DE10007175B9 - Injection valve for injecting fuel into an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Einspritzventil für die Einspritzung von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine, mit einem Servoventil (12) zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und mit einem Steuerraum (4), der über eine Zulaufdrossel (2) mit einem Kraftstoffzulauf in Verbindung steht und der über eine Ablaufdrossel (11) mit einem drucklosen Kraftstoff-Rücklauf (13) in Verbindung bringbar ist, wobei der im Steuerraum (4) herrschende Druck auf eine bewegliche Düsennadel (6) wirkt, die mit einer Düsennadelspitze (7) in Wirkverbindung steht, die bei der Bewegung der Düsennadel (6) Einspritzlöcher (8) freigibt oder verschließt, wobei das Servoventil (12) von einem Aktor (15) betätigt wird und zwischen einer die Ablaufdrossel (11) mit dem drucklosen Kraftstoff Rücklauf (13) in Verbindung bringenden Offenstellung und einer diese Verbindung versperrenden Schließstellung verstellbar ist, wobei die Geschwindigkeit, mit der die Düsennadel (6) die Einspritzlöcher (8) freigibt oder verschließt über das Verhältnis von Zulaufduchmesser (16) und Ablaufdurchmesser (17) der Zulaufdrossel (2) und/oder der Ablaufdrossel (11) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass...Injector for the Injection of fuel into an internal combustion engine, using a Servo valve (12) for controlling the fuel injection and with a control room (4) which an inlet throttle (2) in connection with a fuel inlet stands and the one Drain throttle (11) with an unpressurized fuel return (13) can be connected, the one prevailing in the control room (4) Pressure on a movable nozzle needle (6) acts with a nozzle needle tip (7) is operatively connected to the movement of the nozzle needle (6) injection holes (8) releases or closes, the servo valve (12) being actuated by an actuator (15) and between one the outlet throttle (11) with the unpressurized fuel returns (13) connecting open position and a connection blocking closing position is adjustable, the speed at which the nozzle needle (6) the injection holes (8) releases or closes via the relationship of inlet diameter (16) and outlet diameter (17) of the inlet throttle (2) and / or the outlet throttle (11) is adjustable, characterized in that that...

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Description

Die Erfindung betrifft ein Einspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in eine Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to an injection valve for injecting fuel in an internal combustion engine according to the preamble of the claim 1.

Ein solches Einspritzventil ist beispielsweise aus der EP 0 192 241 A1 bekannt. Solche Einspritzventile sind zur Steuerung der Fluidströme mit Servoventilen versehen.Such an injector is for example from the EP 0 192 241 A1 known. Such injectors are provided with servo valves to control the fluid flows.

Für die Kraftstoffversorgung von Verbrennungsmotoren werden zunehmend Speichereinspritzsysteme verwendet, bei denen mit sehr hohen Einspritzdrücken gearbeitet wird. Solche Einspritzsysteme sind als Common-Rail-Systeme (für Dieselmotoren) und HPDI-Einspritzsysteme (für Ottomotoren) bekannt. Bei diesen Einspritzsystemen wird der Kraftstoff mit einer Hochdruckpumpe in einen allen Zylindern des Motors gemeinsamen Druckspeicher befördert, von dem aus die Einspritzventile an den einzelnen Zylindern mit Kraftstoff versorgt werden. Das Öffnen und Schließen der Einspritzventile wird dabei in der Regel über elektromagnetisch oder piezoelektrisch betriebene Aktoren gesteuert.For the fuel supply Internal combustion engines are increasingly becoming storage injection systems used in which very high injection pressures are used. Such Injection systems are available as common rail systems (for diesel engines) and HPDI injection systems (for petrol engines) known. With these injection systems, the fuel is supplied with a High pressure pump in a pressure accumulator common to all cylinders of the engine, from from the fuel injectors on the individual cylinders be supplied. The opening and closing the injection valve is usually electromagnetic or controlled piezoelectric actuators.

Zu diesem Zweck sind die Einspritzventile bei solchen Systemen mit Servoventilen ausgerüstet, die hydraulisch das Öffnen und Schließen der Düsennadel des Einspritzventils steuern, das heißt insbesondere den Beginn und das Ende des Einspritzvorgangs zeitlich festlegen. Das Servoventil beeinflußt dazu in Verbindung mit Steuerdrosseln vor allem die Geschwindigkeit, mit der das Einspritzventil öffnet und schließt.To for this purpose the injectors are used in such systems Servo valves equipped hydraulic opening and closing the nozzle needle control of the injection valve, that is, in particular the beginning and schedule the end of the injection process. The servo valve influences to in connection with control chokes especially the speed, with which the injector opens and closes.

Aus verbrennungstechnischen Gründen soll die Geschwindigkeit, mit der das Einspritzventil öffnet, verschieden sein von der Geschwindigkeit, mit der das Einspritzventil schließt. Das Einspritzventil soll z. B. bei Common-Rail-Systemen für Dieselmotoren zu Beginn der Einspritzung Für eine bessere Vermischung des Kraftstoffs mir der Luft kontrolliert langsam öffnen, wohingegen das Einspritzventil am Ende des Einspritzvorgangs schnell schließen muß, um eine Rußbildung zu verhindern.Out combustion-related reasons the speed at which the injector opens should differ be the speed at which the injector closes. The Injector should z. B. in common rail systems for diesel engines at the start of injection For controlled better mixing of the fuel with the air open slowly, whereas the injection valve quickly at the end of the injection process conclude must be a soot formation to prevent.

Ferner soll es möglich sein, um optimale Verbrennungsergebnisse zu erzielen, kleinste Kraftstoffmengen zur Voreinspritzung (Piloteinspritzung) vor der eigentlichen Einspritzung zuzuführen.Further should it be possible smallest amounts of fuel to achieve optimal combustion results for pre-injection (pilot injection) before the actual injection supply.

Servoventile für Common-Rail-Systeme sind in der Regel als 2/2-Wegeventile oder 3/2-Wegeventile ausgeführt.servo valves for common rail systems are usually designed as 2/2-way valves or 3/2-way valves.

Die Ausführung als 2/2-Wegeventil mir einer Zulaufdrossel und einer Ablaufdrossel hat den Nachteil, daß sich die Öffnungs- und Schließvorgänge des Einspritzventils durch die Ausgestaltung des Kraftstoffzulaufs und des Kraftstoffablaufs nur innerhalb sehr enger Grenzen verändern lassen.The execution as a 2/2-way valve with an inlet throttle and an outlet throttle has the disadvantage that the opening and injector closings through the design of the fuel inlet and the fuel outlet can only be changed within very narrow limits.

Die Ausführungsform als 3/2-Wegeventil, bei der der Zulauf über eine Zulaufdrossel und eine Ablaufdrossel erfolgt, ermöglicht ein schnelleres Öffnen des Einspritzventils als dies beim 2/2-Wegeventil der Fall ist. Durch die Ausgestaltung der Zulaufdrossel läßt sich bei diesen Servoventilen der Schließvorgang des Einspritzventils verlangsamen. Bei Einspritzventilen für Verbrennungsmotoren ist es jedoch im Gegensatz dazu üblicherweise wünschenswert, das Öffnen des Einspritzventils zu verlagsamen, während das Einspritzventil schnell schließen soll.The embodiment as a 3/2-way valve, in which the inlet via an inlet throttle and a flow restrictor is enabled a faster opening of the Injector than is the case with the 2/2-way valve. By the design of the inlet throttle can be with these servo valves the closing process of the injector slow down. For injection valves for internal combustion engines in contrast, it is common desirable opening the Injector to slow down while the injector is fast conclude should.

Aus der EP 0 192 241 A1 ist ein Servoventil zur Steuerung von Fluidströmen bekannt, bei dem der in einer ersten Fluidkammer auf den Ventilkörper des Servoventils ausgeübte Druck das Öffnen und Schließen des Servoventils bewirkt. Die Betätigung des Servoventils hat das Öffnen bzw. Schließen eines separaten Fluidkanals zur Folge. Dieser Fluidkanal führt von einem Hauptzylinder, der Druck auf das Fluid ausübt, zu Nebenzylindern, die durch das unter Druck stehende Fluid betätigt werden. Diese bekannte Anordnung, bei der der Hauptzylinder ein Hauptbremszylinder eines Kraftfahrzeugs ist und die Nebenzylinder Radbremszylinder darstellen, soll dazu dienen, das der Fluidkanal eines Antiblockiersystems in rascher Folge verzögerungsfrei geöffnet und geschlossen werden kann.From the EP 0 192 241 A1 a servo valve for controlling fluid flows is known in which the pressure exerted on the valve body of the servo valve in a first fluid chamber causes the servo valve to open and close. The actuation of the servo valve results in the opening or closing of a separate fluid channel. This fluid channel leads from a master cylinder, which exerts pressure on the fluid, to secondary cylinders, which are actuated by the pressurized fluid. This known arrangement, in which the master cylinder is a master brake cylinder of a motor vehicle and the secondary cylinders represent wheel brake cylinders, is intended to enable the fluid channel of an anti-lock braking system to be opened and closed in rapid succession without delay.

Die für optimale Verbrennungsergebnisse erforderliche Einspritzung von Kleinstmengen über den gesamten Raildruckbereich läßt sich mit diesen bekannten Ausgestaltungsformen der Einspritzventile nicht oder zumindest nicht ausreichend reproduzierbar erzielen.The for optimal Combustion results required injection of very small quantities over the entire Rail pressure range can be not with these known embodiments of the injection valves or at least not sufficiently reproducible.

Ein Kraftstoffeinspritzventil für eine Hochdruckeinspritzung von Kraftstoff aus einer zentralen Hochdruckleitung in Brennräume einer Brennkraftmaschine ist weiterhin aus DE 198 59 537 A1 bekannt. Dieses Ventil ermöglicht eine relativ genaue Zumessung von Kraftstoff mittels feinfühlig zu steuernder Öffnungs- und Schließvorgänge eines Schaltventils.A fuel injection valve for high-pressure injection of fuel from a central high-pressure line into the combustion chambers of an internal combustion engine is also off DE 198 59 537 A1 known. This valve enables a relatively precise metering of fuel by means of opening and closing operations of a switching valve that can be controlled with great care.

Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Einspritzventil dahingehend auszugestalten, daß es eine verbesserte Kleinstmengeneinspritzung ermöglicht.From that based on the invention, the object of an injection valve to design that it an improved small quantity injection enables.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst.The The object is achieved by the solved in claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Einspritzventils sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous embodiments of the injection valve according to the invention are in the Unteran sayings described.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Zulauf- und Ablaufdrossel des Einspritzventils werden die Durchflußkennlinien der Drosseln derart beeinflußt, daß sich ein schnelleres Schließen und langsameres Öffnen der Düsennadel erzielen läßt, was sich beides positiv auf die Kleinstmengeneinspritzung auswirkt.By the inventive design of the The inlet and outlet throttles of the injection valve become the flow characteristics which affects chokes in such a way that itself faster closing and slower opening the nozzle needle achieve what both have a positive effect on the small quantity injection.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der die erfindungsgemäße Ausgestaltung eines Einspritzventils beispielhaft schematisch dargestellt ist. In der Zeichnung zeigt:Further Features and advantages of the invention result from the following Description of the related Drawing showing the configuration of an injection valve according to the invention is shown schematically as an example. The drawing shows:

1 einen schematischen Aufbau eines Einspritzventils gemäß dem Stand der Technik mit einem 2/2-Wegeventil als Servoventil; 1 a schematic structure of an injection valve according to the prior art with a 2/2-way valve as a servo valve;

2 schematisch die Ausgestaltung einer düsenförmig ausgebildeten Zulaufdrossel eines erfindungsgemäßen Einspritzventils; 2 schematically the configuration of a nozzle-shaped inlet throttle of an injection valve according to the invention;

3 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Kavitations-Umschlagpunktes (KUP) von der Formgebung des Zu- und Ablaufdurchmessers einer Drossel und 3 a graphical representation of the dependency of the cavitation point (KUP) on the shape of the inlet and outlet diameter of a throttle and

4 eine graphische Darstellung der Abhängigkeit des Durchflusses der Zulaufdrossel von der geometrischen Form der Drossel. 4 a graphical representation of the dependence of the flow of the inlet throttle on the geometric shape of the throttle.

Anhand von 1 wird zunächst der Aufbau und die Arbeitsweise eines herkömmlichen Einspritzventils mit einem 2/2-Wegeventil als Servoventil erläutert.Based on 1 the structure and operation of a conventional injection valve with a 2/2-way valve as a servo valve is first explained.

Wie in 1 dargestellt, wird der Kraftstoff mit Systemdruck von einem nicht dargestellten Hochdruckspeicher über eine Hochdruckbohrung und eine mit einer Zulaufdrossel 2 versehene Zulaufbohrung 3 einem Steuerraum 4 im Einspritzventilgehäuse 5 zugeführt. Im Steuerraum 4 wirkt der dort vorliegende Druck auf das hintere Ende eines axial beweglich gelagerten und geführten Düsennadel 6, die dazu dient, mit einer am vorderen Ende angeordneten Düsennadelspitze 7 Einspritzlöcher 8 im Einspritzventilgehäuse 5 zu öffnen und zu verschließen, die zum Brennraum des Verbrennungsmotors führen.As in 1 shown, the fuel is at system pressure from a high-pressure accumulator, not shown, via a high-pressure bore and one with an inlet throttle 2 provided inlet bore 3 a control room 4 in the injector housing 5 fed. In the control room 4 the pressure there acts on the rear end of an axially movably mounted and guided nozzle needle 6 , which is used with a nozzle needle tip arranged at the front end 7 Injection holes 8th in the injector housing 5 to open and close, which lead to the combustion chamber of the internal combustion engine.

Die Einspritzlöcher 8 stehen bei geöffnetem Einspritzventil mit einer Düsenkammer 9 in Verbindung, die ih rerseits über die Hochdruckbohrung 1 mit dem Hochdruckspeicher verbunden ist. Wenn sowohl im Steuerraum 4 als auch in der Düsenkammer 9 der volle Systemdruck anliegt, wird die Düsennadel 6 aufgrund der größeren Wirkfläche im Steuerraum 4 nach unten gedrückt, so daß die Einspritzlöcher 8 verschlossen werden.The injection holes 8th stand with a nozzle chamber when the injection valve is open 9 in connection, which in turn via the high pressure bore 1 is connected to the high pressure accumulator. If both in the control room 4 as well as in the nozzle chamber 9 the full system pressure is applied, the nozzle needle 6 due to the larger effective area in the control room 4 pushed down so that the injection holes 8th be closed.

Bei der dargestellten Ausführungsform eines Einspritzventils gemäß dem Stand der Technik führt vom Steuerraum 4 eine Bohrung 10 im Einspritzventilgehäuse 5 mit einer Ablaufdrossel 11 zu einem in das Einspritzventilgehäuse 5 integrierten Servoventil 12 in Form eines 2/2-Wegeventils. Vom Servoventil 12 führt ein druckloser Kraftstoff-Rücklauf 13 zum nicht dargestellten Kraftstofftank. Das Servoventil 12 schaltet über einen Stößel 14, der von einem elektromagnetischen und/oder piezoelektrischen Aktor 15 angesteuert wird.In the illustrated embodiment of an injection valve according to the prior art leads from the control room 4 a hole 10 in the injector housing 5 with a flow restrictor 11 to one in the injector housing 5 integrated servo valve 12 in the form of a 2/2-way valve. From the servo valve 12 performs an unpressurized fuel return 13 to the fuel tank, not shown. The servo valve 12 switches over a plunger 14 by an electromagnetic and / or piezoelectric actuator 15 is controlled.

Das Servoventil 12 hat die Aufgabe, den Druck zu steuern, der im Steuerraum 4 zum Öffnen und Schließen des Einspritzventils auf die axial bewegliche Düsennadel 6 ausgeübt wird.The servo valve 12 has the task of controlling the pressure in the control room 4 to open and close the injection valve on the axially movable nozzle needle 6 is exercised.

Wenn das Servoventil 12 geschlossen ist, steht im Steuerraum 4 im wesentlichen der volle Systemdruck an, so daß die Düsennadel 6 nach unten gedrückt wird und die Düsennadelspitze 7 am vorderen Ende der Düsennadel 6 die Einspritzlöcher 8 verschließt, die in den Verbrennungsraum führen. Wird der Aktor 15 des Servoventils 12 elektrisch angesteuert, übt der Stößel 14 eine Kraft auf das federbelastete Servoventil 12 aus, in dessen Folge sich das Servoventil 12 öffnet. Bei offenem Servoventil 12 stellt sich zwischen Hochdruckspeicher, Steuerraum 4, Servoventil 12 und Kraftstoff-Rücklauf 13 eine stationäre Strömung ein, die an den einzelnen Drosseln, der Zulaufdrossel 2 und der Ablaufdrossel 11, zu einem definierten Druckabfall führt. Die als zylindrische Bohrungen ausgebildeten Zulauf- und Ablaufdrosseln 2 und 11 sind so bemessen, daß sich dabei der Druck im Steuerraum 4 verringert. Durch diese Druckminderung nimmt die auf die Düsennadel 6 wirkende Kraft ab, während der Druck in der Düsenkammer 9 gleich dem Systemdruck bleibt, so daß das Einspritzventil durch die in der Düsenkammer 9 auf die Düsennadel 6 wirkende Kraft hydraulisch geöffnet wird. Durch diese Verschiebung der Düsennadel 6 wird die Verbindung der Düsenkammer 9 mit den Einspritzlöchern 8 wieder hergestellt und der Kraftstoff wieder in den Brennraum eingespritzt.If the servo valve 12 is closed, is in the control room 4 essentially the full system pressure so that the nozzle needle 6 is pushed down and the nozzle needle tip 7 at the front end of the nozzle needle 6 the injection holes 8th seals that lead into the combustion chamber. Becomes the actuator 15 of the servo valve 12 controlled electrically, the plunger exercises 14 a force on the spring-loaded servo valve 12 as a result of which the servo valve 12 opens. With the servo valve open 12 stands between the high pressure accumulator and the control room 4 , Servo valve 12 and fuel return 13 a steady flow on the individual throttles, the inlet throttle 2 and the flow restrictor 11 , leads to a defined pressure drop. The inlet and outlet throttles designed as cylindrical bores 2 and 11 are dimensioned so that the pressure in the control room 4 reduced. Due to this reduction in pressure, it takes on the nozzle needle 6 acting force while the pressure in the nozzle chamber 9 remains the same as the system pressure so that the injector passes through the in the nozzle chamber 9 on the nozzle needle 6 acting force is opened hydraulically. By this displacement of the nozzle needle 6 becomes the connection of the nozzle chamber 9 with the injection holes 8th restored and the fuel injected back into the combustion chamber.

Diese bekannte Ausführungsform eines Einspritzventils mit einem 2/2-Wegeventil als Servoventil 12 hat den Nachteil, daß sich die Öffnungs- und Schließvorgänge nur innerhalb sehr enger Grenzen unabhängig voneinander beeinflussen lassen.This known embodiment of an injection valve with a 2/2-way valve as a servo valve 12 has the disadvantage that the opening and closing processes can only be influenced independently of one another within very narrow limits.

Überraschenderweise wurde herausgefunden, daß sich die Geschwindigkeit des Öffnungs- und Schließvorgangs durch die Variation des Verhältnisses zwischen dem Zulaufdurchmesser 16 und dem Ablaufdurchmesser 17 der einzelnen Drosseln 2 und 11 (2) einstellen und verändern läßt. Während die üblichen Drosselbohrungen einen zylindrisch ausgebildet einen konstanten Durchmesser aufweisen, hat sich herausgestellt, daß durch die Formgebung der Drosselbohrung als zylindrische, düsenförmige oder diffusorförmige Bohrung die Durchflußkennlinie maßgeblich verändern läßt.Surprisingly, it was found that the speed of the opening and closing process is affected by the variation in the ratio between the inlet diameter 16 and the outlet diameter 17 of the individual chokes 2 and 11 ( 2 ) can be set and changed. While the usual throttle bores are cylindrical formed have a constant diameter, it has been found that the flow characteristic can be changed significantly by the shape of the throttle bore as a cylindrical, nozzle-shaped or diffuser-shaped bore.

Um optimale Verbrennungsergebnisse zu erzielen, das heißt eine minimale Abgasemission zu erzeugen, ist es notwendig, kleinste Kraftstoffmengen von bis zu 1 mm3 über den gesammten Raildruckbereich einzuspritzen.In order to achieve optimum combustion results, that is to say to generate a minimal exhaust gas emission, it is necessary to inject the smallest amounts of fuel of up to 1 mm 3 over the entire rail pressure range.

Um andererseits niedrige Verbrennungsgeräusche zu erzielen, ist es notwendig möglichst niedrige Raildrücke (Mindestöffnungsdrücke) erreicht werden, bei denen noch eine reproduzierbare Einspritzung möglich ist.Around on the other hand, to achieve low combustion noise, it is necessary preferably low rail pressures (Minimum opening pressures) can be reached, where a reproducible injection is still possible.

2 zeigt eine düsenförmig ausgebildete Zulaufdrossel 2, bei der das Verhältnis vom Zulaufdurchmesser 16 zum Ablaufdurchmesser 17 größer 1 ist, das heißt, daß sich der Querschnitt der Zulaufdrossel 2 in Richtung der durch den Pfeil 18 gekennzeichneten Durchflußrichtung verringert. Durch die düsenförmige Ausgestaltung der Zulaufdrossel 2 wird bei höherem Druck der Durchfluß erhöht, was wiederum ein schnelleres Schließen des Einspritzventils ermöglicht. 2 shows a nozzle-shaped inlet throttle 2 , where the ratio of the inlet diameter 16 to the drain diameter 17 is greater than 1, which means that the cross section of the inlet throttle 2 in the direction of the arrow 18 marked flow direction reduced. Due to the nozzle-shaped design of the inlet throttle 2 the flow is increased at higher pressure, which in turn enables the injection valve to close more quickly.

Im Gegensatz zu der voranstehend beschriebenen Ausgestaltung der Zulaufdrossel 2 als düsenförmige Drossel wird vorgeschlagen die Ablaufdrossel 11 mit einem in Durchflußrichtung zunehmendem Querschnitt diffusorartig auszubilden, wobei das Verhältnis von Zulaufdurchmesser 16 zum Ablaufdurchmesser 17 nunmehr kleiner 1 ist. Dadurch wird der Punkt (Kavitations-Umschlagpunkt, KUP), bei dem der Kraftstoffdurchfluß durch die Ablaufdrossel 11 unabhängig ist von der Druckdifferenz zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der Ablaufdrossel, bei einer geringeren Druckdifferenz erreicht.In contrast to the configuration of the inlet throttle described above 2 the outlet throttle is proposed as a nozzle-shaped throttle 11 with a cross-section increasing in the direction of flow, in the form of a diffuser, the ratio of the inlet diameter 16 to the drain diameter 17 is now less than 1. This becomes the point (cavitation transition point, SRC) at which the fuel flows through the flow restrictor 11 is independent of the pressure difference between the inlet and the outlet of the discharge throttle, achieved at a lower pressure difference.

Das Verhältnis von Zulaufdurchmesser 16 zum Ablaufdurchmesser 17 der Zulaufdrossel 2 und/oder der Ablaufdrossel 11 beträgt 0,7 bis 1,3.The ratio of inlet diameter 16 to the drain diameter 17 the inlet throttle 2 and / or the flow restrictor 11 is 0.7 to 1.3.

Das Verhältnis von Zulaufdurchmesser 16 zum Ablaufdurchmesser 17 der Zulaufdrossel 2 beträgt vorzugsweise etwa 1,3 : 1.The ratio of inlet diameter 16 to the drain diameter 17 the inlet throttle 2 is preferably about 1.3: 1.

Das Verhältnis von Zulaufdurchmesser zum Ablaufdurchmesser der Ablaufdrossel beträgt vorzugsweise etwa 0,7 : 1.The relationship from inlet diameter to outlet diameter of the outlet throttle is preferably about 0.7: 1.

3 zeigt den Einfluß der Drosselform auf den Kavitations-Umschlagpunkt (KUP). Da an der Ablaufdrossel 11 ein möglichst frühzeitiger Eintritt in die Kavitation benötigt wird, um einen konstanten Abfluß unabhängig von der Druckdifferenz zwischen dem Vordruck im Vorraum und dem Gegendruck im Ablaufraum zu erzielen, ist hier die diffusorartige Ausgestaltungsform zu bevorzugen, da sich hier der KUP zu den niedrigen Gegendruckwerten hin verschiebt, wie dies der Punkt KUP'' in 3 zeigt. 3 shows the influence of the throttle shape on the cavitation point (KUP). Because at the flow restrictor 11 An early entry into the cavitation is required in order to achieve a constant outflow regardless of the pressure difference between the upstream pressure and the back pressure in the outflow chamber how this is the point KUP '' in 3 shows.

Da hingegen an der Zulaufdrossel 2 ein möglichst spätes Eintreten der Kavitation gefordert wird, um einen großen Kraftstoffdurchfluß zu ermöglichen, ergibt sich aus 3 die düsenförmige Ausgestaltung für den Querschnitt der Zulaufdrossel 2.However, because of the inlet throttle 2 The result is that cavitation must be started as late as possible in order to enable a large fuel flow 3 the nozzle-shaped design for the cross section of the inlet throttle 2 ,

Zusätzlich zu der Ausbildung der Durchmesser der Drosseln 2 und 11 läßt sich die Einströmbedingung in die Zulaufdrossel 2 durch eine entsprechende Verrundung der Einlaufkante verbessern, was sich insbesondere vorteilhaft bei steigenden Raildrücken auswirkt. Da die Kleinstmengeneinspritzung desto schwieriger wird, je größer der Raildruck wird, wirkt sich die Verrundung der Einlaufkante positiv auf die Kleinstmengeneinspritzung aus. Die Düsenform der Zulaufdrossel 2 zusammen mit der Verrundung der Einlaufkante bewirken ein schnelles Schließen und langsames Öffnen der Düsennadelspitze 7, wie dies für optimale Verbrennungsverhältnisse gefordert wird.In addition to the formation of the diameter of the chokes 2 and 11 the inflow condition into the inlet throttle 2 improve by appropriately rounding the leading edge, which is particularly advantageous when rail pressures increase. Since the smallest quantity injection becomes more difficult, the higher the rail pressure becomes, the rounding of the leading edge has a positive effect on the small quantity injection. The nozzle shape of the inlet throttle 2 Together with the rounding of the inlet edge, the nozzle needle tip closes quickly and slowly 7 how this is required for optimal combustion conditions.

4 zeigt die Durchflußmenge der Zulaufdrossel 2 in Abhängigkeit der Querschnittsform der Drossel. Wie aus der graphischen Darstellung ersichtlich, ist die Düsenform bei niedrigen Raildrücken nur wenig wirksam, wodurch sich eine steilere Öffnungsflanke ergibt, die wiederum für ein stabiles Öffnen bei niedrigen Drücken erforderlich ist. 4 shows the flow rate of the inlet throttle 2 depending on the cross-sectional shape of the throttle. As can be seen from the graph, the nozzle shape is only slightly effective at low rail pressures, which results in a steeper opening flank, which in turn is required for stable opening at low pressures.

Durch die Variation der Drosselquerschnitte der Zulaufdrossel 2 und der Ablaufdrossel 11 ist es möglich, den Durchfluß durch die Drosseln und die Druckdifferenz über die Drossel so einzustellen, daß bei einer Absenkung des Mindestöffnungsdrucks eine gleichmäßig gute Kleinstmengeneinspritzung über den gesamten Raildruckbereich erzielt wird.By varying the throttle cross-sections of the inlet throttle 2 and the flow restrictor 11 it is possible to adjust the flow through the throttles and the pressure difference across the throttle so that when the minimum opening pressure is reduced, a uniformly good minimum quantity injection is achieved over the entire rail pressure range.

Durch Einstellen eines vorgebbaren Kavitationsumschlagpunktes mit Hilfe der Drosselgeometrie bei der Zulaufdrossel 2 und der Ablaufdrossel 11 ist ein "digitales Ventil" realisierbar, bei dem der Kraftstoffluß durch die Drosseln 2, 11 im Wesentlichen nur von der Drosselgeometrie und insbesondere unabhängig oder vorgebbar abhängig von den variablen Druckverhältnissen im Einspritzventil ist.By setting a predeterminable cavitation change point using the throttle geometry at the inlet throttle 2 and the flow restrictor 11 is a "digital valve" realizable, in which the fuel flow through the throttles 2 . 11 is essentially only dependent on the throttle geometry and, in particular, is independent or predeterminable depending on the variable pressure conditions in the injection valve.

Claims (5)

Einspritzventil für die Einspritzung von Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine, mit einem Servoventil (12) zur Steuerung der Kraftstoffeinspritzung und mit einem Steuerraum (4), der über eine Zulaufdrossel (2) mit einem Kraftstoffzulauf in Verbindung steht und der über eine Ablaufdrossel (11) mit einem drucklosen Kraftstoff-Rücklauf (13) in Verbindung bringbar ist, wobei der im Steuerraum (4) herrschende Druck auf eine bewegliche Düsennadel (6) wirkt, die mit einer Düsennadelspitze (7) in Wirkverbindung steht, die bei der Bewegung der Düsennadel (6) Einspritzlöcher (8) freigibt oder verschließt, wobei das Servoventil (12) von einem Aktor (15) betätigt wird und zwischen einer die Ablaufdrossel (11) mit dem drucklosen Kraftstoff Rücklauf (13) in Verbindung bringenden Offenstellung und einer diese Verbindung versperrenden Schließstellung verstellbar ist, wobei die Geschwindigkeit, mit der die Düsennadel (6) die Einspritzlöcher (8) freigibt oder verschließt über das Verhältnis von Zulaufduchmesser (16) und Ablaufdurchmesser (17) der Zulaufdrossel (2) und/oder der Ablaufdrossel (11) einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulaufdrossel (2) düsenförmig mit einem sich in Durchflussrichtung verringernden Querschnitt ausgebildet ist.Injection valve for injecting fuel into an internal combustion engine, with a servo valve ( 12 ) to control the fuel injection and with a control room ( 4 ) via an inlet throttle ( 2 ) is connected to a fuel inlet and which is connected to an outlet throttle ( 11 ) with an unpressurized fuel return ( 13 ) in connection can be brought, the one in the control room ( 4 ) prevailing pressure on a movable nozzle needle ( 6 ) that works with a nozzle needle tip ( 7 ) is in operative connection, which is caused by the movement of the nozzle needle ( 6 ) Injection holes ( 8th ) releases or closes, the servo valve ( 12 ) from an actuator ( 15 ) is actuated and between one the discharge throttle ( 11 ) with the unpressurized fuel return ( 13 ) connecting position and a closing position blocking this connection is adjustable, the speed at which the nozzle needle ( 6 ) the injection holes ( 8th ) releases or closes via the ratio of the inlet diameter ( 16 ) and drain diameter ( 17 ) the inlet throttle ( 2 ) and / or the outlet throttle ( 11 ) is adjustable, characterized in that the inlet throttle ( 2 ) is nozzle-shaped with a cross section that decreases in the direction of flow. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ablaufdrossel (11) diffusorartig ausgebildet ist.Injection valve according to claim 1, characterized in that the discharge throttle ( 11 ) is designed like a diffuser. Einspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Zulaufdurchmesser (16) zum Ablaufdurchmesser (17) der Zulaufdrossel (2) im Bereich von größer 1,0 bis maximal 1,3 liegt.Injection valve according to claim 1, characterized in that the ratio of inlet diameter ( 16 ) to the outlet diameter ( 17 ) the inlet throttle ( 2 ) is in the range from greater than 1.0 to a maximum of 1.3. Einspritzventil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von Zulaufdurchmesser (16) zum Ablaufdurchmesser (17) der Zulaufdrossel (2) im Bereich von größer als 1,0 bis maximal 1,3 liegt und das Verhältnis von Zulaufdurchmesser (16) zu Ablaufdurchmesser (17) der Ablaufdrossel (11) im Bereich von kleiner als 1,0 bis minimal 0,7 liegt.Injection valve according to claim 2, characterized in that the ratio of inlet diameter ( 16 ) to the outlet diameter ( 17 ) the inlet throttle ( 2 ) is in the range from greater than 1.0 to a maximum of 1.3 and the ratio of the inlet diameter ( 16 ) to outlet diameter ( 17 ) the outlet throttle ( 11 ) is in the range of less than 1.0 to a minimum of 0.7. Einspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaufkante der Zulaufdrossel (2) abgerundet ausgebildet ist.Injection valve according to one of claims 1 to 4, characterized in that the inlet edge of the inlet throttle ( 2 ) is rounded.
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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10015740C2 (en) * 2000-03-29 2003-12-18 Siemens Ag Injection valve for injecting fuel into an internal combustion engine
DE10033428C2 (en) * 2000-07-10 2002-07-11 Bosch Gmbh Robert Pressure controlled injector for injecting fuel
DE10152173A1 (en) * 2001-10-23 2003-04-30 Bosch Gmbh Robert Solenoid valve for controlling an injection valve
DE10254300A1 (en) * 2002-11-21 2004-06-03 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve of a fuel injection device for an internal combustion engine
DE102004037125A1 (en) * 2004-07-30 2006-03-23 Robert Bosch Gmbh Common rail injector
DE102004042352B4 (en) 2004-08-20 2007-08-09 Siemens Ag Fuel injector for an internal combustion engine
DE102004058715B4 (en) * 2004-12-06 2010-08-12 Continental Automotive Gmbh Fuel injector for an internal combustion engine and method for producing a fuel injector
DE102005001005B4 (en) 2005-01-07 2008-11-20 Continental Automotive Gmbh Actuator for actuating a fuel injection valve
DE102005034689B4 (en) 2005-07-25 2007-07-05 Siemens Ag Sealing arrangement of a piezoelectric actuator in a fuel injector
DE102006029966B4 (en) 2006-06-29 2010-04-22 Continental Automotive Gmbh Sealing arrangement of a piezoelectric actuator for a fuel injection valve of an internal combustion engine
DE102007009165A1 (en) * 2007-02-26 2008-08-28 Robert Bosch Gmbh Fuel injector for injecting fuel into combustion chamber of internal-combustion engine, has output choke arranged in area of passage from riser bore into ring chamber, where amount of fuel guided by riser bore flows through choke
ATE523684T1 (en) * 2009-07-23 2011-09-15 Fiat Ricerche FUEL INJECTION DEVICE WITH MEASUREMENT SERVO VALVE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0192241A1 (en) * 1985-02-19 1986-08-27 Nippondenso Co., Ltd. Control valve for controlling fluid passage
EP0228578A1 (en) * 1985-12-02 1987-07-15 Marco Alfredo Ganser Fuel injection device for internal combustion engines
AT2545U1 (en) * 1998-01-27 1998-12-28 Avl List Gmbh FUEL INJECTION SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
US5862793A (en) * 1996-08-16 1999-01-26 Wartsila Diesel International Ltd Oy Injection valve arrangement
DE19813983A1 (en) * 1998-03-28 1999-09-30 Bosch Gmbh Robert Valve for controlling liquids
DE19823937A1 (en) * 1998-05-28 1999-12-02 Siemens Ag Servo valve for injection valve for injecting fuel into IC engine
DE19859537A1 (en) * 1998-12-22 2000-07-06 Bosch Gmbh Robert Fuel injector

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4572433A (en) * 1984-08-20 1986-02-25 General Motors Corporation Electromagnetic unit fuel injector
DE4340305C2 (en) * 1993-11-26 1998-02-19 Daimler Benz Ag Fuel injection nozzle for an internal combustion engine
GB2336627A (en) * 1998-04-24 1999-10-27 Lucas Ind Plc Fuel injector with biassing spring in blind bore in valve needle

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0192241A1 (en) * 1985-02-19 1986-08-27 Nippondenso Co., Ltd. Control valve for controlling fluid passage
EP0228578A1 (en) * 1985-12-02 1987-07-15 Marco Alfredo Ganser Fuel injection device for internal combustion engines
US5862793A (en) * 1996-08-16 1999-01-26 Wartsila Diesel International Ltd Oy Injection valve arrangement
AT2545U1 (en) * 1998-01-27 1998-12-28 Avl List Gmbh FUEL INJECTION SYSTEM FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
DE19813983A1 (en) * 1998-03-28 1999-09-30 Bosch Gmbh Robert Valve for controlling liquids
DE19823937A1 (en) * 1998-05-28 1999-12-02 Siemens Ag Servo valve for injection valve for injecting fuel into IC engine
DE19859537A1 (en) * 1998-12-22 2000-07-06 Bosch Gmbh Robert Fuel injector

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DE10007175C2 (en) 2002-05-29

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