WO2007017303A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines - Google Patents

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WO2007017303A1
WO2007017303A1 PCT/EP2006/063121 EP2006063121W WO2007017303A1 WO 2007017303 A1 WO2007017303 A1 WO 2007017303A1 EP 2006063121 W EP2006063121 W EP 2006063121W WO 2007017303 A1 WO2007017303 A1 WO 2007017303A1
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WO
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valve needle
valve
fuel injection
needle
fuel
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/063121
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German (de)
French (fr)
Inventor
Dieter Junger
Joerg-Peter Fischer
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Publication date
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    • F02M45/04—Fuel-injection apparatus characterised by having a cyclic delivery of specific time/pressure or time/quantity relationship with each cyclic delivery being separated into two or more parts with a small initial part, e.g. initial part for partial load and initial and main part for full load
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    • F02M45/086—Having more than one injection-valve controlling discharge orifices
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    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/46—Valves, e.g. injectors, with concentric valve bodies

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve for internal combustion engines, as it is preferably used for fuel injection into the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine
  • a fuel injection valve which has an outer valve needle and a guided in the outer inner valve needle. Both valve pins control the opening of at least one injection port by performing a longitudinal movement. The longitudinal movement of the valve needles is controlled by the fuel pressure, which acts on different pressure surfaces of the valve needles and these generated against one of springs
  • the prior art has the disadvantage that the fuel flows only throttled to the inner injection openings when the inner valve needle, not about the outer valve needle in the open position. This is due to the fact that the fuel flows only throttled to the inner injection openings when the inner valve needle, not about the outer valve needle in the open position. This is due to the fact that the fuel flows only throttled to the inner injection openings when the inner valve needle, not about the outer valve needle in the open position. This is due to the fact that the
  • Interspace serves as a flow cross-section and this can not be made arbitrarily large, otherwise the mechanical stability of the inner valve needle would be at risk.
  • the openings in the outer valve needle can be moved as far as possible in the direction of the injection openings, but this is only very limited possible, since this would affect the mechanical stability of the outer valve needle.
  • transverse bores in addition to a transverse channel which is formed relatively far away from the valve seat in the outer valve needle and which connects the pressure chamber with the intermediate space, a plurality of transverse bores are formed, which likewise establish a connection of the pressure chamber to the intermediate space.
  • the transverse bores in this case have a very small diameter, which is preferably less than 200 microns and thus significantly smaller than the diameter of the transverse channel. This results in virtually no mechanical weakening of the outer valve needle through the transverse bores.
  • transverse bores preferably between 50 and 200 transverse bores.
  • These can be formed in particular by means of a laser drilling method, with which it is possible to introduce in a short time and without damaging the environment a variety of very fine holes in a metallic body. Lifting the inner valve needle from the valve seat, while the outer valve needle is still in contact with the valve seat, so now flows both fuel through the transverse channel or the transverse channels in the space and valve seat close and thus near the inner injection ports fuel through the transverse holes in the gap.
  • the drawing shows a erf ⁇ ndunstraes force injection valve is shown in longitudinal section. The presentation is limited to the functionally essential components.
  • the fuel injection valve has a housing 1, which comprises a valve body 3, a throttle disk 5 and a holding body 7.
  • the individual components of the housing 1 are clamped against each other via a device, not shown in the drawing, so that at the contact points a pressure-tight connection is given.
  • a pressure chamber 10 is formed, the channel 12 can be filled with fuel at high pressure via a running in the throttle plate 5 and in the holding body 7 inlet.
  • the pressure chamber 10 is delimited at its combustion chamber end by a conical valve seat 18, starting from the inner injection openings 23 and outer injection openings 21, which open in the installation position of the fuel injection valve in a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • an outer valve needle 20 is arranged longitudinally displaceable, which is designed as a hollow needle and which is guided in a central guide portion 25 in the pressure chamber 10.
  • the outer valve needle 20 has at its valve seat-side end an outer sealing surface 27, which is designed such that upon contact of the outer valve needle 20 on the Ven- Tilsitz 18 the outer Einspritzöffiionne 21 are closed, both against the pressure chamber 10 and against the interior of the outer valve needle 20th
  • an inner valve needle 22 is arranged to be longitudinally displaceable, which also interacts with the conical valve seat 18 with an inner sealing surface 28.
  • the inner injection openings 23 are closed and released according to the lifting of the valve seat 18.
  • a gap 31 is arranged, which is connected via transverse channels 32 in the outer valve needle 20 with the pressure chamber 10.
  • the inner valve needle 22 is guided in a valve seat facing away portion in the outer valve needle 20 and additionally in a guide portion 35, so that both the outer valve needle 20 and the inner valve needle 22 are always aligned exactly coaxial with each other.
  • transverse bores 40 are formed, which are formed between the guide portion 35 and the inner sealing surface 28 in the outer valve needle 20.
  • the transverse bores 40 are preferably produced by a laser drilling method and have a small diameter which is smaller than 0.2 mm, preferably 0.07 to 0.13 mm.
  • a corresponding number of transverse bores 40 are formed, the number of which is preferably between 50 and 200, depending on the required overall cross section.
  • the transverse bores 40 have only a very small diameter, the outer valve needle 20 is practically not mechanically weakened in this region, while an unreduced inflow of fuel from the pressure chamber 10 into the intermediate space 31 is ensured by the large number of transverse bores 40 ,
  • the outer valve needle 20 is valve seat facing away out in a sleeve 29, which is pressed against the throttle plate 5 via an outer closing spring 24 which is supported on the one hand on the sleeve 29 and on the other hand on the outer valve needle 20.
  • an outer closing spring 24 ensures that the outer valve needle 20 is pressed against the valve seat 18, while on the other hand, the sleeve 29 always in contact with the throttle plate be 5.
  • an inner closing spring 26 is arranged under pressure bias, which presses the inner valve needle 22 against the valve seat 18.
  • a control chamber 30 is limited, which can be filled via an inlet throttle 15 with fuel at high pressure. Via an outlet throttle 17, the pressure in the control chamber 30 can be reduced, wherein the outlet throttle 17 can be opened or closed via a control valve, not shown in the drawing. Due to the fuel pressure in the control chamber 30 results in a hydraulic force on both the outer valve needle
  • the operation of the fuel injection valve is as follows: at the beginning of the injection, a high fuel pressure in control chamber 30 is present, which presses both the outer valve needle 20, and the inner valve needle 22 against the valve seat 18, so that all injection ports 21, 23 are closed. Through the transverse channel 32, the same high fuel pressure prevails in the intermediate space 31 as in the pressure chamber 10. If an injection is to take place, the pressure in the control chamber 30 is reduced, which correspondingly reduces the hydraulic force to the end face of the inner valve needle 22 facing away from the valve seat. Once the hydraulic forces, especially on the inner
  • the outer valve needle 20 also moves away from the valve seat 18 and, in addition, releases the outer injection openings 21. This is the same as with the inner valve needle 22 in that hydraulic forces, which preferably act on an outer pressure shoulder 34, are greater than that hydraulic closing force by the pressure in the control chamber 30.
  • hydraulic forces which preferably act on an outer pressure shoulder 34, are greater than that hydraulic closing force by the pressure in the control chamber 30.
  • To complete the injection of the pressure in the control chamber 30 is increased again by the outlet throttle 17 is closed.
  • the outer valve needle 20 and the inner valve needle 22 are then pressed back into their closed position by the hydraulic pressure in the control chamber 30.
  • the opening sequence of the valve needles 20, 22 can also be such that first the outer valve needle 20 opens and then the inner valve needle 22. If the outer valve needle 22 is operated ballistically, the means that this is not driven to the stop, but remains in an intermediate position or merges again before reaching the stop in a closing movement, the transverse bores 40 provide also in this operating condition for a better supply of the inner injection openings 23 with fuel.
  • the transverse bores are preferably produced by means of a laser drilling method, since it is thus possible to introduce a large number of very precisely worked transverse bores into the outer valve needle 20 without impairing the surroundings of the transverse bores 40.
  • the transverse bores 40 preferably have a diameter which is in the range of 70 to 130 ⁇ m, a large number of transverse bores 40 must be formed in order to provide a sufficiently high flow cross section. Therefore, 50 to 200 transverse holes 40 are preferably formed over the entire circumference of the outer valve needle 20, which provide the flow cross section in the sum. In this case, it may be provided that the total flow cross section of the transverse bores 40 is greater than or equal to the total flow cross section of the transverse channels 32, but an inverse ratio is also conceivable.

Abstract

Fuel injection valve for internal combustion engines, having a housing (1), in which an outer valve needle (20) is arranged which interacts by way of an outer sealing face (27) with a valve seat (18) in order to control at least one outer injection opening (21). An inner valve needle (22) which likewise interacts with the valve seat (18) and in the process controls the opening of at least one inner injection opening (23) is arranged in the outer valve needle (20). The outer valve needle (20) is surrounded by a pressure space (10) which can be filled with highly pressurized fuel and is connected via at least one transverse channel (32) which is formed in the outer valve needle (20) to an intermediate space (31) which is formed between the outer valve needle (20) and the inner valve needle (22). A multiplicity of transverse holes (40) which connect the intermediate space (31) to the pressure space (10) are formed in the outer valve needle (20) between the at least one transverse channel (32) and the outer sealing face (27).

Description

Kraftstoffeinspritzventil für BrennkraftmaschinenFuel injection valve for internal combustion engines
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, wie es vorzugsweise zur Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum einen selbstzündenden Brennkraftmaschine verwendet wirdThe invention relates to a fuel injection valve for internal combustion engines, as it is preferably used for fuel injection into the combustion chamber of a self-igniting internal combustion engine
Stand der TechnikState of the art
Kraftstoffeinspritzventile, die mit zwei ineinander geführten Ventilnadeln arbeiten, wobei die innere Ventilnadel in der äußeren Ventilnadel geführt ist, sind aus dem Stand der Technik seit langem bekannt. So ist aus der Offenlegungsschrift DE-OS 27 11 391 einFuel injectors operating with two nested valve needles, with the inner valve needle guided in the outer valve needle, have long been known in the art. Thus, from the published patent application DE-OS 27 11 391 a
Kraftstoffeinspritzventil bekannt, das eine äußere Ventilnadel und eine in der äußeren geführte innere Ventilnadel aufweist. Beide Ventilnadeln steuern die Öffnung wenigstens einer Einspritzöffnung, indem sie eine Längsbewegung ausführen. Die Längsbewegung der Ventilnadeln wird hierbei durch den Kraftstoffdruck gesteuert, der an verschiedenen Druckflächen der Ventilnadeln angreift und diese entgegen einer von Federn erzeugtenA fuel injection valve is known which has an outer valve needle and a guided in the outer inner valve needle. Both valve pins control the opening of at least one injection port by performing a longitudinal movement. The longitudinal movement of the valve needles is controlled by the fuel pressure, which acts on different pressure surfaces of the valve needles and these generated against one of springs
Schließkraft in Längsrichtung verschiebt. Dadurch werden Einspritzöffnungen freigegeben, die von einem Ventilsitz ausgehend, so dass eine Einspritzung entweder durch sämtliche Einspritzöffnungen oder, wenn nur eine der Ventilnadeln geöffnet ist, lediglich durch einen Teil der Einspritzöffnungen erfolgt.Closing force shifts in the longitudinal direction. As a result, injection openings are released, starting from a valve seat, so that an injection takes place either through all the injection openings or, if only one of the valve needles is opened, only through part of the injection openings.
Es kann hierbei vorgesehen sein, dass zuerst die äußere Ventilnadel öffnet und damit die äußeren Einspritzöffnungen zuerst freigibt. Erst nach dem Abheben der äußeren Ventilnadel öffnet gegebenenfalls die innere Ventilnadel, so dass dann sämtliche Einspritzöffnungen freigegeben sind. Wie in der DE-OS 27 11 391 gezeigt, ist es jedoch auch mög- lieh, die Ventilnadeln in umgekehrter Reihenfolge zu öffnen. Hierzu wird der Zwischen- räum, der zwischen der äußeren und der inneren Ventilnadel ausgebildet ist, durch Öffnungen in der äußeren Ventilnadel mit einem Druckraum verbunden, der die äußere Ventilnadel umgibt. Dadurch findet der Druckaufbau nicht nur im Druckraum, sondern auch im Zwischenraum statt, so dass bei entsprechend ausgestalteten Druckflächen und ent- sprechend dimensionierten Schließfedern zuerst die innere Ventilnadel öffnet und erst anschließend gegebenenfalls die äußere Ventilnadel.It can be provided here that first opens the outer valve needle and thus the outer injection openings first releases. Only after the lifting of the outer valve needle optionally opens the inner valve needle, so that then all injection ports are released. However, as shown in DE-OS 27 11 391, it is also possible borrowed to open the valve needles in reverse order. For this purpose, the interim raum, which is formed between the outer and the inner valve needle, connected through openings in the outer valve needle with a pressure chamber surrounding the outer valve needle. As a result, the pressure build-up takes place not only in the pressure chamber, but also in the intermediate space, so that with appropriately designed pressure surfaces and correspondingly sized closing springs first the inner valve needle opens and only then optionally the outer valve needle.
Der Stand der Technik weist hierbei jedoch den Nachteil auf, dass der Kraftstoff nur gedrosselt zu den inneren Einspritzöffnungen strömt, wenn die innere Ventilnadel, nicht a- ber die äußere Ventilnadel in Öffnungsstellung ist. Dies ist dadurch bedingt, dass derHowever, the prior art has the disadvantage that the fuel flows only throttled to the inner injection openings when the inner valve needle, not about the outer valve needle in the open position. This is due to the fact that the
Zwischenraum als Strömungsquerschnitt dient und dieser nicht beliebig groß gestaltet werden kann, da ansonsten die mechanische Stabilität der inneren Ventilnadel gefährdet wäre. Zur Minderung des Strömungswiderstands können die Öffnungen in der äußeren Ventilnadel möglichst weit in Richtung der Einspritzöffnungen verlegt werden, jedoch ist dies nur sehr begrenzt möglich, da dies die mechanische Stabilität der äußeren Ventilnadel beeinträchtigen würde.Interspace serves as a flow cross-section and this can not be made arbitrarily large, otherwise the mechanical stability of the inner valve needle would be at risk. To reduce the flow resistance, the openings in the outer valve needle can be moved as far as possible in the direction of the injection openings, but this is only very limited possible, since this would affect the mechanical stability of the outer valve needle.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des PatentanspruchsThe fuel injection valve according to the invention with the features of the claim
1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine ungedrosselte Zufuhr von Kraftstoff zu den inneren Einspritzöffnungen gewährleistet ist, auch dann, wenn nur die innere Ventilnadel geöffnet ist. Um dies zu erreichen ist neben einem Querkanal, der relativ weit vom Ventilsitz entfernt in der äußeren Ventilnadel ausgebildet ist und der den Druckraum mit dem Zwischenraum verbindet, ventilsitznah eine Vielzahl von Querbohrungen ausgebildet, die ebenfalls eine Verbindung des Druckraums zum Zwischenraum herstellen. Die Querbohrungen haben hierbei einen sehr geringen Durchmesser, der vorzugsweise kleiner als 200 μm ist und damit deutlich kleiner als der Durchmesser des Querkanals. Damit ergibt sich praktisch keine mechanische Schwächung der äußeren Ventilnadel durch die Querbohrungen. Um einen genügend großen Strömungsquerschnitt zur Verfügung zu haben, ist es notwendig, eine entsprechende Vielzahl von Querbohrungen auszubilden, vorzugsweise zwischen 50 und 200 Querbohrungen. Diese können insbesondere mittels eines Laserbohrverfahrens ausgebildet werden, mit dem es möglich ist, in kurzer Zeit und ohne die Umgebung zu beschädigen eine Vielzahl von sehr feinen Bohrungen in einen metallischen Körper einzubringen. Hebt die innere Ventilnadel vom Ventilsitz ab, während die äußere Ventilnadel noch in Anlage am Ventilsitz ist, so strömt jetzt sowohl Kraftstoff durch den Querkanal bzw. die Querkanäle in den Zwischenraum als auch ventilsitznah und damit auch nahe der inneren Einspritzöffnungen Kraftstoff durch die Querbohrungen in den Zwischenraum. Dadurch ist ein ausreichend hoher Zufluss von Kraftstoff zu den inneren Einspritzöffnungen gewährleistet, so dass stets der volle Einspritzdruck an den inneren Einspritzöffnungen anliegt, insbesondere auch dann, wenn zwischen dem wenigstens einen Querkanal und den Querbohrungen ein Führungsabschnitt an der innere Ventilnadel ausgebildet ist, an dem nur ein begrenzt großer Durchflussquerschnitt zur Verfügung steht.1 has the advantage that an unthrottled supply of fuel to the inner injection openings is ensured, even if only the inner valve needle is open. To achieve this, in addition to a transverse channel which is formed relatively far away from the valve seat in the outer valve needle and which connects the pressure chamber with the intermediate space, a plurality of transverse bores are formed, which likewise establish a connection of the pressure chamber to the intermediate space. The transverse bores in this case have a very small diameter, which is preferably less than 200 microns and thus significantly smaller than the diameter of the transverse channel. This results in virtually no mechanical weakening of the outer valve needle through the transverse bores. In order to have a sufficiently large flow cross-section available, it is necessary to form a corresponding plurality of transverse bores, preferably between 50 and 200 transverse bores. These can be formed in particular by means of a laser drilling method, with which it is possible to introduce in a short time and without damaging the environment a variety of very fine holes in a metallic body. Lifting the inner valve needle from the valve seat, while the outer valve needle is still in contact with the valve seat, so now flows both fuel through the transverse channel or the transverse channels in the space and valve seat close and thus near the inner injection ports fuel through the transverse holes in the gap. This ensures a sufficiently high influx of fuel to the inner injection openings, so that always the full injection pressure is applied to the inner injection openings, especially when between the at least one transverse channel and the transverse bores a guide portion is formed on the inner valve needle, on the only a limited flow cross section is available.
Zeichnungdrawing
In der Zeichnung ist ein erfϊndungemäßes Krafteinspritzventil im Längsschnitt darge- stellt. Die Darstellung beschränkt sich hierbei auf die funktionswesentlichen Komponenten.The drawing shows a erfϊndungemäßes force injection valve is shown in longitudinal section. The presentation is limited to the functionally essential components.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils im Längsschnitt dargestellt. Das Kraftstoffeinspritzventil weist ein Gehäuse 1 auf, das einen Ventilkörper 3, eine Drosselscheibe 5 und einen Haltekörper 7 umfasst. Die einzelnen Komponenten des Gehäuses 1 sind über eine in der Zeichnung nicht dargestellte Vorrichtung gegeneinander verspannt, so dass an den Berührstellen eine druck- dichte Verbindung gegeben ist. Im Ventilkörper 3 ist ein Druckraum 10 ausgebildet, der über einen in der Drosselscheibe 5 und im Haltekörper 7 verlaufenden Zulauf kanal 12 mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist. Der Druckraum 10 ist an seinem brennraum- seitigen Ende von einem konischen Ventilsitz 18 begrenzt, von dem innere Einspritzöffnungen 23 und äußere Einspritzöffnungen 21 ausgehen, die in Einbaulage des Kraftstoff- einspritzventils in einem Brennraum der Brennkraftmaschine münden. Im Druckraum 10 ist eine äußere Ventilnadel 20 längsverschiebbar angeordnet, die als Hohlnadel ausgeführt ist und die in einem mittleren Führungsabschnitt 25 im Druckraum 10 geführt ist. Die äußere Ventilnadel 20 weist an ihrem ventilsitzseitigen Ende eine äußere Dichtfläche 27 auf, die so ausgestaltet ist, dass bei Anlage der äußeren Ventilnadel 20 auf dem Ven- tilsitz 18 die äußeren Einspritzöffiiungen 21 verschlossen werden, und zwar sowohl gegen den Druckraum 10 als auch gegen den Innenraum der äußeren Ventilnadel 20.In the drawing, an embodiment of a fuel injection valve according to the invention is shown in longitudinal section. The fuel injection valve has a housing 1, which comprises a valve body 3, a throttle disk 5 and a holding body 7. The individual components of the housing 1 are clamped against each other via a device, not shown in the drawing, so that at the contact points a pressure-tight connection is given. In the valve body 3, a pressure chamber 10 is formed, the channel 12 can be filled with fuel at high pressure via a running in the throttle plate 5 and in the holding body 7 inlet. The pressure chamber 10 is delimited at its combustion chamber end by a conical valve seat 18, starting from the inner injection openings 23 and outer injection openings 21, which open in the installation position of the fuel injection valve in a combustion chamber of the internal combustion engine. In the pressure chamber 10, an outer valve needle 20 is arranged longitudinally displaceable, which is designed as a hollow needle and which is guided in a central guide portion 25 in the pressure chamber 10. The outer valve needle 20 has at its valve seat-side end an outer sealing surface 27, which is designed such that upon contact of the outer valve needle 20 on the Ven- Tilsitz 18 the outer Einspritzöffiiungen 21 are closed, both against the pressure chamber 10 and against the interior of the outer valve needle 20th
In der äußeren Ventilnadel 20 ist eine innere Ventilnadel 22 längsverschiebbar angeord- net, die mit einer inneren Dichtfläche 28 ebenfalls mit dem konischen Ventilsitz 18 zusammenwirkt. Bei Anlage der inneren Ventilnadel 22 auf dem Ventilsitz 18 werden die inneren Einspritzöffnungen 23 verschlossen und nach dem Abheben vom Ventilsitz 18 entsprechend freigegeben. Zwischen der äußeren Ventilnadel 20 und der inneren Ventilnadel 22 ist ein Zwischenraum 31 angeordnet, der über Querkanäle 32 in der äußeren Ventilnadel 20 mit dem Druckraum 10 verbunden ist. Die innere Ventilnadel 22 ist in einem ventilsitzabgewandten Abschnitt in der äußeren Ventilnadel 20 geführt und zusätzlich in einem Führungsabschnitt 35, so dass sowohl die äußere Ventilnadel 20 als auch die innere Ventilnadel 22 stets exakt koaxial zueinander ausgerichtet sind. Um einen Kraftstofffluss durch den Zwischenraum 31 in Richtung des Ventilsitzes 18 zu ermögli- chen, befinden sich am Führungsabschnitt 35 mehrerer Anschliffe 37.In the outer valve needle 20, an inner valve needle 22 is arranged to be longitudinally displaceable, which also interacts with the conical valve seat 18 with an inner sealing surface 28. When planting the inner valve needle 22 on the valve seat 18, the inner injection openings 23 are closed and released according to the lifting of the valve seat 18. Between the outer valve needle 20 and the inner valve needle 22, a gap 31 is arranged, which is connected via transverse channels 32 in the outer valve needle 20 with the pressure chamber 10. The inner valve needle 22 is guided in a valve seat facing away portion in the outer valve needle 20 and additionally in a guide portion 35, so that both the outer valve needle 20 and the inner valve needle 22 are always aligned exactly coaxial with each other. In order to enable a flow of fuel through the intermediate space 31 in the direction of the valve seat 18, there are a plurality of polished sections 37 on the guide section 35.
Um einen ungedrosselten Zulauf von Kraftstoff zu den inneren Einspritzöffnungen zu gewährleisten sind in der äußeren Ventilnadel 20 zusätzlich Querbohrungen 40 ausgebildet, die zwischen dem Führungsabschnitt 35 und der inneren Dichtfläche 28 in der äuße- ren Ventilnadel 20 ausgebildet sind. Die Querbohrungen 40 sind dabei vorzugsweise mit einem Laserbohrverfahren hergestellt und weisen einen geringen Durchmesser auf, der kleiner als 0,2 mm ist, vorzugsweise 0,07 bis 0,13 mm. Um einen ausreichend hohen Strömungsquerschnitt zu erreichen, sind entsprechend viele Querbohrungen 40 ausgebildet, deren Anzahl vorzugsweise zwischen 50 und 200 beträgt, je nach erforderlichem Ge- samtquerschnitt. Da die Querbohrungen 40 nur einen sehr geringen Durchmesser aufweisen, wird die äußere Ventilnadel 20 in diesem Bereich praktisch nicht mechanisch geschwächt, während jedoch durch die große Anzahl von Querbohrungen 40 ein ungedros- selter Zufluss von Kraftstoff aus dem Druckraum 10 in den Zwischenraum 31 gewährleistet ist.In order to ensure an unthrottled supply of fuel to the inner injection openings in the outer valve needle 20 additionally transverse bores 40 are formed, which are formed between the guide portion 35 and the inner sealing surface 28 in the outer valve needle 20. The transverse bores 40 are preferably produced by a laser drilling method and have a small diameter which is smaller than 0.2 mm, preferably 0.07 to 0.13 mm. In order to achieve a sufficiently high flow cross section, a corresponding number of transverse bores 40 are formed, the number of which is preferably between 50 and 200, depending on the required overall cross section. Since the transverse bores 40 have only a very small diameter, the outer valve needle 20 is practically not mechanically weakened in this region, while an unreduced inflow of fuel from the pressure chamber 10 into the intermediate space 31 is ensured by the large number of transverse bores 40 ,
Die äußeren Ventilnadel20 ist ventilsitzabgewandt in einer Hülse 29 geführt, die über eine äußere Schließfeder 24, die sich einerseits an der Hülse 29 und andererseits an der äußeren Ventilnadel 20 abstützt, gegen die Drosselscheibe 5 gepresst wird. Durch die äußere Schließfeder 24 ist sichergestellt, dass die äußere Ventilnadel 20 gegen den Ventilsitz 18 gedrückt wird, während andererseits die Hülse 29 stets in Anlage an der Drosselschei- be 5 ist. In gleicher Weise ist zwischen der inneren Ventilnadel 22 und der Drosselscheibe 5 eine innere Schließfeder 26 unter Druckvorspannung angeordnet, die die innere Ventilnadel 22 gegen den Ventilsitz 18 drückt.The outer valve needle 20 is valve seat facing away out in a sleeve 29, which is pressed against the throttle plate 5 via an outer closing spring 24 which is supported on the one hand on the sleeve 29 and on the other hand on the outer valve needle 20. By the outer closing spring 24 ensures that the outer valve needle 20 is pressed against the valve seat 18, while on the other hand, the sleeve 29 always in contact with the throttle plate be 5. Similarly, between the inner valve needle 22 and the throttle plate 5, an inner closing spring 26 is arranged under pressure bias, which presses the inner valve needle 22 against the valve seat 18.
Durch die äußere Ventilnadel 20, die innere Ventilnadel 22, die Hülse 29 und die Drosselscheibe 5 wird ein Steuerraum 30 begrenzt, der über eine Zulaufdrossel 15 mit Kraftstoffunter hohem Druck befüllbar ist. Über eine Ablaufdrossel 17 lässt sich der Druck im Steuerraum 30 mindern, wobei die Ablaufdrossel 17 über ein in der Zeichnung nicht dargestelltes Steuerventil geöffnet oder geschlossen werden kann. Durch den Kraftstoffdruck im Steuerraum 30 ergibt sich eine hydraulische Kraft sowohl auf die äußere VentilnadelBy the outer valve needle 20, the inner valve needle 22, the sleeve 29 and the throttle plate 5, a control chamber 30 is limited, which can be filled via an inlet throttle 15 with fuel at high pressure. Via an outlet throttle 17, the pressure in the control chamber 30 can be reduced, wherein the outlet throttle 17 can be opened or closed via a control valve, not shown in the drawing. Due to the fuel pressure in the control chamber 30 results in a hydraulic force on both the outer valve needle
20, als auch auf die äußere Ventilnadel 22 in Richtung des Ventilsitzes 18.20, as well as on the outer valve needle 22 in the direction of the valve seat 18th
Die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils ist wie folgt: zu Beginn der Einspritzung ist ein hoher Krafstoffdruck in Steuerraum 30 vorhanden, der sowohl die äußere Ventilnadel 20, als auch die inner Ventilnadel 22 gegen den Ventilsitz 18 presst, so dass sämtliche Einspritzöffnungen 21, 23 verschlossen werden. Durch den Querkanal 32 herrscht auch im Zwischenraum 31 der gleiche hohe Kraftstoffdruck wie im Druckraum 10. Soll eine Einspritzung erfolgen, so wird der Druck im Steuerraum 30 gemindert, was die hydraulische Kraft auf die ventilsitzabgewandte Stirnseite der inneren Ventilnadel 22 entsprechend reduziert. Sobald die hydraulischen Kräfte, insbesondere auf die innereThe operation of the fuel injection valve is as follows: at the beginning of the injection, a high fuel pressure in control chamber 30 is present, which presses both the outer valve needle 20, and the inner valve needle 22 against the valve seat 18, so that all injection ports 21, 23 are closed. Through the transverse channel 32, the same high fuel pressure prevails in the intermediate space 31 as in the pressure chamber 10. If an injection is to take place, the pressure in the control chamber 30 is reduced, which correspondingly reduces the hydraulic force to the end face of the inner valve needle 22 facing away from the valve seat. Once the hydraulic forces, especially on the inner
Druckschulter 33, ausreichen, die innere Ventilnadel 22 vom Ventilsitz 18 abzuheben, bewegt sich die Ventilnadel 22 vom Ventilsitz 18 weg und gibt die inneren Einspritzöffnungen 23 frei. Hierbei strömt Kraftstoff durch die Querkanäle 32 und durch den Strömungsquerschnitt, den die Anschliffe 37 bilden, in Richtung des Ventilsitzes 18. Da je- doch die Anschlüsse 37 nur einen begrenzten Strömungsquerschnitt zur Verfügung stellen können, ohne dass es zu einer mechanischen Schwächung der inneren Ventilnadel 22 kommt, strömt überwiegend Kraftstoff durch die Querbohrungen 40 die in den Zwischenraum 31. Durch die große Zahl von Querbohrungen 40 ergibt sich jetzt ein ungedrosselter Zustrom von Kraftstoff in den Zwischenraum 31, so dass an den inneren Einspritzöfmun- gen 23 sofort der volle Krafstoffeinspritzdruck anliegt.Pressure shoulder 33, sufficient to lift the inner valve needle 22 from the valve seat 18, the valve needle 22 moves away from the valve seat 18 and releases the inner injection openings 23. In this case, fuel flows through the transverse channels 32 and through the flow cross section which the polished sections 37 form, in the direction of the valve seat 18. However, since the connections 37 can only provide a limited flow cross section, without causing mechanical weakening of the inner valve needle Due to the large number of transverse bores 40, there is now an unthrottled influx of fuel into the intermediate space 31, so that the full injection pressure of the fuel is immediately applied to the inner injection openings 23 ,
Wird der Druck im Steuerraum 30 weiter gemindert, so bewegt sich auch die äußere Ventilnadel 20 vom Ventilsitz 18 weg und gibt zusätzlich die äußeren Einspritzöffnungen 21 frei. Dies geschieht ebenso wie bei der inneren Ventilnadel 22 dadurch, dass hydraulische Kräfte, die vorzugsweise an einer äußeren Druckschulter 34 angreifen, größer sind als die hydraulische Schließkraft durch den Druck im Steuerraum 30. Zur Beendigung der Einspritzung wird der Druck im Steuerraum 30 wieder erhöht, indem die Ablaufdrossel 17 verschlossen wird. Die äußere Ventilnadel 20 und die innere Ventilnadel 22 werden dann durch den hydraulischen Druck im Steuerraum 30 zurück in ihre Schließestellung ge- drückt.If the pressure in the control chamber 30 is further reduced, the outer valve needle 20 also moves away from the valve seat 18 and, in addition, releases the outer injection openings 21. This is the same as with the inner valve needle 22 in that hydraulic forces, which preferably act on an outer pressure shoulder 34, are greater than that hydraulic closing force by the pressure in the control chamber 30. To complete the injection of the pressure in the control chamber 30 is increased again by the outlet throttle 17 is closed. The outer valve needle 20 and the inner valve needle 22 are then pressed back into their closed position by the hydraulic pressure in the control chamber 30.
Je nach Auslegung der Druckflächen und der Ansteuerung des Drucks im Steuerraum 30 kann die Öffnungsfolge der Ventilnadeln 20, 22 auch so sein, dass zuerst die äußere Ventilnadel 20 öffnet und anschließend die innere Ventilnadel 22. Wird die äußere Ventilna- del 22 ballistisch betrieben, das heißt, dass diese nicht bis zum Anschlag gefahren wird, sondern in einer Zwischenstellung verharrt oder vor Erreichen des Anschlags wieder in eine Schließbewegung übergeht, so sorgen die Querbohrungen 40 auch in diesem Betriebszustand für eine bessere Versorgung der inneren Einspritzöffnungen 23 mit Kraftstoff.Depending on the design of the pressure surfaces and the control of the pressure in the control chamber 30, the opening sequence of the valve needles 20, 22 can also be such that first the outer valve needle 20 opens and then the inner valve needle 22. If the outer valve needle 22 is operated ballistically, the means that this is not driven to the stop, but remains in an intermediate position or merges again before reaching the stop in a closing movement, the transverse bores 40 provide also in this operating condition for a better supply of the inner injection openings 23 with fuel.
Die Querbohrungen werden vorzugsweise mit Hilfe eines Laserbohrverfahrens hergestellt, da es damit möglich ist, eine große Zahl von sehr exakt gearbeiteten Querbohrungen in die äußere Ventilnadel 20 einzubringen, ohne die Umgebung der Querbohrungen 40 zu beeinträchtigen. Da die Querbohrungen 40 vorzugsweise einen Durchmesser auf- weisen, der im Bereich von 70 bis 130 μm liegt, muss eine große Zahl von Querbohrungen 40 ausgebildet werden, um einen ausreichend hohen Strömungsquerschnitt zur Verfügung zu stellen. Deshalb sind über den gesamten Umfang der äußeren Ventilnadel 20 vorzugsweise 50 bis 200 Querbohrungen 40 ausgebildet, die den Strömungsquerschnitt in der Summe zur Verfügung stellen. Hierbei kann es vorgesehen sein, dass der Gesamt- Strömungsquerschnitt der Querbohrungen 40 größer oder gleich dem Gesamtströmungs- querschnitt der Querkanäle 32 ist, jedoch ist auch ein umgekehrtes Verhältnis denkbar. The transverse bores are preferably produced by means of a laser drilling method, since it is thus possible to introduce a large number of very precisely worked transverse bores into the outer valve needle 20 without impairing the surroundings of the transverse bores 40. Since the transverse bores 40 preferably have a diameter which is in the range of 70 to 130 μm, a large number of transverse bores 40 must be formed in order to provide a sufficiently high flow cross section. Therefore, 50 to 200 transverse holes 40 are preferably formed over the entire circumference of the outer valve needle 20, which provide the flow cross section in the sum. In this case, it may be provided that the total flow cross section of the transverse bores 40 is greater than or equal to the total flow cross section of the transverse channels 32, but an inverse ratio is also conceivable.

Claims

Ansprüche claims
1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem Gehäuse (1), in dem eine äußere Ventilnadel (20) angeordnet ist, die mit einer äußeren Dichtfläche (27) mit einem Ventilsitz (18) zur Steuerung wenigstens einer äußeren Einspritzöffnung (21) zusammenwirkt, und mit einer in der äußeren Ventilnadel (20) angeordneten inneren Ventilnadel (22), die ebenfalls mit dem Ventilsitz (18) zusammenwirkt und dabei die Öffnung wenigstens einer inneren Einspritzöffnung (23) steuert, und mit einem die äußere Ventilnadel (20) umgebenden Druckraum (10), der mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllbar ist, und mit wenigstens einem in der äußeren Ventilnadel (20) ausgebildeten Querkanal (32), mit dem der Druckraum (10) mit einem zwischen der äußeren Ventilnadel (20) und der inneren Ventilnadel (22) ausgebildeten Zwischen- räum (31) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem wenigstens einen Querkanal (32) und der äußeren Dichtfläche (27) eine Vielzahl von Querbohrungen (40) in der äußeren Ventilnadel (20) ausgebildet sind, die den Zwischenraum (31) mit dem Druckraum (10) verbinden.A fuel injection valve for internal combustion engines comprising a housing (1) in which an outer valve needle (20) is arranged, which cooperates with an outer sealing surface (27) with a valve seat (18) for controlling at least one outer injection port (21), and an inner valve needle (22) arranged in the outer valve needle (20), which also cooperates with the valve seat (18) and controls the opening of at least one inner injection opening (23), and with a pressure chamber (10) surrounding the outer valve needle (20) ), which can be filled with fuel under high pressure, and with at least one in the outer valve needle (20) formed transverse channel (32) with which the pressure chamber (10) with a between the outer valve needle (20) and the inner valve needle (22 ) formed intermediate space (31), characterized in that between the at least one transverse channel (32) and the outer sealing surface (27) a plurality of Q Uber bores (40) in the outer valve needle (20) are formed, which connect the intermediate space (31) with the pressure chamber (10).
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Quer- bohrungen (40) einen Durchmesser von weniger als 200 μm aufweisten, vorzugsweise von 70 μmbis 130 μm.2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the transverse bores (40) have a diameter of less than 200 μm, preferably from 70 μm to 130 μm.
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Querbohrungen (40) durch einen Laser-Bohrprozess hergestellt sind.3. Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the transverse bores (40) are produced by a laser drilling process.
4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ge- samtquerschnitt der Querbohrungen (40) größer oder gleich dem Gesamtquerschnitt des wenigstens einen Querkanals (32) ist. 4. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the total cross section of the transverse bores (40) is greater than or equal to the total cross section of the at least one transverse channel (32).
5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem wenigstens einen Querkanal (32) und der Vielzahl von Querbohrungen (40) ein Führungsabschnitt (35) an der inneren Ventilnadel (22) ausgebildet ist, in dessen Bereich die innere Ventilnadel (22) in der äußeren Ventilnadel (20) geführt wird, wobei am Führungsabschnitt (35) ein Durchläse ausgebildet ist, der einen Kraftstofffluss in5. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that between the at least one transverse channel (32) and the plurality of transverse bores (40) a guide portion (35) on the inner valve needle (22) is formed, in the region of the inner valve needle (22 ) is guided in the outer valve needle (20), wherein on the guide portion (35) is formed a passage which a fuel flow in
Richtung des Ventilsitzes (18) ermöglicht.Direction of the valve seat (18) allows.
6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchläse durch Anschliffe (37) am Führungsabschnitt (35) der inneren Ventilnadel (22) gebildet wird.6. Fuel injection valve according to claim 5, characterized in that the Durchläse by bevels (37) on the guide portion (35) of the inner valve needle (22) is formed.
7. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen 50 und 200 Querbohrungen (40) in der äußeren Ventilnadel (22) ausgebildet sind. 7. Fuel injection valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that between 50 and 200 transverse bores (40) in the outer valve needle (22) are formed.
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