WO2004061291A1 - Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen - Google Patents

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WO2004061291A1
WO2004061291A1 PCT/DE2003/001675 DE0301675W WO2004061291A1 WO 2004061291 A1 WO2004061291 A1 WO 2004061291A1 DE 0301675 W DE0301675 W DE 0301675W WO 2004061291 A1 WO2004061291 A1 WO 2004061291A1
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WO
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valve
conical surface
fuel injection
conical
injection valve
Prior art date
Application number
PCT/DE2003/001675
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English (en)
French (fr)
Inventor
Markus Ohnmacht
Werner Teschner
Andreas Koeninger
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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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
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1873—Valve seats or member ends having circumferential grooves or ridges, e.g. toroidal
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1866—Valve seats or member ends having multiple cones

Definitions

  • the invention is based on a fuel injection valve for internal combustion engines, as is known for example from DE 100 31 265 AI.
  • the fuel injection valve shown there has a valve body, in which a valve needle is arranged to be slowly displaceable in a bore.
  • the bore is delimited towards the combustion chamber by a valve seat which is essentially conical.
  • a plurality of injection openings are formed at the end of the valve body on the combustion chamber side, which open into the bore in the region of the valve seat and thus establish a connection between the bore and the combustion chamber.
  • the valve needle is piston-shaped and has a valve sealing surface on its combustion chamber end, which comprises two cone surfaces with different opening angles. A sealing edge is formed between the two conical surfaces and rests on the valve seat in the closed position of the valve needle.
  • the valve needle interacts with the valve seat in such a way that when the valve needle rests on the valve seat, the injection openings are closed, while when the valve needle is lifted off the fuel, the injection openings can flow from a pressure space formed between the valve needle and the wall of the bore. Since the fuel from the pressure chamber is under high pressure, it flows at the start of the opening stroke movement of the valve needle at high speed m the controlled annular gap between the valve sealing surface and the valve seat. The narrowest cross section is formed between the sealing edge of the valve needle and the valve seat, so that the flow rate of the fuel is maximum there. This high speed can cause the flow to detach from the limiting wall, which makes the pressure build-up in the gap between the valve sealing surface and the valve seat unpredictable. This also changes the opening dynamics of the valve needle, which is decisively influenced by the hydraulic pressure on the valve sealing surface. Especially with small injection quantities, the injection quantity changes predictably at certain operating points, which makes precise dosing of the injection quantity impossible.
  • the fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of patent claim 1 has the advantage that the pressure build-up in the area of the valve sealing surface during the opening stroke movement of the valve needle is reproducible in all operating points of the internal combustion engine and thus an exact metering of the injected fuel quantity is always possible.
  • at least two annular grooves are formed on the valve sealing surface, which introduce an additional turbulent portion into the fuel flow and thereby prevent the flow from detaching from the surrounding wall.
  • a plurality of annular grooves are arranged on the first conical surface or on the second conical surface, which has an influence on the flow both before and after the sealing edge. This effectively prevents detachment.
  • these can be formed with a small depth, which has the same effect on the flow as only one or two deeper annular grooves, but has a significantly less influence on the mechanical stability of the valve needle.
  • the annular grooves are designed with an asymmetrical profile in cross section. This allows the flow influence to be optimized and the same flow influence to be achieved with an annular groove of less depth.
  • ring grooves as micro-grooves with a depth of less than 0.1 mm is also advantageous.
  • Such ring grooves can easily be made, for example with the aid of a laser, in the surface of the valve sealing surface and also have the advantage that they have little or no influence on the elastic and other mechanical properties of the valve needle.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a fuel injection valve according to the invention
  • FIG. 2 shows an enlarged illustration of the section of FIG. 1 labeled A, 3 shows the same detail as FIG. 2, the valve seat being designed differently,
  • FIG. 5 show further exemplary embodiments, the section shown being the same as that of FIG. 2.
  • a fuel injection valve according to the invention is shown in longitudinal section in FIG.
  • a bore 3 is formed in a valve body 1 and is delimited at its end by a conical valve seat 9.
  • a plurality of injection openings 11 are formed, which open into the combustion chamber of the internal combustion engine and through which fuel can be injected into the combustion chamber.
  • a piston-shaped valve needle 5 is arranged in the bore 3 so that it can be moved slowly, and has at its end on the combustion chamber side an essentially conical valve sealing surface 7 with which the valve needle 5 cooperates with the valve seat 9.
  • the valve needle 5 is guided with a guided section 15 in a guide section 23 of the bore 3.
  • valve needle 5 of the valve sealing surface 7 tapers to form a pressure shoulder 13. Between the pressure shoulder 13 and the valve sealing surface 7, a pressure chamber 19 is formed between the valve needle 5 and the wall of the bore 3, which is at the height of the pressure shoulder 13 is expanded radially.
  • the valve needle 5 is acted upon at its end facing away from the combustion chamber by a variable or constant closing force which presses the valve needle 5 against the valve seat 9.
  • the closing force is achieved, for example, by a spring element, by a hydraulic force or with a other device generated.
  • the hydraulic force on the pressure shoulder 13 and on parts of the valve sealing surface 7 results in an opening force which is opposite to the closing force and which depends on the pressure in the pressure chamber 19. If the closing force predominates, the valve needle 5 remains in contact with the valve seat 9 and the injection openings 11 remain closed. If the closing force is reduced or the pressure in the pressure chamber 19 is increased, the opening force finally prevails, and the valve needle 5 lifts off with the valve sealing surface 7 from the valve seat 9. As a result, a gap between the valve sealing surface 7 and the valve seat 9 is opened, through which fuel flows from the pressure chamber 19 to the injection openings 11 and is injected from there into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • FIG. 2 shows an enlargement of the section of FIG. 1 designated by A.
  • the valve sealing surface 7 comprises two conical surfaces, the first conical surface 30 adjoining the piston-shaped section of the valve needle 5. Downstream of the first conical surface 30, a second conical surface 32 is formed, which ends in an end surface 42 at the end of the valve needle 5 on the combustion chamber side.
  • the opening angle of the first conical surface 30 is larger than the opening angle of the conical valve seat 9, which in turn is larger than the opening angle of the second conical surface 32.
  • the line-shaped contact surface of the valve needle 5, which widens somewhat as a result of wear during operation of the fuel injection valve, ensures a good seal of the injection openings 11 against the pressure chamber 19.
  • a plurality of annular grooves 35 are formed on the first conical surface 30, likewise on the second conical surface 32. grooves 35 influence the flow of fuel between the valve sealing surface 7 and the valve seat 9 in the following manner: at the beginning of the opening movement of the valve needle 5, the first conical surface 30 is acted upon by the fuel pressure in the pressure chamber 19, which causes a corresponding opening force on the valve needle 5 , If the valve needle 5 now lifts off the valve seat 9, the fuel flows due to the high pressure in the pressure chamber 19 at high speed in the direction of the injection openings 11. The narrowest point of the fuel flow is between the sealing edge 34 and the valve seat 9, so that there the flow rate is the highest and at the same time the pressure on the valve sealing surface 7 is the lowest.
  • the flow can be detached from the bounding walls of the fuel flow, in particular detachment in the area of the second cone surface 32.
  • the fuel which is in direct contact with the second cone surface moves much more slowly than the main flow of the Fuel that flows at a very high speed with a small cross-section in the direction of the injection openings. Due to the small cross-section of the remaining flow, the pressure build-up on the second cone surface 32 remains significantly lower than in the case of a fuel flow that encompasses the entire gap between the valve seat 9 and the valve sealing surface 7, which, with the same amount of fuel per time, results in a lower flow rate and thus a higher static flow Fuel pressure was caused.
  • the injection quantity is determined by the injection duration, that is to say by the opening and closing times of the fuel injection valve. How quickly the valve needle 5 slides into its open position depends on the hydraulic opening forces that act on the pressure shoulder 13 and the valve sealing surface 7. The hydraulic force on the second cone surface 32 results shortly after lifting off - / -
  • valve needle 5 opens more slowly and less fuel has been injected until the valve needle 5 closes.
  • This loss of injection quantity preferably occurs at certain operating points, that is to say at certain pressures and depending on the stroke of the valve needle 5, and is more noticeable with small injection quantities than with large injection quantities.
  • annular grooves 35 on the first conical surface 30 and the second conical surface 32 suppresses the separation of the flow from the valve sealing surface 7.
  • An annular groove 35 first causes a cross-sectional widening for the fuel flowing past and a cross-sectional narrowing again at the downstream edge of the annular groove 35, which acts like a further throttle point.
  • the flow receives a high turbulent component, which ensures a defined pressure build-up in the area of the second cone surface and thus enables an exact metering of the injection quantity.
  • the annular grooves 35 are formed with a larger width, which here is, for example, 0.15 to 0.25 mm.
  • An annular groove 35 is formed on the first conical surface 30 and on the second conical surface 32, so that the flow is additionally swirled both before and after the throttle point in the region of the sealing edge 34.
  • the injection openings 11 do not go directly from the valve seat 9, but rather a sack volume 38 adjoins the valve seat 9, which forms the tip of the valve body 1 facing the combustion chamber and from which the injection openings 11 depart.
  • FIG. An annular groove 35 is arranged here both on the first conical surface 30 and on the second conical surface 32, just as in the exemplary embodiment shown in FIG. 3.
  • the ring grooves 35 have an asymmetrical profile, that is to say that their flow resistance is dependent on the direction of flow of the fuel flowing past the ring groove 35. In this way, a higher swirl can be introduced into the flow than with an annular groove 35 of the same depth, which has a symmetrical profile in cross section.
  • FIG. 1 Another exemplary embodiment is shown in FIG.
  • an undercut 40 is formed between the first conical surface 30 and the second conical surface 32 on the valve sealing surface 7.
  • the sealing edge 34 is formed here on the boundary line between the first conical surface 30 and the undercut 40.
  • Two annular grooves 35 are formed on the first conical surface 30 and one on the second conical surface 32.
  • the width B of the annular grooves is approximately 0.03 mm to 0.1 mm, depending on the number of annular grooves 35 and the size of the valve sealing surface.
  • the depth here is preferably 5 ⁇ m to 50 ⁇ m.
  • the width B of the ring grooves is approximately 0.1 mm to 0.25 mm, while the distance D from the sealing edge 34 is approximately 0.1 mm.

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Kraftstoffeinspritzventil mit einem Ventilkörper (1), in dem eine Bohrung (3) ausgebildet ist, die an ihrem brennraumsei­tigen Ende von einem kegelförmingen Ventilsitz (9) begrenzt wird. In der Bohrung (3) ist eine kolbenförmige Ventilnadel (5) längsverschiebbar angeordnet, die mit einer Ventildicht­fläche (7) mit dem kegelförmigen Ventilsitz (9) zusammen­wirkt, wobei die Ventildichtfläche (7) eine erste Kegelflä­che (30) und eine zweite Kegelfläche (32) umfasst. Die erste Kegelfläche (30) ist stromaufwärts der zweiten Kegelfläche (32) angeordnet und zwischen den Kegelflächen (30; 32) ist eine Dichtkante (34) ausgebildet, mit der die Ventilnadel (5) mit dem Ventilsitz (9) zusammenwirkt. Im Ventilkörper (1) sind stromabwärts der Dichtkante (34) Einspritzöffnungen (11) ausgebildet, die in den Brennraum münden. Auf der Ven­tildichtfläche (7) sind wenigstens zwei Ringnuten (35) aus­gebildet, die stromaufwärts der Einspritzöffnungen (11) lie­gen.

Description

Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen aus, wie es beispielsweise aus der Schrift DE 100 31 265 AI bekannt ist. Das dort gezeigte Kraftstoffeinspritzventil weist einen Ventilkorper auf, in dem eine Ventilnadel in einer Bohrung langsverschiebbar angeordnet ist. Die Bohrung wird zum Brennraum hin von einem Ventilsitz begrenzt, der im wesentlichen kegelförmig ausgebildet ist. Darüber hinaus sind am brennraumseitigen Ende des Ventilkorpers mehrere Einspritzoffnungen ausgebildet, die im Bereich des Ventilsitzes in die Bohrung munden und so eine Verbindung der Bohrung mit dem Brennraum herstellen. Die Ventilnadel ist kolbenförmig ausgebildet und weist an ihrem brennraumseitigen Ende eine Ventildichtflache auf, die zwei Kegelflachen mit unterschiedlichen Offnungswinkeln umfasst. Zwischen den beiden Kegelflachen ist eine Dichtkante ausgebildet, die in Schließstellung der Ventilnadel am Ventilsitz aufliegt. Die Ventilnadel wirkt mit ihrer Ventildichtflache mit dem Ventilsitz dergestalt zusammen, dass bei Anlage der Ventilnadel am Ventilsitz die Einspritzoffnungen verschlossen werden, wahrend bei vom Ventilsitz abgehobener Ventilnadel Kraftstoff den Einspritzoffnungen aus einem zwischen der Ventilnadel und der Wand der Bohrung ausgebildeten Druckraum zuströmen kann. Da der Kraftstoff aus dem Druckraum unter hohem Druck steht, strömt dieser zu Beginn der Offnungshubbewegung der Ventilnadel mit hoher Geschwindigkeit m den aufgesteuerten Ringspalt zwischen Ventildichtflache und Ventilsitz. Zwischen der Dichtkante der Ventilnadel und dem Ventilsitz wird der engste Querschnitt gebildet, so dass dort die Stromungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs maximal ist. Durch diese hohe Geschwindigkeit kann es zu einer Ablösung der Strömung von der begrenzenden Wand kommen, was den Druckaufbau im Spalt zwischen der Ventildichtflache und dem Ventilsitz unvorher- sagbar macht. Dadurch ändert sich auch die Offnungsdynamik der Ventilnadel, die durch den hydraulischen Druck auf die Ventildichtflache entscheidend beeinflusst wird. Besonders bei kleinen Einspritzmengen ändert sich dadurch die Einspritzmenge vorhersagbar bei bestimmten Betriebspunkten, was eine präzise Dosierung der Einspritzmenge unmöglich macht.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemaße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass der Druckaufbau im Bereich der Ventildichtflache bei der Offnungshubbewegung der Ventilnadel in allen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine reproduzierbar ablauft und so stets eine genaue Dosierung der eingespritzten Kraftstoffmenge möglich ist. Hierzu sind an der Ventildichtflache wenigstens zwei Ringnuten ausgebildet, die einen zusatzlichen turbulenten Anteil in die KraftstoffStrömung einbringen und dadurch ein Ablosen der Strömung von der Umgebungswand verhindern.
In vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung sind mehrere Ringnuten auf der ersten Kegelflache oder auf der zweiten Kegelflache angeordnet, was eine Beeinflussung der Strömung sowohl vor als auch nach der Dichtkante bewirkt. Hierdurch kann eine Ablösung wirksam verhindert werden. Insbesondere für den Fall, dass eine Vielzahl von Ringnuten vorhanden ist, können diese mit einer geringen Tiefe ausgebildet werden, was auf die Strömung denselben Effekt hat wie nur eine oder zwei tiefere Ringnuten, jedoch die mechanische Stabilität der Ventilnadel deutlich weniger beeinflusst.
Besonders ist es vorteilhaft, wenn sowohl auf der ersten als auch auf der zweiten Kegelflache Ringnuten vorhanden sind, da hierdurch die Strömung sowohl vor als auch nach der Dichtkante derart beeinflusst wird, dass eine Ablösung der Strömung wirksam verhindert wird.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Ringnuten im Querschnitt mit einem asymmetrischen Profil ausgestaltet. Hierdurch lasst sich die Stromungsbeeinflussung optimieren und die gleiche Stromungsbeeinflussung mit einer Ringnut geringerer Tiefe erreichen.
Vorteilhaft ist weiterhin die Ausbildung der Ringnuten als Mikronuten mit einer Tiefe von weniger als 0,1 mm. Solche Ringnuten lassen sich leicht, beispielsweise mit Hilfe eines Lasers, in die Oberflache der Ventildichtflache einbringen und haben darüber hinaus den Vorteil, dass sie die elastischen und sonstigen mechanischen Eigenschaften der Ventilnadel nicht oder nur unwesentlich beeinflussen.
Zeichnung
In der Zeichnung sind verschiedene Ausfuhrungsbeispiele des erfindungsgemaßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Es zeigt
Figur 1 einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemaßes Kraftstoffemspritzventil,
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung des mit A bezeichneten Ausschnitts von Figur 1, Figur 3 denselben Ausschnitt wie Figur 2, wobei der Ventilsitz verschieden ausgebildet ist,
Figur 4 und
Figur 5 zeigen weitere Ausfuhrungsbeispiele, wobei der gezeigte Ausschnitt gleich dem von Figur 2 ist.
Beschreibung des Ausfuhrungsbeispiels
In Figur 1 ist ein erfindungsgemaßes Kraftstoffeinspritzven- til im Längsschnitt dargestellt. In einem Ventilkorper 1 ist eine Bohrung 3 ausgebildet, die an ihrem Ende von einem kegelförmigen Ventilsitz 9 begrenzt wird. Am brennraumseitigen Ende des Ventilkorpers 1 sind mehrere Einspritzoffnungen 11 ausgebildet, die in den Brennraum der Brennkraftmaschine munden und durch die Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt werden kann. In der Bohrung 3 ist eine kolbenförmige Ventilnadel 5 langsverschiebbar angeordnet, die an ihrem brennraumseitigen Ende eine im wesentlichen kegelförmige Ventildichtflache 7 aufweist, mit der die Ventilnadel 5 mit dem Ventilsitz 9 zusammenwirkt. Die Ventilnadel 5 ist mit einem geführten Abschnitt 15 in einem Fuhrungsabschnitt 23 der Bohrung 3 gefuhrt. Ausgehend vom geführten Abschnitt 15 verjungt sich die Ventilnadel 5 der Ventildichtflache 7 zu unter Bildung einer Druckschulter 13. Zwischen der Druckschulter 13 und der Ventildichtflache 7 ist zwischen der Ventilnadel 5 und der Wand der Bohrung 3 ein Druckraum 19 ausgebildet, der auf Hohe der Druckschulter 13 radial erweitert ist. In die radiale Erweiterung des Druckraums 19 mundet ein im Ventilkorper 1 verlaufender Zulaufkanal 25, der dem Druckraum 19 Kraftstoff unter hohem Druck zufuhrt.
Die Ventilnadel 5 wird an ihrem brennraumabgewandten Ende von einer variablen oder konstanten Schließkraft beaufschlagt, die die Ventilnadel 5 gegen den Ventilsitz 9 druckt. Die Schließkraft w rd beispielsweise durch ein Federelement, durch eine hydraulische Kraft oder mit einer sonstigen Vorrichtung erzeugt. Durch die hydraulische Kraft auf die Druckschulter 13 und auf Teile der Ventildichtflache 7 ergibt sich eine der Schließkraft entgegengerichtete Off- nungskraft, die vom Druck im Druckraum 19 abhangt, überwiegt die Schließkraft, so bleibt die Ventilnadel 5 in Anlage am Ventilsitz 9 und die Einspritzoffnungen 11 bleiben verschlossen. Wird die Schließkraft abgesenkt oder der Druck im Druckraum 19 erhöht, so überwiegt schließlich die Offnungs- kraft, und die Ventilnadel 5 hebt mit der Ventildichtflache 7 vom Ventilsitz 9 ab. Dadurch wird ein Spalt zwischen der Ventildichtflache 7 und dem Ventilsitz 9 aufgesteuert, durch den Kraftstoff aus dem Druckraum 19 den Einspritzoffnungen 11 zufließt und von dort in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt wird.
Figur 2 zeigt eine Vergrößerung des mit A bezeichneten Ausschnitts von Figur 1. Die Ventildichtflache 7 umfasst zwei Kegelflachen, wobei sich die erste Kegelflache 30 an den kolbenförmigen Abschnitt der Ventilnadel 5 anschließt. Stromabwarts der ersten Kegelflache 30 ist eine zweite Kegelflache 32 ausgebildet, die am brennraumseitigen Ende der Ventilnadel 5 in eine Stirnflache 42 mundet. Der Offnungs- winkel der ersten Kegelflache 30 ist großer als der Off- nungswinkel des kegelförmigen Ventilsitzes 9, welcher wiederum großer ist als der Offnungswinkel der zweiten Kegelflache 32. Dadurch ist zwischen der ersten Kegelflache 30 und der zweiten Kegelflache 32 eine Dichtkante 34 an der Ventildichtflache 7 ausgebildet, die in Schließstellung der Ventilnadel 5 am Ventilsitz 9 zur Anlage kommt. Durch die linienformige Auflageflache der Ventilnadel 5, die sich wahrend des Betriebs des Kraftstoffeinspritzventils durch Verschleiß etwas verbreitert, ist eine gute Abdichtung der Einspritzoffnungen 11 gegen den Druckraum 19 gewahrleistet.
Auf der ersten Kegelflache 30 sind mehrere Ringnuten 35 ausgebildet, ebenso auf der zweiten Kegelflache 32. Diese Ring- nuten 35 beeinflussen die Strömung des Kraftstoffs zwischen der Ventildichtflache 7 und dem Ventilsitz 9 hindurch in folgender Weise: Zu Beginn der Offnungsbewegung der Ventilnadel 5 ist die erste Kegelflache 30 vom Kraftstoffdruck im Druckraum 19 beaufschlagt, was eine entsprechende Offnungs- kraft auf die Ventilnadel 5 bewirkt. Hebt die Ventilnadel 5 nun vom Ventilsitz 9 ab, so strömt der Kraftstoff bedingt durch den hohen Druck im Druckraum 19 mit hoher Geschwindigkeit in Richtung der Einspritzoffnungen 11. Die engste Stelle des Kraftstoffstroms ist hierbei zwischen der Dichtkante 34 und dem Ventilsitz 9 gegeben, so dass dort die Stromungsgeschwindigkeit am höchsten ist und gleichzeitig der Druck auf die Ventildichtflache 7 am niedrigsten. Aufgrund der hohen Stromungsgeschwindigkeit kann es zu einer Ablösung der Strömung von den begrenzenden Wanden des KraftstoffStroms kommen, also insbesondere zu einer Ablösung im Bereich der zweiten Kegelflache 32. Der Kraftstoff, der unmittelbar an der zweiten Kegelflache anliegt, bewegt sich deutlich langsamer als die Hauptstromung des Kraftstoffs, die mit sehr hoher Geschwindigkeit mit kleinem Querschnitt in Richtung der Einspritzoffnungen strömt. Durch den kleinen Querschnitt der verbleibenden Strömung bleibt der Druckaufbau auf die zweite Kegelflache 32 deutlich geringer als bei einer KraftstoffStrömung, die den gesamten Spalt zwischen dem Ventilsitz 9 und der Ventildichtflache 7 umfasst, was bei gleicher Kraftstoffmenge pro Zeit eine geringere Stromungsgeschwindigkeit und damit einen höheren statischen Druck des Kraftstoffs bewirken wurde.
Die Einspritzmenge wird durch die Einspritzdauer bestimmt, das heißt durch den Offnungs- und Schließzeitpunkt des Kraftstoffeinspritzventils . Wie schnell die Ventilnadel 5 in ihre Offnungsstellung gleitet, hangt von den hydraulischen Offnungskraften ab, die auf die Druckschulter 13 und die Ventildichtflache 7 wirken. Durch die hydraulische Kraft auf die zweite Kegelflache 32 ergibt sich kurz nach dem Abheben - / -
aus der Schließstellung der Ventilnadel 5 eine zusätzliche Offnungskraft, die die Offnungsgeschwindigkeit erhöht und damit auch die eingespritzte Menge. Fehlt diese zusatzliche Offnungskraft durch die oben beschriebenen Stromungsverhalt- nisse, so öffnet die Ventilnadel 5 langsamer und bis zum Schließen der Ventilnadel 5 ist weniger Kraftstoff eingespritzt worden. Dieser Verlust an Einspritzmenge tritt bevorzugt bei gewissen Betriebspunkten auf, also bei bestimmten Drucken und abhangig vom Hub der Ventilnadel 5, und macht sich bei kleinen Einspritzmengen starker bemerkbar als bei großen Einspritzmengen.
Durch die Ausbildung der Ringnuten 35 auf der ersten Kegelflache 30 und der zweiten Kegelflache 32 wird das Ablosen der Strömung von der Ventildichtflache 7 unterdrückt. Eine Ringnut 35 bewirkt für den vorbeifließenden Kraftstoff zuerst eine Querschnittserweiterung und an der stromabwärts gelegenen Kante der Ringnut 35 wieder eine Querschnittsverengung, was wie eine weitere Drosselstelle wirkt. Dadurch erhalt die Strömung einen hohen turbulenten Anteil, der für einen definierten Druckaufbau im Bereich der zweiten Kegelflache sorgt und damit eine genaue Dosierung der Einspritzmenge möglich macht.
In Figur 3 sind die Ringnuten 35 mit einer größeren Breite ausgebildet, die hier beispielsweise 0,15 bis 0,25 mm betragt. Auf der ersten Kegelflache 30 und auf der zweiten Kegelflache 32 ist jeweils eine Ringnut 35 ausgebildet, so dass die Strömung sowohl vor als auch nach der Drosselstelle im Bereich der Dichtkante 34 zusatzlich verwirbelt wird. In diesem Ausfuhrungsbeispiel gehen die Einspritzoffnungen 11 nicht direkt vom Ventilsitz 9 ab, sondern an den Ventilsitz 9 schließt sich ein Sackvolumen 38 an, das die brennraumzu- gewandte Spitze des Ventilkorpers 1 bildet und von dem die Einspπtzoffnungen 11 abgehen. In Figur 4 ist ein weiteres Ausfuhrungsbeispiel gezeigt. Sowohl auf der ersten Kegelflache 30 als auch auf der zweiten Kegelflache 32 ist hier eine Ringnut 35 angeordnet, ebenso wie in dem in Figur 3 dargestellten Ausfuhrungsbeispiel. Die Ringnuten 35 haben jedoch im Querschnitt gesehen ein asymmetrisches Profil, das heißt, das deren Stromungswiderstand abhangig von der Fließrichtung des Kraftstoffs ist, der an der Ringnut 35 vorbeistromt. Auf diese Weise lasst sich eine höhere Verwirbelung in die Strömung einbringen, als bei einer Ringnut 35 gleicher Tiefe, die im Querschnitt ein symmetrisches Profil aufweist.
In Figur 5 ist eine weiteres Ausfuhrungsbeispiel dargestellt. Hier ist zwischen der ersten Kegelflache 30 und der zweiten Kegelflache 32 an der Ventildichtflache 7 ein Hinterschnitt 40 ausgebildet. Die Dichtkante 34 ist hier an der Grenzlinie zwischen der ersten Kegelflache 30 und dem Hinterschnitt 40 ausgebildet. Auf der ersten Kegelflache 30 sind zwei Ringnuten 35 ausgebildet und auf der zweiten Kegelflache 32 eine. Obwohl durch den Hinterschnitt 40 bereits eine gewisse zusatzliche Verwirbelung der Strömung stattfindet, kann durch die Ringnuten 35 eine Optimierung der Stro- mungsverhaltnisse erreicht werden.
Im Ausfuhrungsbeispiel der Figur 2 ist die Breite B der Ringnuten etwa 0,03 mm bis 0,1 mm, abhangig von der Zahl der Ringnuten 35 und der Große der Ventildichtflache. Die Tiefe betragt hierbei vorzugsweise 5 μm bis 50 μm. Bei den Ringnuten, wie sie in den Ausfuhrungsbeispielen der Figuren 3 und 4 gezeigt sind, ist die Breite B der Ringnuten etwa 0,1 mm bis 0,25 mm, wahrend der Abstand D von der Dichtkante 34 etwa 0,1 mm betragt.

Claims

Ansprüche
1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Ventilkorper (1), in dem eine Bohrung (3) ausgebildet ist, die an ihrem brennraumseitigen Ende von einem kegel- formingen Ventilsitz (9) begrenzt wird, und mit einer kolbenförmigen Ventilnadel (5) , die langsverschiebbar in der Bohrung (3) angeordnet ist und mit einer Ventildichtflache (7) mit dem kegelförmigen Ventilsitz (9) zusammenwirkt, wobei die Ventildichtflache (7) eine erste Kegelflache (30) und eine zweite Kegelflache (32) umfasst und die erste Kegelflache (30) stromaufwärts der zweiten Kegelflache (32) angeordnet ist, und mit einer zwischen der ersten Kegelflache (30) und der zweiten Kegelflache (32) ausgebildeten Dichtkante (34) , mit der die Ventilnadel
(5) mit dem Ventilsitz (9) zusammenwirkt, und mit im Ventilkorper (1) ausgebildeten Einspritzoffnungen (11) , die stromabwärts der Dichtkante (34) ausgebildet sind und die in den Brennraum munden, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Ventildichtflache (7) wenigstens zwei Ringnuten (35) ausgebildet sind, die stromaufwärts der Einspritzoffnungen (11) liegen.
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Ringnut (35) auf der zweiten Kegelflache (32) ausgebildet ist.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als eine Ringnut (35) auf der ersten Kegelflache (30) ausgebildet ist.
4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnuten (35) zueinander parallel sind.
5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl auf der ersten Kegelflache (30) als auch auf der zweiten Kegelflache (32) jeweils wenigstens eine Ringnut (35) ausgebildet ist.
6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl auf der zweiten Kegelflache (32) als auch auf der ersten Kegelflache (30) eweils mehr als eine Ringnut (35) ausgebildet ist.
7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnuten (35) im Querschnitt ein asymmetrisches Profil aufweisen.
8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringnuten (35) als Mikronuten ausgebildet sind und eine Tiefe von weniger als 0,1 mm aufweisen.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1528251A1 (de) * 2003-10-30 2005-05-04 Robert Bosch Gmbh Injektor mit Strukturen zur Begrenzung verschleissbedingter Änderungen eines Öffnungsverlaufs
EP1522721B1 (de) * 2003-10-06 2006-05-03 Delphi Technologies, Inc. Einspritzdüse
KR20160101680A (ko) * 2015-02-17 2016-08-25 로베르트 보쉬 게엠베하 가스 또는 액체 매체용 분사 밸브 및 상기 분사 밸브의 제조 방법

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT414159B (de) * 2004-07-22 2006-09-15 Bosch Gmbh Robert Einspritzdüse
DE102005025135A1 (de) * 2005-06-01 2006-12-07 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
EP2478211B1 (de) 2009-09-14 2014-01-08 Continental Automotive GmbH Düsenbaugruppe für ein einspritzventil und einspritzventil
DE102011007887A1 (de) * 2011-04-21 2012-10-25 Continental Automotive Gmbh Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil und Einspritzventil
CN108005826B (zh) * 2017-11-21 2021-07-02 山东鑫亚精密机械制造有限公司 一种变频喷油嘴

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1063416A2 (de) * 1999-06-25 2000-12-27 Delphi Technologies, Inc. Kraftstoffeinspritzventil
DE19931891A1 (de) * 1999-07-08 2001-01-18 Siemens Ag Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine
WO2002001066A1 (de) * 2000-06-27 2002-01-03 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen
DE10031265A1 (de) * 2000-06-27 2002-01-10 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
WO2002090761A1 (de) * 2001-05-10 2002-11-14 Robert Bosch Gmbh Ventil mit radialen ausnehmungen

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19813020A1 (de) * 1998-03-25 1999-09-30 Bosch Gmbh Robert Brennstoffeinspritzventil
DE10000501A1 (de) * 2000-01-08 2001-07-19 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1063416A2 (de) * 1999-06-25 2000-12-27 Delphi Technologies, Inc. Kraftstoffeinspritzventil
DE19931891A1 (de) * 1999-07-08 2001-01-18 Siemens Ag Kraftstoffeinspritzventil für eine Brennkraftmaschine
WO2002001066A1 (de) * 2000-06-27 2002-01-03 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für brennkraftmaschinen
DE10031265A1 (de) * 2000-06-27 2002-01-10 Bosch Gmbh Robert Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
WO2002090761A1 (de) * 2001-05-10 2002-11-14 Robert Bosch Gmbh Ventil mit radialen ausnehmungen

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1522721B1 (de) * 2003-10-06 2006-05-03 Delphi Technologies, Inc. Einspritzdüse
EP1528251A1 (de) * 2003-10-30 2005-05-04 Robert Bosch Gmbh Injektor mit Strukturen zur Begrenzung verschleissbedingter Änderungen eines Öffnungsverlaufs
KR20160101680A (ko) * 2015-02-17 2016-08-25 로베르트 보쉬 게엠베하 가스 또는 액체 매체용 분사 밸브 및 상기 분사 밸브의 제조 방법
KR102556566B1 (ko) 2015-02-17 2023-07-18 로베르트 보쉬 게엠베하 가스 또는 액체 매체용 분사 밸브 및 상기 분사 밸브의 제조 방법

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