Kraftstoffeinspritzdüse fuel Injector
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht aus von einer Kraftstoffeinspritzdüse nach der Gattung des Patentanspruchs 1. Bei solch einer, z.B. durch die DE 197 55 057 A1 bekannten Kraftstoffeinspritzdüse weist die in einer Bohrung eines Düsenkörpers axial verschiebbare Ventilnadel im Übergangsbereich von ihrer konischen Dichtfläche zu ihrem Ventilschaft eine Drosseleinrichtung mit veränderbarem Drosselquerschnitt auf, durch welche abhängig vom Öffnungshub der Ventilnadel die Einspritzmenge variierbar ist. Die Drosseleinrichtung umfasst eine Drosselhülse, die in dem zwischen Bohrungswand und Ventilschaft gebildeten Ringraum entgegen der Rückstellkraft einer Feder axial verschiebbar geführt und durch eine Öffnungsbewegung der Ventilnadel mitnehmbar ist. Die Drosselhülse liegt mit einer konisch ausgebildeten Stirnseite an der äußeren Ringfläche der konischen Ventilsitzfläche des
Düsenkörpers an und weist in ihrer konisch ausgebildeten Stirnseite wenigstens eine zur Stirnseite hin offene Ausnehmung auf. Solange die Drosselhülse nicht von der Ventilnadel mitgenommen wird, ist die eingespritzte Kraftstoffmenge durch die in der konischen Stirnseite ausgebildeten Ausnehmungen, welche die Drosselfunktion ausüben, geführt. Sobald die Drosselhülse von der Ventilnadel in Öffnungsrichtung mitgenommen wird, hebt sie von der äußeren Ringfläche der konischen Ventilsitztzfläche ab und gibt so einen zusätzlichen Öffnungsquerschnitt frei.The invention relates to a fuel injector according to the preamble of claim 1. In such a, for example, DE 197 55 057 A1 known fuel injector in a bore of a nozzle body axially displaceable valve needle in the transition region of its conical sealing surface to its valve stem with a throttle device variable throttle cross-section through which, depending on the opening stroke of the valve needle, the injection quantity is variable. The throttle device comprises a throttle sleeve, which is axially displaceably guided against the restoring force of a spring in the annular space formed between the bore wall and the valve stem and is entrained by an opening movement of the valve needle. The throttle sleeve is located with a conical end face on the outer annular surface of the conical valve seat surface of the Nozzle body and has in its conical end face at least one open towards the front side recess. As long as the throttle sleeve is not entrained by the valve needle, the injected amount of fuel through the formed in the conical end face recesses which perform the throttle function, out. As soon as the throttle sleeve is entrained by the valve needle in the opening direction, it lifts off from the outer annular surface of the conical valve seat surface and thus releases an additional opening cross-section.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass durch den Drosselring mit integrierter Drossel auf einfache Weise eine Kraftstoffeinspritzdüse mit Einspritzverlaufsformung erreicht werden kann. Bereits in Serie befindlicheThe fuel injection valve according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that through the throttle ring with integrated throttle in a simple manner, a fuel injector with injection rate shaping can be achieved. Already in series
Kraftstoffeinspritzdüsen ohne Einspritzverlaufsformung können durch Einlegen des Drosselrings leicht nachgerüstet werden. Dabei kann der Öffnungshub der Ventilnadel, ab dem der zusätzliche Öffnungsquerschnitt freigegeben werden soll, leicht durch eine Einstellscheibe eingestellt werden, auf der der Drosselring im Ringraum gehäuseseitig anliegt.Fuel injection nozzles without injection molding can be easily retrofitted by inserting the throttle ring. In this case, the opening stroke of the valve needle, from which the additional opening cross-section is to be released, can be easily adjusted by a dial on which the throttle ring in the annular space rests on the housing side.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the subject invention are the description, the drawings and claims removed.
Zeichnungdrawing
Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Two embodiments of the fuel injection nozzle according to the invention are illustrated in the drawings and are explained in more detail in the following description. Show it:
Fign.1a-1c ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßenFigs. 1a-1c show a first embodiment of the invention
Kraftstoffeinspritzdüse bei unterschiedlichen Öffnungshüben der Ventilnadel; und
Fign. 2a-2c ein zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßenFuel injector at different opening strokes of the valve needle; and FIGS. 2a-2c, a second embodiment of the invention
Kraftstoffeinspritzdüse bei unterschiedlichen Öffnungshüben der Ventilnadel.Fuel injector at different opening strokes of the valve needle.
Beschreibung der AusführungsbeispieleDescription of the embodiments
In Fig. 1 ist der untere Bereich einer Kraftstoffeinspritzdüse 1 für selbstzündende Brennkraftmaschinen dargestellt. Die Kraftstoffeinspritzdüse 1 weist einen Düsenkörper 2 auf, bei dem im Grund einer Sackbohrung 3 eine konische Ventilsitzfläche 4 gebildet ist, von der Einspritzöffnungen 5 in den Brennraum der Brennkraftmaschine abgehen. In der Sackbohrung 3 ist eine Ventilnadel 6 axial verschiebbar geführt, die am brennraumseitigen Ende eine mit der Ventilsitzfläche 4 zusammenwirkende, durch zwei Konusflächen gebildete Ventildichtfläche 7 zum Schließen und Öffnen der Einspritzöffnungen 5 aufweist.In Fig. 1, the lower portion of a fuel injection nozzle 1 is shown for self-igniting internal combustion engines. The fuel injection nozzle 1 has a nozzle body 2 in which a conical valve seat surface 4 is formed at the bottom of a blind bore 3, depart from the injection openings 5 in the combustion chamber of the internal combustion engine. In the blind bore 3, a valve needle 6 is axially displaceably guided, which at the combustion chamber end has a cooperating with the valve seat surface 4, formed by two conical surfaces valve sealing surface 7 for closing and opening the injection openings 5.
In der Bohrung 3 ist um die Ventilnadel 6 herum ein Ringraum 8 gebildet, der durch einen Drosselring 9 in einen stromaufwärtigen Teilraum 8a, welcher an eine Kraftstoffhochdruckleitung 10 angeschlossen ist, und einen stromabwärtigen Teilraum 8b, welcher sich bis an die Ventilsitzfläche 4 erstreckt, geteilt ist. Der Drosselring 9 liegt an der Bohrungswand 11 dauerhaft dicht und axial unverschiebbar an und weist in Umfangsrichtung mehrere Drosselöffnungen 12 auf, welche die beiden Teilräume 8a, 8b miteinander dauerhaft verbinden. Die Ventilnadel 6 hat im Ringraum 8 eine den Drosselring 9 in Schließrichtung der Ventilnadel 6 hintergreifende Ringschulter 13, mit der eine Dichtkante 14 des Drosselrings 9 zusammenwirkt. Die Dichtkante 14 definiert gleichzeitig die Ringöffnung 15 des Drosselrings 9, deren Öffnungsdurchmesser größer als der Durchmesser des sich stromabwärts an die Ringschulter 13 anschließenden Schaftes 16 der Ventilnadel 6 ist. Der Drosselring 9 liegt auf einer Einstellscheibe 17 auf, die wiederum auf einem Ringabsatz 18 des Düsenkörpers 2 aufliegt. Der Drosselring 9 ist elastisch verformbar, bildet also ein elastisches Federelement, so dass seine Dichtkante 14 gegenüber seinem an der Bohrungswand 11 und an der Einstellscheibe 15 anliegenden äußeren Teil axial auslenkbar ist.
In Fig. 1a ist die Kraftstoffeinspritzdüse 1 in der geschlossenen Stellung gezeigt, in der die Ventilnadel 6 mit ihrer Ventildichtfläche 7 an der Ventilsitzfläche 4 anliegt. Die Dichtkante 14 liegt an der Ringschulter 13 der Ventilnadel 6 dicht an und ist von der Ringschulter 13 in Schließrichtung der Ventilnadel 6, d.h. nach unten, elastisch ausgelenkt. Der stromabwärtige Teilraum 8b ist über die Drosselöffnungen 12 mit dem stromaufwärtigen Teilraum 8a, d.h. mit der Kraftstoffhochdruckleitung 10, verbunden.In the bore 3, an annular space 8 is formed around the valve needle 6, which is divided by a throttle ring 9 in an upstream subspace 8 a, which is connected to a high-pressure fuel line 10, and a downstream subspace 8 b, which extends to the valve seat surface 4 is. The throttle ring 9 is located on the bore wall 11 permanently tight and axially immovable and has a plurality of throttle openings 12 in the circumferential direction, which connect the two subspaces 8a, 8b with each other permanently. The valve needle 6 has in the annular space 8 a throttle ring 9 in the closing direction of the valve needle 6 engages behind the annular shoulder 13, with which a sealing edge 14 of the throttle ring 9 cooperates. The sealing edge 14 at the same time defines the annular opening 15 of the throttle ring 9, whose opening diameter is greater than the diameter of the downstream of the annular shoulder 13 adjoining shaft 16 of the valve needle 6. The throttle ring 9 rests on a dial 17, which in turn rests on an annular shoulder 18 of the nozzle body 2. The throttle ring 9 is elastically deformable, thus forming an elastic spring element, so that its sealing edge 14 against its against the bore wall 11 and the shim 15 outer part is axially deflectable. In Fig. 1a, the fuel injector 1 is shown in the closed position in which the valve needle 6 rests with its valve sealing surface 7 on the valve seat surface 4. The sealing edge 14 rests tight against the annular shoulder 13 of the valve needle 6 and is elastically deflected by the annular shoulder 13 in the closing direction of the valve needle 6, ie downwards. The downstream subspace 8b is connected via the throttle openings 12 to the upstream subspace 8a, ie to the high-pressure fuel line 10.
Beim Übergang der Ventilnadel 6 aus ihrer in Fig. 1a gezeigten, geschlossenen Ventilstellung in die in Fig. 1c gezeigte, vollständig geöffnete Ventilstellung (Öffnungshub hmaX) liegt die Ventilnadel 6 bis zu dem in Fig. 1b gezeigten Öffnungshub hi (hi < hmax) an der Dichtkante 14 an. Bis zu diesem Öffnungshub hi ist die Dichtkante 14 durch die Ringschulter 13 der Ventilnadel 6 nach unten elastisch ausgelenkt und liegt dichtend an der Ventilnadel 6 an. Daher wird bis zum Öffnungshub hi die über die nun freigegebenen Einspritzöffnungen 5 eingespritzte Kraftstoffmenge allein durch die Drosselbohrungen 12 geführt.When the valve needle 6 moves from its closed valve position shown in FIG. 1 a to the fully open valve position (opening stroke h max ) shown in FIG. 1 c , the valve needle 6 is up to the opening stroke h i (h i <h max ) at the sealing edge 14 at. Up to this opening stroke hi the sealing edge 14 is deflected by the annular shoulder 13 of the valve needle 6 down elastically and is sealingly against the valve needle 6 at. Therefore, until the opening stroke hi, the amount of fuel injected via the now-released injection ports 5 is guided solely through the throttle bores 12.
Ab einem Öffnungshub der Ventilnadel 6 größer als hi hebt die Ringschulter 13 von der Dichtkante 14 unter Freigabe der zwischen Ventilnadel 6 und Drosselring 9 vorhandenen Ringöffnung 15 ab, die einen zusätzlichen Öffnungsquerschnitt zwischen beiden Teilräumen 8a, 8b darstellt. Da die Ringöffnung 15 einen geringeren Drosselwiderstand als alle Drosselbohrungen zusammen 12 hat, wird ab dem Öffnungshub hi eine größere Kraftstoffmenge eingespritzt, die hauptsächlich durch die Ringöffnung 15 geführt ist. Wie in Fig. 3 gezeigt, bildet ab dem Öffnungshub hi die Dichtkante 14 den in Öffnungsrichtung der Ventilnadel 6 vordersten Teil des Drosselrings 9.From an opening stroke of the valve needle 6 greater than hi, the annular shoulder 13 lifts from the sealing edge 14 with the release of existing between the valve needle 6 and throttle ring 9 ring opening 15, which represents an additional opening cross section between the two subspaces 8a, 8b. Since the ring opening 15 has a smaller throttle resistance than all the throttle holes together 12, a larger amount of fuel is injected from the opening stroke hi, which is mainly performed by the annular opening 15. As shown in FIG. 3, from the opening stroke hi, the sealing edge 14 forms the foremost part of the throttle ring 9 in the opening direction of the valve needle 6.
Bis zum Öffnungshub hi wirken nur die Drosselbohrungen 12, danach wird mit der Ringöffnung 15 ein größerer Durchflussquerschnitt geöffnet, so dass auf eine konstruktiv sehr einfache Weise eine Einspritzverlaufsformung an der Kraftstoffeinspritzdüse 1 erreicht wird. Durch schnelles Schließen der Ventilnadel 6 kann dies beim Schließvorgang fast vollständig unterdrückt werden.
In Fig. 2 sind diejenigen Elemente, die mit denen in Fig. 1 identisch sind, mit denselben Bezugsziffern versehen, so dass bezüglich deren Beschreibung auf die Ausführungen zu diesen Ausführungsbeispielen Bezug genommen wird. Der in Fig. 2 gezeigte Drosselring 20 liegt dauerhaft dicht an der Bohrungswand 11 an und ist im Ringraum 8 relativ zur Ventilnadel 6 gegen die Wirkung einer als Rohrfeder ausgebildeten Feder 21 in Schließrichtung der Ventilnadel 6, d.h. nach unten, axial verschiebbar geführt. Dazu ist der Drosselring 20 sowohl an der Bohrungswand 11 mittels eines Führungselements 22 als auch auf dem sich stromabwärts an die Ringschulter 13 anschließenden Ventilschaft 16 verschiebbar geführt. Der Ventilschaft 16 weist an seiner Führungsfläche mehrere zum Drosselring 20 hin offene Ausnehmungen 23 in Form von axialen Nuten auf, die unmittelbar an der Ringschulter 13 beginnen und deren axiale Länge größer als die Ringstärke des Drosselrings 20 ist. Die Feder 21 ist auf der Einstellscheibe 17, die selbst auf dem Ringabsatz 18 aufliegt, abgestützt.Until the opening stroke hi only the throttle bores 12 act, then is opened with the annular opening 15, a larger flow area, so that in a structurally very simple way a Einspritzverlaufsformung is achieved at the fuel injector 1. By quickly closing the valve needle 6, this can be almost completely suppressed during the closing process. In FIG. 2, those elements which are identical to those in FIG. 1 are given the same reference numerals, so that with respect to their description, reference is made to the explanations concerning these exemplary embodiments. The throttle ring 20 shown in Fig. 2 is permanently close to the bore wall 11 and is in the annular space 8 relative to the valve needle 6 against the action of a spring formed as a tubular spring 21 in the closing direction of the valve needle 6, that is guided downwardly, axially displaceable. For this purpose, the throttle ring 20 is displaceably guided both on the bore wall 11 by means of a guide element 22 and on the downstream of the annular shoulder 13 valve stem 16. The valve stem 16 has on its guide surface a plurality of throttle ring 20 toward open recesses 23 in the form of axial grooves, which begin immediately at the annular shoulder 13 and whose axial length is greater than the ring thickness of the throttle ring 20. The spring 21 is supported on the shim 17, which rests even on the annular shoulder 18.
In Fig. 2a ist die Kraftstoffeinspritzdüse in der geschlossenen Stellung gezeigt, in der die Ventilnadel 6 mit ihrer Ventildichtfläche 7 an der Ventilsitzfläche 4 anliegt. Der Drosselring 20 liegt mit seiner Dichtkante 14 an der Ringschulter 13 der Ventilnadel 6 dicht an und ist von der Ringschulter 13 in Schließrichtung der Ventilnadel 6, d.h. nach unten, gegen die Wirkung der Feder 21 mitgenommen. Der stromabwärtige Teilraum 8b ist über die Drosselöffnungen 12 mit dem stromaufwärtigen Teilraum 8a, d.h. mit der Kraftstoffhochdruckleitung 10, verbunden.In Fig. 2a, the fuel injector is shown in the closed position, in which the valve needle 6 rests with its valve sealing surface 7 on the valve seat surface 4. The throttle ring 20 rests tightly with its sealing edge 14 on the annular shoulder 13 of the valve needle 6 and is of the annular shoulder 13 in the closing direction of the valve needle 6, i. down, taken against the action of the spring 21. The downstream subspace 8b is connected to the upstream subspace 8a via the throttle openings 12, i. with the high-pressure fuel line 10, connected.
Beim Übergang der Ventilnadel 6 aus ihrer in Fig. 2a gezeigten, geschlossenen Ventilstellung in die in Fig. 2c gezeigte, vollständig geöffnete Ventilstellung (Öffnungshub hmaX) liegt die Ventilnadel 6 bis zu dem in Fig. 2b gezeigten Öffnungshub hi (hi < hmax) an der Dichtkante 14 an. Bis zu diesem Öffnungshub hi ist der Drosselring 20 durch die Ringschulter 13 der Ventilnadel 6 nach unten verschoben und liegt dichtend an der Ventilnadel 6 an. Daher wird bis zum Öffnungshub hi die über die nun freigegebenen Einspritzöffnungen 5 eingespritzte Kraftstoffmenge allein durch die Drosselbohrungen 12 geführt.When the valve needle 6 moves from its closed valve position shown in FIG. 2 a to the fully open valve position (opening stroke h max ) shown in FIG. 2 c, the valve needle 6 is up to the opening stroke h i (h i <h max ) at the sealing edge 14 at. Up to this opening stroke hi the throttle ring 20 is displaced by the annular shoulder 13 of the valve needle 6 down and is sealingly against the valve needle 6 at. Therefore, until the opening stroke hi, the amount of fuel injected via the now-released injection ports 5 is guided solely through the throttle bores 12.
Ab einem Öffnungshub der Ventilnadel 6 größer als hi hebt die Ringschulter 13 von der Dichtkante 14 unter Freigabe der Ausnehmungen 23 ab, die einen zusätzlichen
Öffnungsquerschnitt zwischen beiden Teilräumen 8a, 8b darstellen. Da die die Ausnehmungen 23 einen geringeren Drosselwiderstand als alle Drosselbohrungen zusammen 12 habe, wird ab dem Öffnungshub hi eine größere Kraftstoffmenge eingespritzt, die hauptsächlich durch die Ausnehmungen 23 geführt ist.
From an opening stroke of the valve needle 6 is greater than hi, the annular shoulder 13 lifts from the sealing edge 14 with the release of the recesses 23, which provide an additional Opening cross section between the two subspaces 8a, 8b represent. Since the recesses 23 have a smaller throttle resistance than all the throttle holes 12 together, a larger amount of fuel is injected from the opening stroke hi, which is mainly guided by the recesses 23.