WO2012167992A1 - Einspritzventil für brennkraftmaschinen - Google Patents

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Marco Vorbach
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Robert Bosch Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to an injection valve for internal combustion engines according to the preamble of claim 1.
  • Multi-hole injection valve running fuel or fuel injection valve for internal combustion engines (DE 10 2005 036 951 A1) has a valve seat in a hollow cylindrical valve seat end-mounted valve seat body having an inner body wall with a fuel or fuel supply in connection Valve chamber limited.
  • On the inner body wall of the valve seat carrier a valve seat is formed.
  • a plurality of injection holes are arranged, which in the inner body wall, in the area enclosed by the valve seat portion of the body wall, arranged hole inlet openings and in the side facing away from the valve chamber, convex outer body wall of the valve seat body has hole outlet openings.
  • Each of the plurality of spray holes has a small hole entry portion defined upstream from the hole entrance opening and a hole outlet portion cut from the hole exit opening downstream of the hole exit opening.
  • the valve seat forms with a closing body of a valve seat carrier in the axially displaceable and can be driven for lifting movement valve member located upstream of the injection holes sealing seat.
  • a blind hole with the valve chamber facing blind hole opening is incorporated.
  • Such a blind hole serves as a calming volume for damping a highly turbo-charged fuel flow, which forms at full stroke of the valve member in this area by an oversupply of fuel for the individual injection holes.
  • the injection valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that displaced by the formed at the closing head, in the closing phase of the valve member in the blind hole plunger represses the fuel volume stored in the blind hole and is sprayed as an additional injection quantity. A fuel return flow is prevented and counteracted coking at the injection port exits. The required pressure for a good atomization of the injected from the blind hole injection quantity is built up by the dynamics of the valve member. As before, the blind hole remains as a calming chamber at full stroke of the valve member for the highly turbulent fuel crossflow and the disadvantages of a blind hole valve seat body are avoided.
  • blind hole and stamp are adapted to each other so that when the sealing seat is closed, the punch rests positively in the blind hole. This ensures complete displacement of the fuel volume stored in the blind hole during the closing process.
  • the blind hole is formed as a trough and the punch as a hump and each have bell or hat shape.
  • the trough is provided with a protruding from the trough bottom elevation and the hump with a depression, the contour the survey is adjusted in the trough.
  • blind hole and stamp on truncated cone shape In both cases, an additional centering of the valve member and on the other hand, a hydraulic damping of the closing pulse of the valve member is achieved on valve one hand.
  • FIG. 1 shows a detail of a longitudinal section of an injection valve for an internal combustion engine
  • FIG. 2 is an enlarged view of section II in FIG. 1,
  • FIG. 3 is a view similar to FIG. 2 with a modification of the valve
  • Figure 4 is a same view as in Figure 2 with a further modification of the valve.
  • FIG. 1 The detail in Figure 1 with its injection-side end in longitudinal section schematically sketched injection valve for injecting fuel into a combustion cylinder of an internal combustion engine has a sleeve-shaped valve seat support 1 1, which protrudes from a valve housing, not shown here and is completed at its free end with a valve seat body 12 ,
  • the valve seat body 12 defines an inner body wall 121 with a valve chamber 13.
  • a valve seat 14 in the form of an annular surface concentric with the axis of the valve seat body 12 is formed on the inner body wall 121.
  • the valve seat 14 together with a closing head 15 forms one in the valve seat carrier
  • valve member 16 axially displaceably arranged valve member 16 a so-called.
  • the closing head 15 is fixed to the front end of a hollow cylindrical valve needle 17 of the valve member 16, e.g. welded.
  • the valve needle 17 has radial bores 18 and communicates with a fuel inlet not shown here, which is formed in the valve housing, so that fuel from the
  • a return spring 19 and an actuator 20, for example an electromagnet engage on the valve member 16 in a known manner, both of which are schematically indicated in FIG.
  • the valve closing spring 19 presses the closing head 15 onto the valve seat 14. By means of the actuator 20, the closing head 15 is lifted more or less far from the restoring force of the valve closing spring 19 from the valve seat 14.
  • spray holes 21 are arranged in the valve seat body, each having two stepped in cross-section hole portions, namely an upstream hole inlet portion 22 with a small hole cross-section and a hole inlet opening 121 and a downstream hole exit portion 23 with a large hole cross-section and a hole outlet opening 231.
  • All hole inlet openings 221 on the one hand and all hole outlet openings 231 on the other hand lie on a so-called.
  • Particle circle in mutually parallel planes which extend transversely to the axis of the valve seat body 12, so in the circumferential direction equidistant from each other.
  • the hole inlet openings 221 of the hole inlet sections 22 are arranged in the area of the inner body wall 121 of the valve seat body 12 enclosed by the valve seat 14, while the hole outlet openings 231 lie in the outer body wall 122 of the valve seat body 12 facing away from the valve chamber 13, here in FIG a dome-shaped central region of the valve seat body 12.
  • In the inner body wall 121 of the valve seat body 12 is centrally a blind hole 24 with the valve chamber 13 facing blind hole incorporated, preferably the axes of blind hole 24 and valve seat body 12 are aligned.
  • This blind hole 24 forms a calming space for a full turbulent flow of the valve member 16 between the hole inlet openings 221 forming, highly turbulent cross flow of the fuel.
  • the closing head 15 of the valve member 16 is provided on its valve seat body 12 facing end face with a protruding from the closing head 15 punch 25, which preferably in one piece the punch 25 is formed.
  • Stamp 25 is adapted to the contour of the blind hole 24, so that in the Closing phase of the valve when closing the sealing seat of the punch 25 dips into the blind hole 24 and displaces the existing fuel volume there to the hole inlet openings 221 of the injection holes.
  • blind hole 24 and punch 25 are matched to each other so that when closed sealing seat of the punch 25 rests positively in the hole 24 and thus the stored in the blind hole 25 in the closing phase fuel volume is completely pushed out of the blind hole 24.
  • blind hole 24 and punch 25 are matched to each other so that when closed sealing seat of the punch 25 rests positively in the hole 24 and thus the stored in the blind hole 25 in the closing phase fuel volume is completely pushed out of the blind hole 24.
  • the trough 26 has a centrally protruding from the trough bottom elevation 28 and the bump 27 has a central recess 29 whose shape is adapted to the contour of the survey 28.
  • survey 28 and recess 29 a centering of the closing head 15 and valve seat is achieved when closing the sealing seat. In addition, this causes a hydraulic damping of the closing pulse of the valve seat 16.
  • blind hole 24 and punch 25 have a truncated cone shape. This structural design of the effect of centering of the valve member 16 and the hydraulic damping of the closing pulse of the valve member 16 is amplified.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Es wird ein Einspritzventil für Brennkraftmaschinen angegeben, das einen eine Ventilkammer (13) begrenzenden Ventilsitzkörper (12) mit Ventilsitz (14) und Spritzlöchern (21) und einem zentralen Sackloch (24) sowie ein zur Hubbewegung antreibbares Ventilglied (16) mit einem Schließkopf (15) aufweist, der mit dem Ventilsitz (14) einen stromaufwärts der Spritzlöcher (21) liegenden Dichtsitz bildet. Zur Verhinderung einer in der Schließphase des Dichtsitzes sich im Sackloch (24) ausbildenden Unterdrucks und einer damit verbundenen teilweisen Rückströmung des Kraftstoffs ist der Schließkopf (15) des Ventilglieds (16) an seiner dem Ventilsitzkörper (12) zugekehrten Stirnseite mit einem vom Schließkopf (15) abstehenden Stempel (25) versehen, der eine auf die Kontur des Sacklochs (24) abgestimmte Form aufweist und beim Schließen des Dichtsitzes in das Sackloch (24) eintaucht.

Description

Beschreibung
Titel
Einspritzventil für Brennkraftmaschinen Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Einspritzventil für Brennkraftmaschinen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 . Ein bekanntes, als sog. Mehrloch-Einspritzventil ausgeführtes Brenn- oder Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen (DE 10 2005 036 951 A1 ) weist einen in einem hohlzylindrischen Ventilsitzträger endseitig aufgenommenen Ventilsitzkörper auf, der mit einer inneren Körperwand eine mit einer Brenn- oder Kraftstoffzuführung in Verbindung stehende Ventilkammer begrenzt. An der inneren Körperwand des Ventilsitzträgers ist ein Ventilsitz ausgebildet. Im Ventilsitzkörper sind mehrere Spritzlöcher angeordnet, die in der inneren Körperwand, und zwar in dem von dem Ventilsitz umschlossenen Bereich der Körperwand, angeordnete Locheintrittsöffnungen und in der von der Ventilkammer abgekehrten, konvexen äußeren Körperwand des Ventilsitzkörpers liegende Lochaustrittsöffnungen auf- weist. Jedes der Mehrzahl der Spritzlöcher weist einen von der Locheintrittsöffnung stromaufwärtig begrenzten, querschnittskleinen Locheintrittsabschnitt und einen von den der Lochaustrittsöffnung stromabwärtig begrenzten querschnittsgrößeren Lochaustrittsabschnitt auf. Der Ventilsitz bildet mit einem Schließkörper eines im Ventilsitzträger axial verschiebbaren und zur Hubbewegung antreibba- ren Ventilglieds einen stromaufwärts der Spritzlöcher liegenden Dichtsitz. Innerhalb des von den Locheintrittsöffnungen der Spritzlöcher umschlossenen Bereichs der Körperwand des Ventilsitzkörpers ist in die Körperwand ein Sackloch mit zur Ventilkammer weisender Sacklochöffnung eingearbeitet. Ein solches Sackloch dient als Beruhigungsvolumen zur Dämpfung einer hochturbolenten Kraftstoffströmung, die sich bei Vollhub des Ventilglieds in diesem Bereich durch ein Überangebot an Kraftstoff für die einzelnen Spritzlöcher ausbildet. Es hat sich gezeigt, dass in der Schließphase des Ventils am Ende der Einspritzung infolge der Trägheit der Spritzlochströmung ein Unterdruck im Sackloch entsteht und es dadurch zu einer teilweisen Rückströmung des Kraftstoffs zum Sackloch kommt. Durch diese Rückströmung entsteht eine deutliche Reduktion der Aufbereitungsgüte des Kraftstoffs, was die Rußemmission im Abgas erhöht und eine Verkokung, d. h. Ablagerungen von verbranntem Kraftstoff, an den Lochaustrittsöffnungen der Spritzlöcher fördert.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Einspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass durch den am Schließkopf ausgebildeten, in der Schließphase des Ventilglieds in das Sackloch eintauchenden Stempel das im Sackloch gespeicherte Kraftstoffvolumen verdrängt und als zusätzliche Einspritzmenge abgespritzt wird. Eine Kraftstoffrückströmumg ist unterbunden, und einer Verkokung an den Spritzlochausgängen entgegengewirkt. Der erforderliche Druck für eine gute Zerstäubung der aus dem Sackloch verdrängten Einspritzmenge wird durch die Dynamik des Ventilglieds aufgebaut. Nach wie vor bleibt das Sackloch als Beruhigungsraum bei Vollhub des Ventilglieds für die hochturbolente Kraftstoff- Querströmung vorhanden und die Nachteile eines sacklochlosen Ventilsitzkörpers werden vermieden.
Durch die in den weiteren Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch 1 angegebenen Einspritzventils möglich.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind Sackloch und Stempel einander so angepasst, dass bei geschlossenem Dichtsitz der Stempel im Sackloch formschlüssig einliegt. Dadurch wird eine vollständige Verdrängung des im Sackloch gespeicherten Kraftstoffvolumens beim Schließvorgang gewährleistet.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Sackloch als Mulde und der Stempel als Höcker ausgebildet und weisen jeweils Glocken- oder Hutform auf. Vorzugsweise ist die Mulde mit einer vom Muldengrund abstehenden Erhebung und der Höcker mit einer Vertiefung versehen, die an die Kontur der Erhebung in der Mulde angepasst ist. Alternativ weisen Sackloch und Stempel Kegelstumpfform auf. In beiden Fällen wird beim Ventilschließen einerseits eine zusätzliche Zentrierung des Ventilglieds und andererseits eine hydraulische Dämpfung des Schließimpulses des Ventilglieds erzielt.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung ist anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ausschnittweise einen Längsschnitt eines Einspritzventils für eine Brennkraftmaschine,
Figur 2 eine vergrößerte Darstellung des Ausschnitts II in Figur 1 ,
Figur 3 eine gleiche Darstellung wie in Figur 2 mit einer Modifizierung des Ventils,
Figur 4 eine gleiche Darstellung wie in Figur 2 mit einer weiteren Modifizierung des Ventils.
Das in Figur 1 ausschnittweise mit seinem abspritzseitigen Ende im Längsschnitt schematisch skizzierte Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungszylinder einer Brennkraftmaschine weist einen hülsenförmigen Ventilsitzträger 1 1 auf, der aus einem hier nicht dargestellten Ventilgehäuse herausragt und an seinem freien Ende mit einem Ventilsitzkörper 12 abgeschlossen ist. Der Ventilsitzkörper 12 begrenzt mit einer inneren Körperwand 121 eine Ventilkammer 13. An der inneren Körperwand 121 ist ein Ventilsitz 14 in Form einer zur Achse des Ventilsitzkörpers 12 konzentrischen Ringfläche ausgebildet. Der Ventilsitz 14 bildet zusammen mit einem Schließkopf 15 eines im Ventilsitzträger
12 axial verschieblich angeordneten Ventilglieds 16 eine sog. Dichtsitz. Der Schließkopf 15 ist an dem stirnseitigen Ende einer hohlzylindrischen Ventilnadel 17 des Ventilglieds 16 befestigt, z.B. angeschweißt. Die Ventilnadel 17 weist Radialbohrungen 18 auf und steht mit einem hier nicht dargestellten, im Ventilge- häuse ausgebildeten Kraftstoffzulauf in Verbindung, so dass Kraftstoff von dem
Kraftstoffzulauf über die Ventilnadel 17 und den Radialbohrungen 18 in die Ven- tilkammer 13 gelangt und dort unter Druck an dem Dichtsitz ansteht. Zur Hubbewegung des Ventilglieds 16, und damit zum Öffnen und Schließen des Dichtsitzes, greift an dem Ventilglied 16 in bekannter Weise eine Rückstellfeder 19 und ein Aktor 20, z.B. ein Elektromagnet, an, die beide in Figur 1 schematisch ange- deutet sind. Die Ventilschließfeder 19 presst den Schließkopf 15 auf den Ventilsitz 14 auf. Mittels des Aktors 20 wird der Schließkopf 15 gegen die Rückstellkraft der Ventilschließfeder 19 vom Ventilsitz 14 mehr oder weniger weit abgehoben. Stromabwärts des Dichtsitzes sind im Ventilsitzkörper 12 Spritzlöcher 21 angeordnet, die jeweils zwei im Querschnitt gestufte Lochabschnitte aufweisen, und zwar einen stromaufwärtigen Locheintrittsabschnitt 22 mit kleinem Lochquerschnitt und einer Locheintrittsöffnung 121 und einen stromabwärtigen Lochaustrittsabschnitt 23 mit großem Lochquerschnitt und einer Lochaustrittsöffnung 231. Alle Locheintrittsöffnungen 221 einerseits und alle Lochaustrittsöffnungen 231 andererseits liegen auf einem sog. Teilerkreis in zueinander parallelen Ebenen, die sich quer zur Achse des Ventilsitzkörpers 12 erstrecken, weisen also in Um- fangsrichtung gleiche Abstände voneinander auf. Die Locheintrittsöffnungen 221 der Locheintrittsabschnitte 22 sind dabei in dem von dem Ventilsitz 14 umschlos- senen Bereich der inneren Körperwand 121 des Ventilsitzkörpers 12 angeordnet, während die Lochaustrittsöffnungen 231 in der von der Ventilkammer 13 abgekehrten äußeren Körperwand 122 des Ventilsitzkörpers 12 liegen, und zwar hier in einem kalottenförmigen, zentralen Bereich des Ventilsitzkörpers 12. In die innere Körperwand 121 des Ventilsitzkörpers 12 ist zentral ein Sackloch 24 mit zur Ventilkammer 13 weisender Sacklochöffnung eingearbeitet, wobei vorzugsweise die Achsen von Sackloch 24 und Ventilsitzkörper 12 fluchten. Dieses Sackloch 24 bildet einen Beruhigungsraum für eine bei Vollhub des Ventilglieds 16 sich zwischen den Locheintrittsöffnungen 221 ausbildende, hochturbolente Querströmung des Kraftstoffs.
Um in der Schließphase des Ventils eine Ausbildung eines Unterdrucks in dem Sackloch 24 mit den eingangs beschriebenen Nachteilen zu vermeiden, ist der Schließkopf 15 des Ventilglieds 16 an seiner dem Ventilsitzkörper 12 zugekehrten Stirnseite mit einem vom Schließkopf 15 abstehenden Stempel 25 versehen, der vorzugsweise einstückig an den Stempel 25 angeformt ist. Die Form des
Stempels 25 ist an die Kontur des Sacklochs 24 angepasst, so dass in der Schließphase des Ventils beim Schließen des Dichtsitzes der Stempel 25 in das Sackloch 24 eintaucht und das dort vorhandene Kraftstoffvolumen hin zu den Locheintrittsöffnungen 221 der Spritzlöcher verdrängt. Vorzugsweise sind Sackloch 24 und Stempel 25 aufeinander so abgestimmt, dass bei geschlossenem Dichtsitz der Stempel 25 im Sachloch 24 formschlüssig einliegt und somit das im Sackloch 25 in der Schließphase gespeicherte Kraftstoffvolumen vollständig aus dem Sackloch 24 ausgeschoben ist. In dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist - wie dies in der vergrößerten Darstellung von Sackloch 24 und Stempel 25 in Figur 2 verdeutlicht ist - Sackloch 24 als Mulde 26 und Stempel 25 als Höcker 27 mit jeweils Glocken- oder Hutform ausgebildet.
In dem Ausführungsbeispiel von Sackloch 24 und Stempel 25 gemäß der in Figur 3 dargestellten Modifizierung des Einpritzventils weist die Mulde 26 eine vom Muldengrund mittig abstehende Erhebung 28 und der Höcker 27 eine mittige Vertiefung 29 auf, deren Form an die Kontur der Erhebung 28 angepasst ist. Mittels Erhebung 28 und Vertiefung 29 wird beim Schließen des Dichtsitzes eine Zentrierung von Schließkopf 15 und Ventilsitz erreicht. Zusätzlich wird dadurch eine hydraulische Dämpfung des Schließimpulses des Ventilsitzes 16 bewirkt.
Bei dem in Figur 4 dargestellten Ausführungsbeispiel von Sackloch 24 und Stempel 25 weisen Sackloch 24 und Stempel 25 Kegelstumpfform auf. Durch diese konstruktive Ausbildung wird der Effekt der Zentrierung des Ventilglieds 16 und der hydraulischen Dämpfung des Schließimpulses des Ventilglieds 16 verstärkt.

Claims

Ansprüche
1 . Einspritzventil für Brennkraftmaschinen, mit einem Ventilsitzkörper (12), der eine eine Ventilkammer (13) begrenzende innere Körperwand (121 ), einen an der inneren Körperwand (121 ) ausgebildeten Ventilsitz (14), mehrere Spritzlöcher (21 ) mit in der inneren Körperwand (121 ) liegenden Locheintrittsöffnungen (221 ) und ein in den von den Locheintrittsöffnungen (221 ) umschlossenen Bereich der inneren Körperwand (121 ) eingearbeitetes Sackloch (24) aufweist, und mit einem zur Hubbewegung antreibbaren Ventilglied (16), das einen Schließkopf (15) aufweist, der mit dem Ventilsitz (14) einen stromaufwärts der Locheintrittsöffnungen (221 ) der Spritzlöcher (21 ) liegenden Dichtsitz bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Schließkopf (15) des Ventilglieds (16) an seiner dem Ventilsitzkörper (12) zugekehrten Stirnseite mit einem vom Schließkopf (15) abstehenden Stempel (25) versehen ist, der eine auf die Kontur des Sacklochs (24) abgestimmte Form aufweist und so angeordnet ist, dass er beim Schließen des Dichtsitzes in das Sackloch (24) eintaucht.
2. Einspritzventil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Sackloch (24) und Stempel (25) einander so angepasst sind, dass der Stempel (25) bei geschlossenem Dichtsitz im Sackloch (24) formschlüssig einliegt.
3. Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sackloch (24) als Mulde (26) und der Stempel (25) als Höcker (27) ausgebildet ist und beide Glocken- oder Hutform aufweisen.
Einspritzventil nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mulde (26) eine vom Muldengrund mittig abstehende Erhebung (28) und der Höcker (27) eine mittige Vertiefung (29) mit an die Form der Erhebung (28) an- gepasster Kontur aufweist.
5. Einspritzventil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass Sackloch (24) und Stempel (256) Kegelstumpfform aufweisen.
6. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Stempel (25) einstückig am Schließkopf (15) angeformt ist.
7. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass alle Locheintrittsöffnungen (221 ) der Spritzlöcher (21 ) auf einem zur Achse des Ventilsitzkörpers (12) konzentrischen Kreis voneinander beabstandet angeordnet sind und vorzugsweise in Umfangsrichtung gleichen Abstand voneinander aufweisen und dass die Achse des Sacklochs (24) mit der Achse des Ventilsitzkörpers (12) fluchtet.
8. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzlöcher (21 ) im Querschnitt gestufte Lochabschnitte (22, 23) aufweisen und die Lochabschnitte (22, 23) einen von den Locheintrittsöffnungen (221 ) zu den Lochaustrittsöffnungen (231 ) zunehmenden Querschnitt aufweisen.
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