow of the fuel to the fuel storage tank when the fuel has a certain opening pressure, which is preferably 0.15 to 1.0 MPa. This also stabilizes the pressure in the leakage oil chamber at the level of the opening pressure. Via the annular gap between the section of the valve member facing away from the combustion chamber and the bore, this also has an effect on the pressure conditions in the annular channel and in the pressure chamber. The fuel pressure is thereby kept at a higher level in the time between two injection processes, as a result of which any gas bubbles that occur and their volume in the liquid fuel are reduced. This reduces the effect of the loss of volume, which occurs due to the compression of the gas bubbles when the pressure rises before the fuel is injected, so that the amount of fuel metered by the engine control unit is injected into the combustion chamber of the internal combustion engine with greater precision during the injection process. This particularly affects at low speeds. The torque is thus at low engine numbers increased significantly from 1000 to 2000 revolutions per minute.
Bei einer Ausgestaltung gemäß dem Anspruch 2 wird das Druckhalteventil innerhalb des Ventilkörpers angeordnet. Das hat den Vorteil, daß die Bauweise sehr kompakt erfolgen kann und alle Anschlußteile des Kraftstoffeinspritzventils unverändert bleiben können. Gemäß dem Anspruch 3 erfolgt die Anordnung im Ablaufkanal, der im brennraumabgewandten Teil des Ventilkörpers ausgebildet ist. Bei einer Ausgestaltung gemäß dem abhängigen Anspruch 4 wird das Druckhalteventil innerhalb der Leckölschraube angeordnet und bildet mit dieser eine Einheit. Dadurch ist es in vorteilhafter Weise möglich, die Erfindung ohne Änderung des Aufbaus des Kraftstoffeinspritzventils oder der Ablauflei- tungen zu realisieren. In der Ausgestaltung gemäß dem abhängigen Anspruch 5 ist das Druckhalteventil in der Ablauflei- tung angeordnet . Ebenso wie bei der Ausgestaltung innerhalb der Leckölschraube ist es dabei von Vorteil, daß innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils keine baulichen Änderungen vorgenommen werden müssen und das Druckhalteventil unabhängig von den sonstigen Komponenten gefertigt werden kann. Bei einer Ausgestaltung gemäß dem Anspruch 6 ist das Druckhalteventil regelbar ausgebildet. Dadurch kann der Druck im Leckölraum auf den Wert eingestellt werden, der für die be- treffende Brennkraftmaschine ein optimales Einspritzverhalten gewährleistet. In an embodiment according to claim 2, the pressure holding valve is arranged inside the valve body. This has the advantage that the design can be very compact and that all connection parts of the fuel injector can remain unchanged. According to claim 3, the arrangement takes place in the outlet channel, which is formed in the part of the valve body facing away from the combustion chamber. In an embodiment according to the dependent claim 4, the pressure holding valve is arranged within the leak oil screw and forms a unit with this. This advantageously makes it possible to implement the invention without changing the structure of the fuel injector or the drain lines. In the embodiment according to the dependent claim 5, the pressure holding valve is arranged in the drain line. As with the design within the leak oil screw, it is advantageous that no structural changes need to be made within the fuel injection valve and that the pressure control valve can be manufactured independently of the other components. In an embodiment according to claim 6, the pressure holding valve is designed to be controllable. As a result, the pressure in the leakage oil chamber can be set to the value which ensures optimum injection behavior for the internal combustion engine in question.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen ist in der Zeichnung dargestellt. Die Figur zeigt einen Längsschnitt durch das Kraftstoffeinspritzventil und den schematischen Aufbau des Kraftstoffzufuhr- und des LeckölablaufSystems .An embodiment of a fuel injection valve according to the invention for internal combustion engines is shown in the drawing. The figure shows a longitudinal section through the fuel injection valve and the schematic structure of the fuel supply and the leak oil drain system.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In der Figur ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil im Längsschnitt dargestellt. Es wird zunächst der Aufbau erläutert und anschließend die Funktionsweise darge- legt.In the figure, a fuel injection valve according to the invention is shown in longitudinal section. The structure is first explained and then the mode of operation is explained.
Ein länglicher Ventilkörper 1, dessen Außenmantelfläche im wesentlichen rotationssymmetrisch zu einer Achse 34 ausgebildet ist und der aus mehreren Teilen aufgebaut sein kann, ist in der Aufnahmebohrung einer in der Zeichnung nicht dar- gestellten Brennkraftmaschine angeordnet. Dabei ist ein unteres Ende des Ventilkörpers 1 dem Brennraum zugewandt und das andere , obere Ende dem Brennraum abgewandt angeordnet . Im unteren Bereich des Ventilkörpers 1 ist etwa koaxial zur Achse 34 eine Bohrung 15 ausgebildet, deren unteres Ende durch einen als Ventilsitz 11 im Ventilkörper 1 ausgebildeten Boden geschlossen ist, wobei im Ventilsitz 11 wenigstens eine Einspritzöffnung 10 angeordnet ist. Es können aber auch andere Formen von bekannten, nach innen öffnenden Einspritzventilen der Bauart Sitzventil hier zur Anwendung kommen. Im mittleren Bereich der Bohrung 15 ist durch eine radialeAn elongated valve body 1, the outer lateral surface of which is essentially rotationally symmetrical with respect to an axis 34 and which can be constructed from several parts, is arranged in the receiving bore of an internal combustion engine (not shown in the drawing). A lower end of the valve body 1 faces the combustion chamber and the other, upper end faces away from the combustion chamber. In the lower region of the valve body 1, a bore 15 is formed approximately coaxially with the axis 34, the lower end of which is closed by a bottom designed as a valve seat 11 in the valve body 1, at least one injection opening 10 being arranged in the valve seat 11. However, other forms of known, inward-opening injection valves of the seat valve type can also be used here. In the central area of the bore 15 is through a radial
Querschnittserweiterung der Bohrung 15 ein Druckraum 5 ausgebildet, der über einen im Ventilkörper 1 ausgebildeten Zulaufkanal 3 und eine Hochdruckzulaufleitung 36 mit einer Kraftstoffhochdruckpumpe 32 verbunden ist. In der Bohrung 15 ist ein Ventilglied 7 angeordnet, das im Durchmesser gestuft ausgebildet ist. Der obere Abschnitt 7a des Ventilgliedes 7 ist dabei im Durchmesser größer ausgebildet als der untere Abschnitt 7b, wobei der obere Ab- schnitt 7a in der Bohrung 15 geführt ist. Am Übergang des oberen Abschnitts 7a in den unteren Abschnitt 7b des Ventil- gliedes 7 ist eine als Druckschulter 6 ausgebildete Druckfläche, die innerhalb des Druckraums 5 angeordnet ist. Am unteren Ende des Ventilgliedes 7 ist eine im wesentlichen konische Ventildichtfläche 9 ausgebildet, die mit dem Ventilsitz 11 zusammenwirkt und die wenigstens eine im Ventilsitz 11 ausgebildete Einspritzöffnung 10 steuert. Zwischen dem unteren Abschnitt des Ventilgliedes 7b und der Bohrung 15 ist ein Ringkanal 8 ausgebildet, durch welchen der Druckraum 5 mit dem Ventilsitz 11 verbunden ist. Um eine axiale Beweglichkeit des Ventilgliedes 7 in der Bohrung 15 zu ermöglichen, ist der Außendurchmesser des oberen Abschnitts 7a des Ventilgliedes 7 etwas kleiner als der Durchmesser der Bohrung 15, wodurch zwischen dem oberen Abschnitt 7a des Ventilgliedes 7 und der Bohrung 15 ein als Drosselspalt wirkender Ringspalt 19 ausgebildet ist. Oberhalb der Bohrung 15 ist ein Leckölraum 17 angeordnet, der über eine Zwischenbohrung 14 mit der Bohrung 15 verbunden ist. Am oberen Ende des Ventilgliedes 7 schließt sich ein mit dem Ventilglied 7 fest verbundener Federteller 13 an, der in der Zwischenbohrung 14 angeordnet ist und der bis in den Leckölraum 17 ragt. Im Leckölraum 17 ist wenigstens eine vorzugsweise als Schraubendruckfeder ausgebildete Schließfeder 16 unter Vorspannung angeordnet, die zwischen dem oberen Ende des Leckölraums 17 und dem Federteller 13 verspannt ist. Durch den Druck der Schließfeder 16 wird der Federteller 13 zum brennraumseitigen Ende des Ventilkörpers 1 hin gedrückt, wodurch auch das Ventilglied 7 mit der Ventildichtfläche 9 gegen den Ventilsitz 11 gedrückt wird. Neben der Ausgestaltung des Kraftstoffeinspritzventils mit einer Schließfeder 16 kann es alternativ dazu auch vorgesehen sein, daß im Federraum 17 zwei Schließfedern angeordnet sind. Diese wirken beim Verspannen des Ventilgliedes 7 gegen den Ventilsitz 11 in geeigneter Weise zusammen.Cross-sectional expansion of the bore 15, a pressure chamber 5 is formed, which is connected to a high-pressure fuel pump 32 via an inlet channel 3 formed in the valve body 1 and a high-pressure inlet line 36. In the bore 15, a valve member 7 is arranged, which is stepped in diameter. The upper section 7a of the valve member 7 is made larger in diameter than the lower section 7b, the upper section 7a being guided in the bore 15. At the transition from the upper section 7a to the lower section 7b of the valve member 7, there is a pressure surface designed as a pressure shoulder 6, which is arranged within the pressure chamber 5. At the lower end of the valve member 7, an essentially conical valve sealing surface 9 is formed, which cooperates with the valve seat 11 and which controls at least one injection opening 10 formed in the valve seat 11. An annular channel 8 is formed between the lower section of the valve member 7b and the bore 15, through which the pressure chamber 5 is connected to the valve seat 11. In order to enable the valve member 7 to move axially in the bore 15, the outer diameter of the upper section 7a of the valve member 7 is somewhat smaller than the diameter of the bore 15, as a result of which a throttle gap acts between the upper section 7a of the valve member 7 and the bore 15 Annular gap 19 is formed. A leakage oil chamber 17 is arranged above the bore 15 and is connected to the bore 15 via an intermediate bore 14. At the upper end of the valve member 7 there is a spring plate 13 which is fixedly connected to the valve member 7 and which is arranged in the intermediate bore 14 and which extends into the leak oil chamber 17. In the leak oil chamber 17, at least one closing spring 16, preferably designed as a helical compression spring, is arranged under prestress, which is clamped between the upper end of the leak oil chamber 17 and the spring plate 13. The pressure of the closing spring 16 pushes the spring plate 13 towards the end of the valve body 1 on the combustion chamber side, as a result of which the valve member 7 with the valve sealing surface 9 is also pressed against the valve seat 11. In addition to the configuration of the fuel injection valve with a closing spring 16, it can alternatively also be provided that two closing springs are arranged in the spring chamber 17. These cooperate in a suitable manner when the valve member 7 is braced against the valve seat 11.
Im oberen Bereich des Ventilkörpers 1 ist ein Ablaufkanal 20 angeordnet, dessen eines Ende die AblaufÖffnung 22 bildet und dessen anderes Ende über die Eintrittsöffnung 21 vom Leckölraum 17 abführt. Der Ablaufkanal 20 wird dabei im we- sentlichen durch zwei Bohrungen gebildet, wobei sich die erste Bohrung 20a von der Austrittsöffnung 21 in spitzem Winkel geneigt zur Achse 34 des Ventilkörpers 1 nach oben erstreckt, während die zweite Bohrung 20b etwa senkrecht zur Achse 34 des Ventilkörpers 1 verläuft und die erste Bohrung 20a innerhalb des Ventilkörpers 1 schneidet. Es kann vorgesehen sein, daß die Innenwand der zweiten Bohrung 20b als Gewinde ausgebildet ist, um eine Leckölschraube aufzunehmen.In the upper area of the valve body 1 there is an outlet channel 20, one end of which forms the outlet opening 22 and the other end of which leads away from the leak oil chamber 17 via the inlet opening 21. The drain channel 20 is essentially formed by two bores, the first bore 20a extending upward from the outlet opening 21 at an acute angle to the axis 34 of the valve body 1, while the second bore 20b extends approximately perpendicular to the axis 34 of the valve body 1 extends and intersects the first bore 20a within the valve body 1. It can be provided that the inner wall of the second bore 20b is formed as a thread in order to receive a leak oil screw.
Die Ablauföffnung 22 ist mit einer Ablaufleitung 24 verbun- den, die in einen Kraftstoffvorratstank 30 mündet. An einer Stelle der Ablaufleitung 24 ist ein Druckhalteventil 26 angeordnet, das die Ablaufleitung 24 bei einem bestimmten Schwelldruck des Kraftstoffs in der Ablaufleitung 24 in Fließrichtung zum Kraftstoffvorratstank 30 freigibt, bei ei- nem Druck unterhalb des Schwelldrucks jedoch verschließt. Weiter ist das Druckhalteventil 26 so ausgebildet, daß in umgekehrter Fließrichtung vom Kraftstoffvorratstank 30 zum Kraftstoffeinspritzventil hin der Kraftstoffdurchfluß stets blockiert ist. Es kann vorgesehen sein, daß der Schwelldruck am Druckhalteventil 26 einstellbar ist und so den Erfordernissen der Brennkraftmaschine angepaßt werden kann. Neben der Anordnung des Druckhalteventils 26 im Verlauf der Ablaufleitung 24 kann es auch vorgesehen sein, das Druckhalteventil 26 innerhalb der als Gewindebohrung ausgeführten zweiten Bohrung 20b anzuordnen. Das Druckhalteventil 26 kann beispielsweise in die Leckölschraube integriert sein, die die Ablaufleitung 24 mit der AblaufÖffnung 22 verbindet. Weiterhin kann es vorgesehen sein, daß das Druckhalteventil 26 innerhalb des Ventilkörpers 1 angeordnet ist, beispiels- weise im Verlauf des Ablaufkanals 20.The drain opening 22 is connected to a drain line 24 which opens into a fuel storage tank 30. A pressure-maintaining valve 26 is arranged at one point of the discharge line 24, which releases the discharge line 24 at a certain threshold pressure of the fuel in the discharge line 24 in the flow direction to the fuel storage tank 30, but closes it at a pressure below the threshold pressure. Furthermore, the pressure holding valve 26 is designed such that the fuel flow is always blocked in the reverse flow direction from the fuel storage tank 30 to the fuel injection valve. It can be provided that the threshold pressure on the pressure holding valve 26 is adjustable and can thus be adapted to the requirements of the internal combustion engine. In addition to the arrangement of the pressure holding valve 26 in the course of the drain line 24, it can also be provided that the pressure holding valve 26 is arranged within the second bore 20b, which is designed as a threaded bore. The pressure control valve 26 can For example, be integrated in the drain plug that connects the drain line 24 to the drain opening 22. Furthermore, it can be provided that the pressure holding valve 26 is arranged inside the valve body 1, for example in the course of the outlet channel 20.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils ist wie folgt: Die Kraftstoffhochdruckpumpe 32 fördert aus einem Kraftstoffvorratstank über eine Hochdruck- Zulaufleitung 36 Kraftstoff in den Zulaufkanal 3. Dadurch erhöht sich der Kraftstoffdruck im Druckraum 5 und dem Ringkanal 8 , so daß durch den auf die Druckschulter 6 wirkenden Druck eine resultierende Kraft auf das Ventilglied 7 entsteht, wobei die Kraft in axialer Richtung vom Brennraum weg gerichtet ist. Sobald diese resultierende Kraft größer als die Schließkraft der Schließfeder 16 ist, wird das Ventil - glied 7 mit seiner Ventildichtfläche 9 vom Ventilsitz 11 abgehoben, wodurch die Einspritzöffnung 10 über den Ringkanal 8 mit dem Druckraum 5 verbunden wird und der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird. Der Ringspalt 19 ist in seinem Querschnitt zwar erheblich kleiner ausgebildet als der Ringkanal 8, jedoch wird durch den hohen Kraftstoffdruck im Druckraum 5 ein geringer Teil des Kraftstoffs auch durch diesen Ringspalt 19 gepreßt. Dieser Kraftstoff gelangt in der Phase der Einspritzung über die Zwischenbohrung 14 in den Leckölraum 17. Ist dieser Leckölraum 17 ganz mit Kraftstoff gefüllt, so fließt der Kraftstoff weiter über den Ablaufkanal 20 und die AblaufÖffnung 22 in die Ablaufleitung 24. Herrscht im Leckölraum 17 beziehungsweise in der Ablauf- leitung 24 mindestens der Öffnungsdruck des Druckhalteventils 26, so öffnet dieses die Ablaufleitung 24 und der Kraftstoff kann weiter in den Kraftstoffvorratstank 30 abfließen. Das Ende des Einspritzvorgangs wird dadurch eingeleitet, daß der Druck an der Kraftstoffhochdruckpumpe 32 und damit auch in der Hochdruckzulaufleitung 36, im Zulaufkanal 3, dem Druckraum 5 und dem Ringkanal 8 abfällt. In dieser Spritzpause sinkt der Druck bis auf einen Restdruck ab. Die in axialer Richtung wirksame resultierende Kraft auf die Druck- schulter 6 reicht schließlich nicht mehr aus, dem Schließdruck der Schließfeder 16 entgegenzuwirken, und das Ventilglied 7 wird durch die Schließfeder 16 mit der Ventildichtfläche 9 gegen den Ventilsitz 11 gedrückt, wodurch die Einspritzöffnung 10 verschlossen wird und kein Kraftstoff mehr in den Brennraum gelangen kann. Durch das Druckhalteventil 26 ist gewährleistet, daß im Leckölraum 17 stets ein Druck gehalten wird, der je nach Einstellung des Öffnungsdrucks veränderbar ist, aber höher als der sich in den Spritzpausen im Druckraum 5 bei voller Entlastung des Leckölraumes 17 einstellende Restdruck ist. Da der Abfluß des Kraftstoffs aus dem Druckraum 5 über den Ringspalt 19 nur erfolgen kann, wenn der Kraftstoffdruck im Druckraum 5 mindestens dem Öffnungsdruck des Druckhalteventils 26 entspricht, ist auch gewährleistet, daß im Druckraum 5 bzw. im Ringkanal 8 gegen- über der Ausführungsform ohne Druckhalteventil 26 ein höherer Restdruck zwischen den Einspritzvorgängen herrscht. The method of operation of the fuel injection valve according to the invention is as follows: The high-pressure fuel pump 32 conveys fuel from a fuel storage tank via a high-pressure feed line 36 into the feed channel 3. This increases the fuel pressure in the pressure chamber 5 and the ring channel 8, so that the pressure on the pressure shoulder 6 acts Pressure results in a resulting force on the valve member 7, the force being directed away from the combustion chamber in the axial direction. As soon as this resulting force is greater than the closing force of the closing spring 16, the valve member 7 with its valve sealing surface 9 is lifted off the valve seat 11, as a result of which the injection opening 10 is connected to the pressure chamber 5 via the ring channel 8 and the fuel is injected into the combustion chamber , The cross-section of the annular gap 19 is considerably smaller than the annular channel 8, but due to the high fuel pressure in the pressure chamber 5, a small part of the fuel is also pressed through this annular gap 19. This fuel reaches the leakage oil chamber 17 via the intermediate bore 14 in the injection phase. If this leakage oil chamber 17 is completely filled with fuel, the fuel continues to flow via the drain channel 20 and the drain opening 22 into the drain line 24 of the drain line 24 at least the opening pressure of the pressure maintaining valve 26, this opens the drain line 24 and the fuel can continue to flow into the fuel storage tank 30. The end of the injection process is initiated in that the pressure at the high-pressure fuel pump 32 and thus also in the high-pressure inlet line 36, in the inlet channel 3, the pressure chamber 5 and the ring channel 8. During this pause in spraying, the pressure drops to a residual pressure. The resulting force acting on the pressure shoulder 6 in the axial direction is finally no longer sufficient to counteract the closing pressure of the closing spring 16, and the valve member 7 is pressed by the closing spring 16 with the valve sealing surface 9 against the valve seat 11, as a result of which the injection opening 10 is closed and no more fuel can get into the combustion chamber. The pressure-maintaining valve 26 ensures that a pressure is always maintained in the leakage oil chamber 17, which pressure can be changed depending on the setting of the opening pressure, but is higher than the residual pressure which arises in the spray breaks in the pressure chamber 5 when the leakage oil chamber 17 is fully relieved. Since the outflow of the fuel from the pressure chamber 5 via the annular gap 19 can only take place if the fuel pressure in the pressure chamber 5 corresponds at least to the opening pressure of the pressure-maintaining valve 26, it is also ensured that in the pressure chamber 5 or in the annular channel 8 compared to the embodiment without Pressure maintaining valve 26 there is a higher residual pressure between the injection processes.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem zugehörigen Ventilkörper (1) , in dem eine Bohrung (15) ausgebildet ist, in welcher ein kolbenförmiges, axial bewegliches Ventilglied (7) angeordnet ist, das eine einem Einspritzdruck ausgesetzte Druckfläche (6) hat, die in einem das Ventilglied (7) umgebenden Druckraum (5) angeordnet ist, wobei der Druckraum (5) von einer ein- spritzmengensteuernden Kraftstoffhochdruckquelle zum Einspritzzyklus versorgt und zwischen den Einspritzungen entlastet wird, durch welchen Einspritzdruck die Druckfläche (6) eine Kraft entgegen der Kraft wenigstens einer Schließfeder (16) erfährt, wodurch das Ventilglied (7) von einem in der Verbindung vom Druckraum (5) zu wenigstens einer Einspritzöffnung (10) liegenden Ventilsitz (11) abhebt, und einem im Ventilkörper (1) ausgebildeten Leckölraum (17) , der über einen Drosselspalt (19) mit dem Druckraum (5) in Verbindung steht, und einem im Ventil- körper (1) ausgebildeten Ablaufkanal (20) , der eine Austrittsöffnung (21) des Leckölraums (17) mit einer Ablaufleitung (24) verbindet, dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitungsstrecke zwischen der Austrittsöffnung (21) des Leckölraums (17) und dem Ende der Ablaufleitung (24) wenigstens ein Druckhalteventil (26) angeordnet ist, das in Abiaufrichtung des Kraftstoffs öffnet.1. Fuel injection valve for internal combustion engines with an associated valve body (1), in which a bore (15) is formed, in which a piston-shaped, axially movable valve member (7) is arranged, which has an injection pressure exposed pressure surface (6), which in a pressure chamber (5) surrounding the valve member (7) is arranged, the pressure chamber (5) being supplied by an injection quantity-controlling high-pressure fuel source for the injection cycle and being relieved between the injections, by means of which injection pressure the pressure surface (6) at least exerts a force against the force experiences a closing spring (16), whereby the valve member (7) lifts off a valve seat (11) located in the connection from the pressure chamber (5) to at least one injection opening (10), and a leak oil chamber (17) formed in the valve body (1), which is connected to the pressure chamber (5) via a throttle gap (19) and an outlet channel formed in the valve body (1) (20), which connects an outlet opening (21) of the leak oil chamber (17) to a drain line (24), characterized in that in the line section between the outlet opening (21) of the leak oil chamber (17) and the end of the drain line (24) at least a pressure-maintaining valve (26) is arranged, which opens in the direction of drain of the fuel.
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckhalteventil (26) innerhalb des Ventilkörpers (1) angeordnet ist. 2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the pressure holding valve (26) is arranged within the valve body (1).
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Druckhalteventil (26) innerhalb des Ablaufkanals (20) angeordnet ist.3. Fuel injection valve according to claim 2, characterized in that the pressure holding valve (26) is arranged within the drain channel (20).
4. Kraf stoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß der Ablaufkanal (20) über eine Leckölschraube (22) mit der Ablaufleitung (24) verbunden ist und daß das Druckhalteventil (26) innerhalb der Leckölschraube (22) angeordnet ist.4. Kraf fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the drain channel (20) via a leak oil screw (22) is connected to the drain line (24) and that the pressure control valve (26) is arranged within the leak oil screw (22).
5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch ge- kennzeichnet, daß das Druckhalteventil (26) innerhalb der5. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the pressure holding valve (26) within the
Ablaufleitung (24) angeordnet ist.Drain line (24) is arranged.
6. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsdruck des Druckhalteventils (26) einstellbar ist. 6. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the opening pressure of the pressure maintaining valve (26) is adjustable.
7. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsdruck des Druckhalteventils (26) 0,15 bis 1,0 MPa beträgt. 7. Fuel injection valve according to one of the preceding claims, characterized in that the opening pressure of the pressure holding valve (26) is 0.15 to 1.0 MPa.
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