WO2014079618A1 - Brennstoffeinspritzventil - Google Patents

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WO2014079618A1
WO2014079618A1 PCT/EP2013/070358 EP2013070358W WO2014079618A1 WO 2014079618 A1 WO2014079618 A1 WO 2014079618A1 EP 2013070358 W EP2013070358 W EP 2013070358W WO 2014079618 A1 WO2014079618 A1 WO 2014079618A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
nozzle needle
needle piston
fuel injection
face
valve piece
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/070358
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Peter ZEITLHOFER
Roland Mitter
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2014079618A1 publication Critical patent/WO2014079618A1/de

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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
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • 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
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/042—The valves being provided with fuel passages

Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve, in particular for
  • Fuel injection systems of internal combustion engines is used. Specifically, the invention relates to the field of fuel injection valves for fuel injection systems of
  • the internal combustion engine can be designed in particular as a diesel engine.
  • the known fuel injection valve has a solenoid valve which serves to pressure the fuel in a control chamber via a throttle with at least one, defined by channel walls
  • Relieve throttle section which corresponds to an injection position
  • the throttle duct section is designed substantially in the form of a diaphragm or as an orifice plate.
  • the supplied fuel can be supplied under a high pressure, preferably with a pressure of 120 MPa.
  • the throttle channel section has a configuration in which cavitation occurs intentionally.
  • An embodiment of a fuel injection valve with a control chamber has the disadvantage that the subsequent closing movement of the nozzle needle closing movement can not be reproduced with a desired precision and / or that on the control chamber volume in Relative to the amount of fuel delivered not insignificant amount of control to low pressure is disturbed, which, inter alia, unfavorable effect on the efficiency of the entire fuel injection system including the pump.
  • the fuel injection valve according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that an improved design is possible.
  • a control amount can be reduced and / or a switching behavior can be improved.
  • the measures listed in the dependent claims are advantageous
  • the fuel injection valve is particularly suitable for air-compressing, self-igniting internal combustion engines, with the fuel used in particular being diesel and diesel-comparable fuels.
  • the fuel used in particular being diesel and diesel-comparable fuels.
  • Fuel injection system has, for example, a high-pressure pump, a
  • Fuel rail multiple fuel injectors, with the
  • Fuel distribution bar are connected, and a control unit on.
  • the pump can in this case be divided into pre-and high-pressure pump.
  • the fuel injection valves inject the fuel into the combustion chamber at certain times, which are predetermined by the control unit. For this purpose, a mechanical movement, that is, an opening and closing, a nozzle needle of the fuel injection valve required.
  • the nozzle needle piston may be part of such a nozzle needle.
  • the nozzle needle piston is designed as a separate component.
  • the movement of the nozzle needle can be done hydraulically with the aid of such a nozzle needle piston.
  • the properties of the movement of the nozzle needle can be distinguished as ballistic and not ballistic.
  • a fixed stop is required, which determines the Endhubposition of the nozzle needle piston. This can be done by two different ways.
  • the nozzle needle piston strikes against a fixed stop that defines the stroke.
  • the control room is set so large that there is no reduction in the amount of tax during the activation of the
  • Fuel injection valve comes. In the case of a hydraulic stroke stop, the stroke stop takes place in the valve piece. It turns here, such a balance of power at the nozzle needle piston that the
  • Nozzle needle piston at a distance of a few microns from the surface of the valve piece finds its stable balance. Thereby, the control amount is reduced during the duration of the control of the fuel injection valve.
  • a return flow reduction throttle is formed. This makes it possible to reduce the control amount and, if necessary, to position the stroke stop within a guide bore of the valve piece or the like.
  • Nozzle needle piston moved to a mechanical stop on the surface of the valve piece. Due to the configured return flow reduction throttle, it is possible to
  • the nozzle needle piston can strike in particular in the valve piece on the surface inside and thus close the direct path of the inlet throttle to the outlet throttle over the control chamber.
  • the return flow reduction throttle can be designed by selecting the cross-section cavitating or non-cavitating, with a non-cavitating design is preferred.
  • both a defined stroke stop for the nozzle needle piston and a reduction of the control amount can be realized.
  • Mouth opening of the throttled connection is separated radially from an outer part of the control chamber.
  • the connecting volume between the mouth opening of the drain channel and the mouth opening of the throttled connection of the nozzle needle piston essentially by a the
  • the throttled connection of the nozzle needle piston opens on the one hand on the end face of the nozzle needle piston in the control chamber and on the other hand in an outer connecting gap of Control room opens.
  • a guide bore is advantageously provided, in which the nozzle needle piston is axially guided, wherein the outer connecting gap emanating from a surface of the valve piece
  • Extension of the guide bore is formed.
  • the guide bore ensures an axial guidance of the nozzle needle piston.
  • the guide bore can in this case by a configured in the valve piece
  • This blind hole then has the extension in the area of the surface of the valve piece.
  • the throttled connection of the nozzle needle piston comprises an axial bore and at least one transverse bore, wherein the axial bore in the
  • Transverse bore opens and wherein the axial bore at least in sections as Throttle hole is configured, which is a throttle of the throttled connection in the
  • Nozzle needle piston forms.
  • This throttle can then serve as a return flow reduction throttle.
  • the throttled connection can be configured within the nozzle needle piston through holes, which simplifies the production. In particular, this can be realized cost-effectively even in an embodiment in which the
  • Nozzle needle piston is designed in one piece with the nozzle needle.
  • the drainage channel is preferably designed as a throttled drainage channel.
  • the drainage channel can have an outlet throttle.
  • the drainage channel is generally designed as a controllable drainage channel, which can be controlled for example via a magnetic actuator.
  • a throttled inlet channel is provided which leads at least indirectly from a high-pressure line into the control chamber.
  • Such a throttled inlet channel can be designed in particular in the valve piece.
  • an integrated embodiment can thereby be realized in which both the drainage channel and the inlet channel as well as the guide bore for the nozzle needle piston are configured in the valve piece.
  • control chamber is designed such that in a considered position of the nozzle needle piston an axial extent of the control chamber between the mouth opening of the drain channel and the mouth opening of the throttled
  • connection of the nozzle needle piston has a minimum. This minimum is to be understood in the position considered in relation to the other axial extent of the control space.
  • the surface of the valve piece may be made convex around the orifice of the drainage channel. It is also possible that additionally or alternatively, the end face of the nozzle needle piston around the mouth opening of the throttled
  • Connection is configured convex.
  • Fig. 1 is a fuel injection valve in an excerpt, schematic
  • FIG. 1 shows a first embodiment of a fuel injection valve 1 in a schematic, excerpted sectional view.
  • the fuel injection valve 1 can be used in particular as an injector for fuel injection systems of air-compressing,
  • Fuel injection valve 1 is for a fuel injection system with a
  • Fuel rail which stores diesel fuel under high pressure and leads to several such fuel injectors 1.
  • the fuel injection valve 1 has a housing 2 into which fuel can be guided via a fuel line 3, which is designed as a high-pressure line 3.
  • the housing 2 can be configured in several parts.
  • a valve member 4 is arranged, wherein between the valve member 4 and the housing 2, an annular fuel chamber 5 is formed. Furthermore, extends through the housing 2, a fuel channel 6, the space 7 leads the fuel from the fuel line 3 in a fuel.
  • the annular fuel chamber 5 is also filled via the fuel line 3 with fuel.
  • a nozzle needle 8 is arranged, which has a valve closing body 9.
  • the valve closing body 9 of the nozzle needle 8 cooperates with a valve seat surface 10 to form a sealing seat.
  • Adjusted nozzle needle 8 in an opening direction 11, so that the sealing seat between the valve closing body 9 and the valve seat surface 10 is opened and fuel from the fuel chamber 7 via a plurality of injection holes 12, 13 in the combustion chamber a
  • Internal combustion engine can be injected.
  • a control valve 15 is also provided with a valve closing body 16 and a piston 17 which is actuated via an actuator 18, as illustrated by the double arrow 19.
  • Valve-closure member 16 acts in this case with an on the valve piece 4 designed
  • the actuator 18, which is designed, for example, as a magnetic actuator 18, can adjust the piston 17 so that the sealing seat formed between the valve closing body 16 and the valve seat surface 20 of the valve piece 4 is opened.
  • the valve piece 4 has a drainage channel 25 with an outlet throttle 26.
  • drainage channel 25 opens on one side on a surface 27 of valve piece 4 into a control chamber 28.
  • drainage channel 25 opens out onto valve seat surface 20 in one Low pressure chamber 29, wherein the connection with the low-pressure chamber 29 is controlled via the valve closing body 16.
  • the drainage channel 25 also has a countersink 30, which forms an outlet opening of the outlet channel 25, at which the outlet channel 25 opens into the control chamber 28.
  • an inlet channel 31 with an inlet throttle 32 is formed in the valve piece 4.
  • the inlet channel 31 connects the annular fuel chamber 5 with the control chamber 28.
  • the valve piece 4 also has a sleeve-shaped or tubular projection 33, which forms a guide projection 33. In the region of the guide projection 33, the valve piece 4 has a blind hole 34 which forms a guide bore 34 for a nozzle needle piston 35. In this embodiment, the nozzle needle piston 35 is designed in one piece with the nozzle needle 8.
  • the nozzle needle piston 35 is guided axially along a longitudinal axis 36 of the nozzle needle 8. Furthermore, the guide bore 34 has an extension 37 extending from the surface 27 of the valve piece 4. A diameter of 38
  • Blind bore (guide bore) 34 is in this case in the region of the extension 37 larger than a diameter 39, which is equal to the diameter 39 of the nozzle needle piston 35 is selected to guide the nozzle needle piston 35.
  • a throttled connection 40 is configured in the nozzle needle piston 35.
  • the throttled connection 40 has a transverse bore 41, an axial bore 42 and a
  • the countersink 43 on.
  • the countersink 43 is in this case on an end face 44 of the
  • Nozzle needle piston 35 is provided. By the countersink 43 on the end face 44 of the nozzle needle piston 35, an orifice 43 of the throttled connection 40 of the nozzle needle piston 35 is formed, at which the throttled connection 40 opens into the control chamber 28.
  • the outlet channel 25 thus opens at the mouth opening 30 into the control chamber 28, while the throttled connection 40 opens into the control chamber 28 at the mouth opening 43.
  • the orifice 30 of the drainage channel 25 and the mouth 43 of the throttled connection 40 of the nozzle needle piston 35 are associated with each other.
  • Embodiment are the countersink (orifice) 30 of the valve member 4 and the Countersink (orifice) 43 of the nozzle needle piston 35 for this purpose both arranged on the longitudinal axis 36.
  • the countersinks 30, 43 in this embodiment at least approximately the same size, in particular with the same diameter 30 ', 43', configured.
  • Control room 28 drops. By hydraulic forces and possibly additional
  • a diameter 42 'of the axial bore 42 is chosen so that the axial bore 42 acts as a return flow reduction throttle 42 with non-cavitating design. In a modified embodiment, however, a cavitating design can also be provided.
  • the return flow reduction throttle 42 which allows an indirect flow path, a reduction of the control amount is possible.
  • a stroke stop within the valve piece 4, namely on the surface 27, be allowed without the return behavior is impaired.
  • Valve closing body 16 closed again. As a result, the pressure in the control chamber 28 increases. Therefore, there is now a resulting force on the nozzle needle piston 35 against the opening direction 11. As a result, the nozzle needle piston 35 is returned to the unactuated initial position.
  • An axial extension 50, 51 of the control chamber 28 varies in the radial direction.
  • a maximum axial extension 50 and a minimum axial extension 51 are shown, which refer to a specific starting position, namely the unactuated initial position, of the nozzle needle piston 35.
  • the control chamber 28 is designed so that the minimum axial extent 51 of the control chamber 28 between the orifice 30 of the drain channel 25 and the mouth opening 43 of the throttled connection 40 of the nozzle needle piston 35 results.
  • Mouth opening 30 of the drain channel 25 configured convex.
  • the end face 44 of the drain channel 25 configured convex.
  • Nozzle needle piston 35 to be configured convex around the mouth opening 43 of the throttled connection 40.
  • the extension 37 of the guide bore 34 may be designed axially symmetrical. In this way, a radially symmetrical connection gap 52 can be formed between an outer side 53 of the nozzle needle piston 35 and the guide bore 34. In a modified embodiment, however, asymmetrical designs of the connection gap 52 are also possible.
  • control chamber 28 on the one hand from the end face 44 of the nozzle needle piston 35 and on the other hand from one of the end face 44 of the Düsennadelkolbens 35 facing surface 27 of the valve member 4 is limited, also bounded radially by the guide bore 34.
  • Embodiments may be provided instead of a guide projection 33 and a control chamber sleeve which is acted upon, for example, designed as a valve plate valve piece 4.

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Abstract

Ein Brennstoffeinspritzventil (1), das insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dient, umfasst ein Ventilstück (4), einen Ventilnadelkolben (35) und einen Steuerraum (28). Der Steuerraum (28) ist einerseits von einer Stirnseite (44) des Düsennadelkolbens (35) und andererseits von einer der Stirnseite (44) des Düsennadelkolbens (35) zugewandten Fläche (27) des Ventilstücks (4) begrenzt. Dabei weist das Ventilstück (4) einen Ablaufkanal (25) auf, der an der Fläche (27) des Ventilstücks (4) in den Steuerraum (28) mündet. Der Düsennadelkolben (35) ist in einer unbetätigten Ausgangsstellung mit seiner Stirnseite (44) von der Fläche (27) des Ventilstücks (4) beabstandet. In dem Düsennadelkolben (35) ist eine gedrosselte Verbindung (40) ausgestaltet ist. Ferner sind eine Mündungsöffnung (30) des Ablaufkanals (25), an der der Ablaufkanal (25) in der unbetätigten Ausgangsstellung des Düsennadelkolbens (35) an der Fläche (27) des Ventilstücks (4) in den Steuerraum (28) mündet, und eine Mündungsöffnung (43) der gedrosselten Verbindung (40) des Düsennadelkolbens (35), an der die gedrosselte Verbindung (40) in der unbetätigten Ausgangsstellung des Düsennadelkolbens (35) an der Stirnseite (44) des Düsennadelkolbens (35) in den Steuerraum (28) mündet, vorgesehen. Die Mündungsöffnung (30) des Ablaufkanals (25) und die Mündungsöffnung (43) der gedrosselten Verbindung (40) des Düsennadelkolbens (35) sind einander zugeordnet.

Description

Beschreibung
Titel
Brennstoffeinspritzventil Stand der Technik
Die Erfindung betrifft ein Brennstoffeinspritzventil, das insbesondere für
Brennstoffeinspritzanlagen von Brennkraftmaschinen dient. Speziell betrifft die Erfindung das Gebiet der Brennstoffeinspritzventile für Brennstoffeinspritzanlagen von
luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen.
Aus der DE 198 27 267 A1 ist ein Kraftstoffeinspritzventil für eine Hochdruckeinspritzung von Kraftstoff aus einem Hochdruckspeicher in einen Brennraum einer
Verbrennungskraftmaschine bekannt. Die Verbrennungskraftmaschine kann dabei insbesondere als Dieselmotor ausgestaltet sein. Das bekannte Kraftstoffeinspritzventil weist ein Magnetventil auf, welches dazu dient, den Kraftstoff druck in einem Steuerraum über eine Drossel mit zumindest einem, durch Kanalwandungen definierten
Drosselkanalabschnitt zu entlasten, was einer Einspritzposition entspricht, oder
aufzubauen, was einer Schließposition entspricht. Hierbei ist der Drosselkanalabschnitt im Wesentlichen blendenförmig beziehungsweise als Drosselblende ausgebildet. Der zugeführte Kraftstoff kann unter einem Hochdruck, vorzugsweise mit einem Druck von 120 MPa zugeführt werden. Vorzugsweise weist der Drosselkanalabschnitt eine Ausgestaltung auf, bei der Kavitation gewollt auftritt. Über eine spezielle geometrische Ausbildung, insbesondere eine kurze Länge, kann hierbei erreicht werden, dass sich die Strömung beim Durchströmen des eigentlichen Drosselkanalabschnitts im Wesentlichen nicht an dessen
Kanalwandungen anlegt, wodurch die Strömungsverluste reduziert werden.
Eine Ausgestaltung eines Brennstoffeinspritzventils mit einem Steuerraum, wie es aus der DE 198 27 267 A1 bekannt ist, hat den Nachteil, dass sich die an eine Öffnungsbewegung der Düsennadel anschließende Schließbewegung nicht mit einer gewünschten Präzision reproduzieren lässt und/oder dass über das Steuerraumvolumen eine in Bezug auf die geförderte Brennstoffmenge nicht unwesentliche Steuermenge zum Niederdruck abgesteuert wird, was sich unter anderem ungünstig auf den Wirkungsgrad der gesamten Brennstoffeinspritzanlage einschließlich der Pumpen auswirkt.
Offenbarung der Erfindung
Das erfindungsgemäße Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, dass eine verbesserte Ausgestaltung ermöglicht ist. Insbesondere können eine Steuermenge reduziert und/oder ein Schaltverhalten verbessert werden. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen des im Anspruch 1 angegebenen Brennstoffeinspritzventils möglich.
Das Brennstoffeinspritzventil eignet sich insbesondere für luftverdichtende, selbstzündende Brennkraftmaschinen, wobei als Brennstoff insbesondere Diesel und mit Diesel vergleichbare Brennstoffe zum Einsatz kommen können. Solch eine
Brennstoffeinspritzanlage weist beispielsweise eine Hochdruckpumpe, eine
Brennstoffverteilerleiste, mehrere Brennstoffeinspritzventile, die mit der
Brennstoffverteilerleiste verbunden sind, und ein Steuergerät auf. Die Pumpe kann hierbei in Vor- und Hochdruckpumpe aufgeteilt sein. Die Brennstoffeinspritzventile spritzen den Brennstoff zu bestimmten Zeitpunkten, die von dem Steuergerät vorgegeben werden, in den Brennraum ein. Hierzu ist eine mechanische Bewegung, das heißt ein Öffnen und Schließen, einer Düsennadel des Brennstoffeinspritzventils erforderlich.
Der Düsennadelkolben kann Bestandteil solch einer Düsennadel sein. Es sind allerdings auch Ausgestaltungen denkbar, bei denen der Düsennadelkolben als separates Bauteil ausgeführt ist.
Die Bewegung der Düsennadel kann hydraulisch mit Hilfe solch eines Düsennadelkolbens erfolgen. Die Eigenschaften der Bewegung der Düsennadel können dabei als ballistisch und nicht ballistisch unterschieden werden. Bei einer nicht ballistischen Ausgestaltung ist ein fester Anschlag erforderlich, der die Endhubposition des Düsennadelkolbens bestimmt. Dies kann durch zwei verschiedene Arten durchgeführt werden.
Bei einem mechanischen Hubanschlag schlägt der Düsennadelkolben an einem festen Anschlag an, der den Hub definiert. Der Steuerraum ist dabei so groß vorgegeben, dass es zu keiner Reduktion der Steuermenge während der Ansteuerung des
Brennstoffeinspritzventils kommt. Bei einem hydraulischen Hubanschlag erfolgt der Hubanschlag in dem Ventilstück. Es stellt sich hierbei ein derartiges Kräftegleichgewicht am Düsennadelkolben ein, dass der
Düsennadelkolben in einem Abstand von wenigen Mikrometern von der Fläche des Ventilstücks sein stabiles Gleichgewicht findet. Dadurch wird die Steuermenge während der Dauer der Ansteuerung des Brennstoffeinspritzventils reduziert.
Bei einem mechanischen Anschlag ergibt sich somit prinzipiell das Problem, dass die Steuermenge nicht reduziert wird. Bei einem hydraulischen Anschlag ergibt sich das Problem, dass die Strömung aufgrund der bestehenden Druckstufen kavitiert, so dass Erosionsschäden im Bereich des in der Regel gedrosselten Ablaufkanals auftreten.
Durch die in dem Düsennadelkolben vorgesehene gedrosselte Verbindung wird eine Rücklaufmengenreduktionsdrossel gebildet. Dadurch ist es möglich, die Steuermenge zu reduzieren und gegebenenfalls den Hubanschlag innerhalb einer Führungsbohrung des Ventilstücks oder dergleichen zu positionieren.
Bei einer Ansteuerung des Brennstoffeinspritzventils kann somit durch Freigeben des Ablaufkanals der Druck im Steuerraum abgesenkt werden, so dass sich der
Düsennadelkolben bis zu einem mechanischen Anschlag an der Fläche des Ventilstücks bewegt. Durch die ausgestaltete Rücklaufmengenreduktionsdrossel ist es möglich, die
Steuermenge zu reduzieren. Gleichzeitig ist sichergestellt, dass am Ende der Ansteuerung der Düsennadelkolben wieder definiert in Richtung seiner unbetätigten Ausgangsstellung fährt. Bei einer völligen Abdichtung zwischen einem gegebenenfalls vorgesehenen gedrosselten Zulaufkanal und dem vorzugsweise gedrosselten Ablaufkanal wäre ein Startzeitpunkt der Rückstell beweg ung des Düsennadelkolbens in seine unbetätigte
Ausgangsstellung nicht exakt definierbar, was zu Streuungen führt. Dies wird durch den Düsennadelkolben, der die Rücklaufmengenreduktionsdrossel aufweist, vermieden. Somit ergibt sich auch ein präzises Steuerverhalten zur Rückstellung des Düsennadelkolbens und somit zum Schließen der Düsennadel.
Der Düsennadelkolben kann insbesondere im Ventilstück an der Fläche innen anschlagen und somit den direkten Weg der Zulaufdrossel zur Ablaufdrossel über den Steuerraum verschließen. Der Strömungspfad über die Rücklaufmengenreduktionsdrossel bleibt allerdings frei und reduziert somit die Steuermenge. Die Rücklaufmengenreduktionsdrossel kann durch die Wahl des Querschnitts kavitierend oder nicht kavitierend ausgelegt werden, wobei eine nicht kavitierende Auslegung bevorzugt ist. Somit können sowohl ein definierter Hubanschlag für den Düsennadelkolben als auch eine Reduktion der Steuermenge realisiert werden.
Somit ist es vorteilhaft, dass in einer betätigten Endstellung des Düsennadelkolbens, in der der Düsennadelkolben mit seiner Stirnseite an der Fläche des Ventilstücks anschlägt, ein Verbindungsvolumen zwischen der Mündungsöffnung des Ablaufkanals und der
Mündungsöffnung der gedrosselten Verbindung radial von einem äußeren Teil des Steuerraums abgetrennt ist. Hierbei ist es ferner vorteilhaft, dass das Verbindungsvolumen zwischen der Mündungsöffnung des Ablaufkanals und der Mündungsöffnung der gedrosselten Verbindung des Düsennadelkolbens im Wesentlichen durch eine die
Mündungsöffnung des Ablaufkanals bildende Ansenkung an der Fläche des Ventilstücks und eine die Mündungsöffnung der gedrosselten Verbindung des Düsennadelkolbens bildende Ansenkung an der Stirnseite des Düsennadelkolbens gebildet ist. In der betätigten Endstellung des Düsennadelkolbens sind die Steuermengenverluste daher gering und beim Verschließen des Ablaufkanals mittels eines geeigneten Aktors kommt es dennoch zu einem raschen Druckaufbau und einer zeitlich vergleichsweise genau bestimmten
Einleitung der Rückstellbewegung. Somit ergibt sich ein verbessertes Schaltverhalten.
Vorteilhaft ist es auch, dass in der unbetätigten Ausgangsstellung des Düsennadelkolben, in der der Düsennadelkolben mit seiner Stirnseite von der Fläche des Ventilstücks beabstandet ist, die gedrosselte Verbindung des Düsennadelkolbens einerseits an der Stirnseite des Düsennadelkolbens in den Steuerraum mündet und andererseits in einen äußeren Verbindungsspalt des Steuerraums mündet. Hierbei ist in vorteilhafter Weise eine Führungsbohrung vorgesehen, in der der Düsennadelkolben axial geführt ist, wobei der äußere Verbindungsspalt durch eine von der Fläche des Ventilstücks ausgehenden
Erweiterung der Führungsbohrung gebildet ist. Die Führungsbohrung gewährleistet hierbei eine axiale Führung des Düsennadelkolbens. Zugleich wird über die Erweiterung der Führungsbohrung eine Verbindung des Steuerraums mit der in dem Düsennadelkolben ausgestalteten gedrosselten Verbindung, insbesondere einer Querbohrung dieser
Verbindung, realisiert.
Die Führungsbohrung kann hierbei durch eine in dem Ventilstück ausgestaltete
Sacklochbohrung gebildet sein. Diese Sacklochbohrung weist dann im Bereich der Fläche des Ventilstücks die Erweiterung auf.
In vorteilhafter Weise umfasst die gedrosselte Verbindung des Düsennadelkolbens eine axiale Bohrung und zumindest eine Querbohrung, wobei die axiale Bohrung in die
Querbohrung mündet und wobei die axiale Bohrung zumindest abschnittsweise als Drosselbohrung ausgestaltet ist, die eine Drossel der gedrosselten Verbindung im
Düsennadelkolben bildet. Diese Drossel kann dann als Rücklaufmengenreduktionsdrossel dienen. Somit kann die gedrosselte Verbindung innerhalb des Düsennadelkolbens durch Bohrungen ausgestaltet werden, was die Herstellung vereinfacht. Insbesondere kann dies auch bei einer Ausgestaltung kostengünstig realisiert werden, bei der der
Düsennadelkolben einstückig mit der Düsennadel ausgestaltet ist.
Der Ablaufkanal ist vorzugsweise als gedrosselter Ablaufkanal ausgebildet. Hierbei kann der Ablaufkanal eine Ablaufdrossel aufweisen. Ferner ist der Ablaufkanal in der Regel als steuerbarer Ablaufkanal ausgebildet, der beispielsweise über einen Magnetaktor ansteuerbar ist. Ferner ist es vorteilhaft, dass ein gedrosselter Zulaufkanal vorgesehen ist, der zumindest mittelbar von einer Hochdruckleitung in den Steuerraum führt. Solch ein gedrosselter Zulaufkanal kann insbesondere in dem Ventilstück ausgestaltet sein. Speziell kann hierdurch eine integrierte Ausgestaltung realisiert sein, bei der in dem Ventilstück sowohl der Ablaufkanal und der Zulaufkanal als auch die Führungsbohrung für den Düsennadelkolben ausgestaltet sind.
In vorteilhafter Weise ist der Steuerraum so ausgestaltet, dass in einer betrachteten Stellung des Düsennadelkolbens eine axiale Erstreckung des Steuerraums zwischen der Mündungsöffnung des Ablaufkanals und der Mündungsöffnung der gedrosselten
Verbindung des Düsennadelkolben ein Minimum aufweist. Dieses Minimum ist bei der betrachteten Stellung in Bezug auf die sonstige axiale Erstreckung des Steuerraums zu verstehen. Speziell kann die Fläche des Ventilstücks um die Mündungsöffnung des Ablaufkanals konvex ausgestaltet sein. Hierbei ist es auch möglich, dass zusätzlich oder alternativ die Stirnseite des Düsennadelkolbens um die Mündungsöffnung der gedrosselten
Verbindung konvex ausgestaltet ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Brennstoffeinspritzventil in einer auszugsweisen, schematischen
Schnittdarstellung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Ausführungsformen der Erfindung Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Brennstoffeinspritzventils 1 in einer schematischen, auszugsweisen Schnittdarstellung. Das Brennstoffeinspritzventil 1 kann insbesondere als Injektor für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden,
selbstzündenden Brennkraftmaschinen dienen. Ein bevorzugter Einsatz des
Brennstoffeinspritzventils 1 besteht für eine Brennstoffeinspritzanlage mit einer
Brennstoffverteilerleiste, die Dieselbrennstoff unter hohem Druck speichert und zu mehreren solcher Brennstoffeinspritzventile 1 führt. Das erfindungsgemäße
Brennstoffeinspritzventil 1 eignet sich jedoch auch für andere Anwendungsfälle. Das Brennstoffeinspritzventil 1 weist ein Gehäuse 2 auf, in das über eine Brennstoffleitung 3, die als Hochdruckleitung 3 ausgeführt ist, Brennstoff führbar ist. Das Gehäuse 2 kann hierbei mehrteilig ausgestaltet sein. In dem Gehäuse 2 ist ein Ventilstück 4 angeordnet, wobei zwischen dem Ventilstück 4 und dem Gehäuse 2 ein ringförmiger Brennstoffraum 5 gebildet ist. Ferner erstreckt sich durch das Gehäuse 2 ein Brennstoffkanal 6, der den Brennstoff aus der Brennstoffleitung 3 in einen Brennstoff räum 7 führt. Der ringförmige Brennstoffraum 5 wird ebenfalls über die Brennstoffleitung 3 mit Brennstoff gefüllt.
Innerhalb des Gehäuses 2 ist eine Düsennadel 8 angeordnet, die einen Ventilschließkörper 9 aufweist. Der Ventilschließkörper 9 der Düsennadel 8 wirkt mit einer Ventilsitzfläche 10 zu einem Dichtsitz zusammen. Zur Betätigung des Brennstoffeinspritzventils 1 wird die
Düsennadel 8 in einer Öffnungsrichtung 11 verstellt, so dass der Dichtsitz zwischen dem Ventilschließkörper 9 und der Ventilsitzfläche 10 geöffnet wird und Brennstoff aus dem Brennstoffraum 7 über mehrere Spritzlöcher 12, 13 in den Brennraum einer
Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann.
Innerhalb des Gehäuses 2 des Brennstoffeinspritzventils 1 ist außerdem ein Steuerventil 15 mit einem Ventilschließkörper 16 und einem Kolben 17 vorgesehen, das über einen Aktor 18 betätigbar ist, wie es durch den Doppelpfeil 19 veranschaulicht ist. Der
Ventilschließkörper 16 wirkt hierbei mit einer an dem Ventilstück 4 ausgestalteten
Ventilsitzfläche 20 zusammen.
Der beispielsweise als Magnetaktor 18 ausgestaltete Aktor 18 kann den Kolben 17 verstellen, so dass der zwischen dem Ventilschließkörper 16 und der Ventilsitzfläche 20 des Ventilstücks 4 gebildete Dichtsitz geöffnet wird.
Das Ventilstück 4 weist einen Ablaufkanal 25 mit einer Ablaufdrossel 26 auf. Der
Ablaufkanal 25 mündet hierbei einerseits an einer Fläche 27 des Ventilstücks 4 in einen Steuerraum 28. Andererseits mündet der Ablaufkanal 25 an der Ventilsitzfläche 20 in einen Niederdruckraum 29, wobei die Verbindung mit dem Niederdruckraum 29 über den Ventilschließkörper 16 gesteuert wird.
Im Bereich der Fläche 27 weist der Ablaufkanal 25 außerdem eine Ansenkung 30 auf, die eine Mündungsöffnung des Ablaufkanals 25 bildet, an der der Ablaufkanal 25 in den Steuerraum 28 mündet.
Ferner ist in dem Ventilstück 4 ein Zulaufkanal 31 mit einer Zulaufdrossel 32 ausgebildet. Der Zulaufkanal 31 verbindet den ringförmigen Brennstoffraum 5 mit dem Steuerraum 28.
Das Ventilstück 4 weist außerdem einen hülsenförmigen oder rohrförmigen Ansatz 33 auf, der einen Führungsansatz 33 bildet. Im Bereich des Führungsansatzes 33 weist das Ventilstück 4 eine Sacklochbohrung 34 auf, die eine Führungsbohrung 34 für einen Düsennadelkolben 35 bildet. In diesem Ausführungsbeispiel ist der Düsennadelkolben 35 einstückig mit der Düsennadel 8 ausgestaltet.
In der Führungsbohrung 34 ist der Düsennadelkolben 35 axial entlang einer Längsachse 36 der Düsennadel 8 geführt. Ferner weist die Führungsbohrung 34 eine von der Fläche 27 des Ventilstücks 4 ausgehende Erweiterung 37 auf. Ein Durchmesser 38 der
Sacklochbohrung (Führungsbohrung) 34 ist hierbei im Bereich der Erweiterung 37 größer als ein Durchmesser 39, der gleich dem Durchmesser 39 des Düsennadelkolbens 35 gewählt ist, um den Düsennadelkolben 35 zu führen.
In dem Düsennadelkolben 35 ist eine gedrosselte Verbindung 40 ausgestaltet. Die gedrosselte Verbindung 40 weist eine Querbohrung 41 , eine axiale Bohrung 42 und eine
Ansenkung 43 auf. Die Ansenkung 43 ist hierbei an einer Stirnseite 44 des
Düsennadelkolbens 35 vorgesehen. Durch die Ansenkung 43 an der Stirnseite 44 des Düsennadelkolbens 35 ist eine Mündungsöffnung 43 der gedrosselten Verbindung 40 des Düsennadelkolbens 35 gebildet, an der die gedrosselte Verbindung 40 in den Steuerraum 28 mündet.
In der in der Fig. 1 dargestellten Ausgangsstellung des Düsennadelkolbens 35 mündet der Ablaufkanal 25 somit an der Mündungsöffnung 30 in den Steuerraum 28, während die gedrosselte Verbindung 40 an der Mündungsöffnung 43 in den Steuerraum 28 mündet. Die Mündungsöffnung 30 des Ablaufkanals 25 und die Mündungsöffnung 43 der gedrosselten Verbindung 40 des Düsennadelkolbens 35 sind einander zugeordnet. In diesem
Ausführungsbeispiel sind die Ansenkung (Mündungsöffnung) 30 des Ventilstücks 4 und die Ansenkung (Mündungsöffnung) 43 des Düsennadelkolbens 35 hierfür beide auf der Längsachse 36 angeordnet.
Außerdem sind die Ansenkungen 30, 43 in diesem Ausführungsbeispiel zumindest näherungsweise gleich groß, insbesondere mit jeweils gleichem Durchmesser 30', 43', ausgestaltet.
Zur Betätigung des Düsennadelkolbens 35 und somit der Düsennadel 8 wird der
Ablaufkanal 25 zum Niederdruckraum 29 hin freigegeben, so dass der Druck im
Steuerraum 28 abfällt. Durch hydraulische Kräfte sowie gegebenenfalls zusätzliche
Federkräfte ergibt sich eine resultierende Kraft auf den Düsennadelkolben 35 in der Öffnungsrichtung 11. Hierdurch wird der Düsennadelkolben 35 in Richtung auf die Fläche 27 bewegt, bis der Düsennadelkolben 35 mit seiner Stirnseite 44 an der Fläche 27 des Ventilstücks 4 anschlägt. In dieser betätigten Endstellung des Düsennadelkolbens 35 ist ein im Wesentlichen durch die Ansenkungen 30, 43 gebildetes Verbindungsvolumen 45 zwischen der Mündungsöffnung 30 des Ablaufkanals 25 und der Mündungsöffnung 43 der gedrosselten Verbindung 40 radial von einem äußeren Teil 46 des Steuerraums 28 abgetrennt. Der direkte Pfad von dem Zulaufkanal 31 zu dem Ablaufkanal 25 über den Steuerraum 28 ist dadurch verschlossen.
In der in der Fig. 1 dargestellten unbetätigten Ausgangsstellung liegt eine Bohrungsöffnung 47 der Querbohrung 41 bereits teilweise innerhalb der Erweiterung 37 der
Führungsbohrung 34. In der betätigten Endstellung des Düsennadelkolbens 35 liegt die
Bohrungsöffnung 47 der Querbohrung 41 vorzugsweise vollständig innerhalb der
Erweiterung 37 der Führungsbohrung 34. Über die Querbohrung 41 , die axiale Bohrung 42 und die Ansenkung 43 gewährleistet die gedrosselte Verbindung 40 somit einen
Strömungspfad von dem gedrosselten Zulaufkanal 31 zu dem gedrosselten Ablaufkanal 25. Daher ist auch in der betätigten Endstellung ein indirekter Strömungspfad, nämlich über die gedrosselte Verbindung 40 des Düsennadelkolbens 35, gewährleistet.
Ein Durchmesser 42' der axialen Bohrung 42 ist so gewählt, dass die axiale Bohrung 42 als Rücklaufmengenreduktionsdrossel 42 mit nicht kavitierender Auslegung wirkt. In einer abgewandelten Ausgestaltung kann jedoch auch eine kavitierende Auslegung vorgesehen sein. Durch die Rücklaufmengenreduktionsdrossel 42, die einen indirekten Strömungspfad ermöglicht, ist eine Reduzierung der Steuermenge möglich. Hierbei kann ein Hubanschlag innerhalb des Ventilstücks 4, nämlich an der Fläche 27, zugelassen werden, ohne dass das Rückstellverhalten beeinträchtigt ist.
Zur Rückstellung des Düsennadelkolbens 35 und somit der Düsennadel 8 aus der betätigten Endstellung in die in der Fig. 1 dargestellte Ausgangsstellung wird die
Verbindung des Ablaufkanals 25 mit dem Niederdruckraum 29 durch den
Ventilschließkörper 16 wieder verschlossen. Dadurch steigt der Druck im Steuerraum 28 an. Deshalb kommt es nun zu einer resultierenden Kraft auf den Düsennadelkolben 35 entgegen der Öffnungsrichtung 11. Dadurch wird der Düsennadelkolben 35 wieder in die unbetätigte Ausgangsstellung zurückgestellt.
Eine axiale Erstreckung 50, 51 des Steuerraums 28 variiert in radialer Richtung. Hierbei sind zur Veranschaulichung eine maximale axiale Erstreckung 50 und eine minimale axiale Erstreckung 51 dargestellt, die sich auf eine bestimmte Ausgangsstellung, nämlich die unbetätigte Ausgangsstellung, des Düsennadelkolbens 35 beziehen. Der Steuerraum 28 ist so ausgestaltet, dass sich die minimale axiale Erstreckung 51 des Steuerraums 28 zwischen der Mündungsöffnung 30 des Ablaufkanals 25 und der Mündungsöffnung 43 der gedrosselten Verbindung 40 des Düsennadelkolbens 35 ergibt. Somit kommt es im Bereich der Mündungsöffnungen 30, 43 zum Anschlagen der Stirnseite 44 des Düsennadelkolbens 35 an der Fläche 27 des Ventilstücks 4, wenn der Düsennadelkolben 35 in die betätigte Endstellung verstellt wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist hierfür die Fläche 27 des Ventilstücks 4 um die
Mündungsöffnung 30 des Ablaufkanals 25 konvex ausgestaltet. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung kann zusätzlich oder alternativ auch die Stirnseite 44 des
Düsennadelkolbens 35 um die Mündungsöffnung 43 der gedrosselten Verbindung 40 konvex ausgestaltet sein.
Die Erweiterung 37 der Führungsbohrung 34 kann axialsymmetrisch ausgestaltet sein. Hierdurch kann ein radialsymmetrischer Verbindungsspalt 52 zwischen einer Außenseite 53 des Düsennadelkolbens 35 und der Führungsbohrung 34 gebildet werden. Bei einer abgewandelten Ausgestaltung sind allerdings auch unsymmetrische Ausführungen des Verbindungsspalts 52 möglich.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Steuerraum 28, der einerseits von der Stirnseite 44 des Düsennadelkolbens 35 und andererseits von einer der Stirnseite 44 des Düsennadelkolbens 35 zugewandten Fläche 27 des Ventilstücks 4 begrenzt ist, außerdem radial durch die Führungsbohrung 34 begrenzt. Allerdings sind auch andere
Ausgestaltungen denkbar. Beispielsweise kann anstelle eines Führungsansatzes 33 auch eine Steuerraumhülse vorgesehen sein, die beispielsweise gegen ein als Ventilplatte ausgestaltetes Ventilstück 4 beaufschlagt ist.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt.

Claims

Ansprüche
1. Brennstoffeinspritzventil (1), das insbesondere für Brennstoffeinspritzanlagen von luftverdichtenden, selbstzündenden Brennkraftmaschinen dient, mit einem Ventilstück (4), einem Düsennadelkolben (35) und einem Steuerraum (28), der einerseits von einer Stirnseite (44) des Düsennadelkolbens (35) und andererseits von einer der Stirnseite (44) des Düsennadelkolbens (35) zugewandten Fläche (27) des Ventilstücks (4) begrenzt ist, wobei das Ventilstück (4) einen Ablaufkanal (25) aufweist, der an der Fläche (27) des Ventilstücks (4) in den Steuerraum (28) mündet, und wobei der Düsennadelkolben (35) in einer unbetätigten Ausgangsstellung mit seiner Stirnseite (44) von der Fläche (27) des Ventilstücks (4) beabstandet ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Mündungsöffnung (30) des Ablaufkanals (25), an der der Ablaufkanal (25) in der unbetätigten Ausgangsstellung des Düsennadelkolbens (35) an der Fläche (27) des Ventilstücks (4) in den Steuerraum (28) mündet, und eine Mündungsöffnung (43) einer gedrosselten Verbindung (40) des Düsennadelkolbens (35), an der die gedrosselte
Verbindung (40) in der unbetätigten Ausgangsstellung des Düsennadelkolbens (35) an der Stirnseite (44) des Düsennadelkolbens (35) in den Steuerraum (28) mündet, vorgesehen sind und dass die Mündungsöffnung (30) des Ablaufkanals (25) und die Mündungsöffnung (43) der gedrosselten Verbindung (40) des Düsennadelkolbens (35) einander zugeordnet sind.
2. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
dass in einer betätigten Endstellung des Düsennadelkolbens (35), in der der
Düsennadelkolben (35) mit seiner Stirnseite (44) an der Fläche (27) des Ventilstücks (4) anschlägt, ein Verbindungsvolumen (45) zwischen der Mündungsöffnung (30) des
Ablaufkanals (25) und der Mündungsöffnung (43) der gedrosselten Verbindung (40) radial von einem äußeren Teil des Steuerraums (28) abgetrennt ist.
3. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Verbindungsvolumen (45) zwischen der Mündungsöffnung (30) des Ablaufkanals (25) und der Mündungsöffnung (43) der gedrosselten Verbindung (40) des Düsennadelkolbens (35) im Wesentlichen durch eine die Mündungsöffnung (30) des Ablaufkanals (25) bildende Ansenkung (30) an der Fläche (27) des Ventilstücks (4) und eine die Mündungsöffnung (43) der gedrosselten Verbindung (40) des Düsennadelkolbens (35) bildende Ansenkung (43) an der Stirnseite (44) des Düsennadelkolbens (35) gebildet ist.
4. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
dass die gedrosselte Verbindung (40) des Düsennadelkolbens (35) in der unbetätigten Ausgangsstellung des Düsennadelkolbens (35) einerseits an der Stirnseite (44) des
Düsennadelkolbens (35) in den Steuerraum (28) mündet und andererseits in einen äußeren Verbindungsspalt (52) des Steuerraums (28) mündet.
5. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Führungsbohrung (34) vorgesehen ist, in der der Düsennadelkolben (35) axial geführt ist, und dass der äußere Verbindungsspalt (52) durch eine von der Fläche (27) des Ventilstücks (4) ausgehende Erweiterung (37) der Führungsbohrung (34) gebildet ist.
6. Brennstoffeinspritzventil nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Führungsbohrung (34) durch eine in dem Ventilstück (4) ausgestaltete
Sacklochbohrung (34) gebildet ist.
7. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
dass die gedrosselte Verbindung (40) des Düsennadelkolbens (35) eine axiale Bohrung (42) und zumindest eine Querbohrung (41) aufweist, dass die axiale Bohrung (42) in die Querbohrung (41) mündet und dass die axiale Bohrung (42) zumindest abschnittsweise als Drosselbohrung (42) ausgestaltet ist, die eine Drossel (42) der gedrosselten Verbindung
(40) im Düsennadelkolben (35) bildet.
8. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der gedrosselten Verbindung (40) des Düsennadelkolbens (35) eine Drossel (42) vorgesehen ist, die als nicht kavitierende Drossel (42) ausgelegt ist.
9. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
dass der Steuerraum (28) so ausgestaltet ist, dass eine axiale Erstreckung (51) des Steuerraums (28) zwischen der Mündungsöffnung (30) des Ablaufkanals (25) und der Mündungsöffnung (43) der gedrosselten Verbindung (40) des Düsennadelkolbens (35) ein Minimum aufweist.
10. Brennstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fläche (27) des Ventilstücks (4) um die Mündungsöffnung (30) des Ablaufkanals (25) konvex ausgestaltet ist und/oder dass die Stirnseite (44) des Düsennadelkolbens (35) um die Mündungsöffnung (43) der gedrosselten Verbindung (40) konvex ausgestaltet ist.
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