DE102011081084A1 - Fuel injection valve for injecting fuel in combustion chamber of internal combustion engine, has housing part with injection opening in form of radial extending bore, where valve closure element is formed in spherical shape - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injection valve for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine having the features of the preamble of
Stand der TechnikState of the art
Herkömmliche Kraftstoffeinspritzventile weisen ein hubbewegliches Einspritzventilglied auf, über dessen Hubbewegung wenigstens eine Einspritzöffnung freigebbar und verschließbar ist. Die Hubbewegung des Einspritzventilgliedes wird in der Regel mittels eines Aktors bewirkt, welcher eine Kraft in axialer Richtung auf das Einspritzventilglied ausübt. Derartige Einspritzventile weisen jedoch den Nachteil auf, dass eine Desachsierung des Einspritzventilgliedes zu einem asymmetrischen Spritzbild führen kann.Conventional fuel injection valves have a liftable injection valve member, via the lifting movement of which at least one injection opening can be opened and closed. The lifting movement of the injection valve member is usually effected by means of an actuator which exerts a force in the axial direction of the injection valve member. However, such injection valves have the disadvantage that a desalination of the injection valve member can lead to an asymmetric spray pattern.
Aus der Druckschrift
Aus der
Ausgehend von dem vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde ein Kraftstoffeinspritzventil anzugeben, das hohe Einspritzdrücke ermöglicht und zugleich einen geringen Energiebedarf hat.Based on the above-mentioned prior art, the present invention has the object to provide a fuel injection valve, which allows high injection pressures and at the same time has a low energy consumption.
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Kraftstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The object is achieved by a fuel injection valve having the features of
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das vorgeschlagene Kraftstoffeinspritzventil umfasst ein Gehäuseteil mit wenigstens einer Einspritzöffnung in Form einer im Wesentlichen radial verlaufenden Bohrung sowie wenigstens einem beweglichen Ventilschließelement zum Freigeben und Verschließen der wenigstens einen Einspritzöffnung, ferner umfasst das Kraftstoffeinspritzventil ein drehbar gelagertes Betätigungselement, das vorzugsweise mittels eines Magnetaktors in eine Drehbewegung versetzbar ist. Erfindungsgemäß ist das Ventilschließelement kugelförmig ausgebildet und die als Bohrung ausgebildete Einspritzöffnung dient als Ventilsitz für das Ventilschließelement. Aufgrund der Kugelform des Ventilschließelementes ist eine Desachsierung, welche bei Verwendung einer herkömmlichen Düsennadel als Ventilschließelement zu einem asymmetrischen Spritzbild führen kann, ausgeschlossen. Dadurch, dass das kugelförmige Ventilschließelement im Vergleich zu einer Düsennadel nur ein geringes Gewicht aufweist, kann die Bewegung des Ventilschließelementes mittels deutlich geringerer Kräfte bewirkt werden. Durch kleine bewegte Massen wird zudem der Verschleiß gering gehalten, so dass das Einspritzventil eine hohe Haltbarkeit aufweist. Hinzu kommt, dass die wenigstens eine als Ventilsitz dienende Einspritzöffnung einen deutlich geringeren Strömungsquerschnitt als der Düsennadelsitz einer herkömmlichen axial beweglichen Düsennadel besitzt, wodurch die Kräfteanforderungen weiter sinken. Dies ist selbst dann der Fall, wenn das Einspritzventil mehrere, beispielsweise acht, Einspritzöffnungen aufweist. Aufgrund der geringen Kräfteanforderungen verlangt die Ansteuerung des Magnetaktors zudem nur einen geringen Energieaufwand. Zugleich wird ein schnell schaltendes Einspritzventil geschaffen.The proposed fuel injection valve comprises a housing part with at least one injection opening in the form of a substantially radially extending bore and at least one movable valve closing element for releasing and closing the at least one injection opening, further comprising the fuel injection valve rotatably mounted actuating element, preferably by means of a magnetic actuator displaceable in a rotational movement is. According to the invention, the valve closing element is spherical and the injection opening designed as a bore serves as a valve seat for the valve closing element. Due to the spherical shape of the valve closure element is a desalination, which can lead to an asymmetric spray pattern when using a conventional nozzle needle as a valve closing element excluded. Due to the fact that the spherical valve closing element has only a low weight compared to a nozzle needle, the movement of the valve closing element can be effected by means of significantly lower forces. By small moving masses also the wear is kept low, so that the injection valve has a high durability. In addition, the at least one injection opening serving as a valve seat has a significantly smaller flow cross-section than the nozzle needle seat of a conventional axially movable nozzle needle, as a result of which the force requirements continue to drop. This is the case even if the injection valve has several, for example eight, injection openings. Due to the low force requirements, the control of the magnetic actuator also requires only a small amount of energy. At the same time, a fast-switching injection valve is created.
Bevorzugt umfasst das drehbar gelagerte Betätigungselement einen zylinderförmigen oder konischen Abschnitt als Lauffläche für das wenigstens eine kugelförmige Ventilschließelement, wobei die Lauffläche Erhebungen und Absenkungen aufweist. Die Erhebungen bewirken, dass das auf der Lauffläche abrollende kugelförmige Ventilschließelement im Wesentlichen nach radial außen gegen den Ventilsitz bewegt wird. Die Absenkungen dagegen ermöglichen die Freigabe der Einspritzöffnung. Preferably, the rotatably mounted actuating element comprises a cylindrical or conical section as a running surface for the at least one spherical valve closing element, wherein the running surface has elevations and depressions. The elevations cause the rolling on the tread spherical valve closing element is moved substantially radially outward against the valve seat. The reductions, however, allow the release of the injection port.
Die Verwendung eines drehbar gelagerten Betätigungselementes ermöglicht den Einsatz eines Azimutal-Magnetaktors, wie er aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt ist. Da ein solcher Magnetaktor ein hohes Drehmoment erzeugt, kann auf diese Weise der Forderung nach einem erhöhten Einspritzdruck Rechnung getragen werden.The use of a rotatably mounted actuating element allows the use of an azimuthal magnetic actuator, as it is known from the aforementioned prior art. Since such a magnetic actuator generates a high torque, the requirement for an increased injection pressure can be taken into account in this way.
Weiterhin bevorzugt – entsprechend der Ausbildung der Lauffläche des Betätigungselementes – ist die wenigstens eine Einspritzöffnung in einem zylinderförmigen oder konischen Abschnitt des Gehäuseteils ausgebildet. Dadurch ist ein dichtes Andrücken des kugelförmigen Ventilschließelementes an den Ventilsitz mittels der an der Lauffläche vorgesehenen Erhebungen gewährleistet.Further preferred - according to the design of the tread of the actuating element - the at least one injection opening is formed in a cylindrical or conical section of the housing part. As a result, a tight pressing of the spherical valve closing element is ensured to the valve seat by means provided on the tread surveys.
Vorteilhafterweise sind mehrere Einspritzöffnungen über den Umfang des Gehäuseteils gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei die Zahl der Ventilschließelemente der Zahl der Einspritzöffnungen entspricht. Jeder Einspritzöffnung ist somit ein eigenes kugelförmiges Ventilschließelement zugeordnet, das mittels des drehbar gelagerten Betätigungselementes im Wesentlichen nach radial außen in Richtung der als Ventilsitz dienenden Einspritzöffnung bewegbar ist. Des Weiteren ist die Zahl der Erhebungen und Absenkungen der Lauffläche des drehbar gelagerten Ventilschließelementes an die Zahl der kugelförmigen Ventilschließelemente bzw. die Zahl der Einspritzöffnungen angepasst, so dass alle Ventilschließelemente gleichzeitig gegen den jeweiligen Ventilsitz gedrückt bzw. die Einspritzöffnungen zur gleichen Zeit freigegeben werden. Dies gewährleistet ein gleichmäßiges Einspritzbild. Die Zahl der Einspritzöffnungen kann beispielsweise acht betragen. Darüber hinaus sind auch mehr oder weniger Einspritzöffnungen realisierbar.Advantageously, a plurality of injection openings are arranged distributed uniformly over the circumference of the housing part, wherein the number of valve closing elements corresponds to the number of injection openings. Each injection port is thus associated with its own spherical valve closing element, which is movable by means of the rotatably mounted actuating element substantially radially outward in the direction of the injection opening serving as a valve seat. Furthermore, the number of elevations and depressions of the running surface of the rotatably mounted valve closing element is adapted to the number of spherical valve closing elements or the number of injection openings, so that all the valve closing elements are simultaneously pressed against the respective valve seat or the injection openings are released at the same time. This ensures a uniform injection pattern. The number of injection openings can be, for example, eight. In addition, more or fewer injection ports can be realized.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das wenigstens eine kugelförmige Ventilschließelement über ein Federelement gegen das drehbar gelagerte Betätigungselement im Wesentlichen radial vorgespannt ist. Das Federelement bewirkt eine Bewegung des kugelförmigen Ventilschließelementes im Wesentlichen nach radial innen, wenn auf eine Erhebung eine Absenkung der Lauffläche des Betätigungselementes folgt.Furthermore, it is proposed that the at least one spherical valve closure element is biased substantially radially via a spring element against the rotatably mounted actuating element. The spring element causes a movement of the spherical valve closing element substantially radially inward, when a rise follows a lowering of the running surface of the actuating element.
Vorzugsweise ist das Federelement käfigartig ausgebildet und/oder zumindest teilweise elastisch verformbar. Die käfigartige Ausbildung nach Art des Käfigs eines Wälzlagers ermöglicht eine Führung des kugelförmigen Ventilschließelementes unter Beibehaltung einer größtmöglichen Beweglichkeit des kugelförmigen Ventilschließelementes. Das heißt, dass die Kugel über das Federelement sicher nach radial innen geführt wird. Die zumindest teilweise elastische Ausbildung des Federelementes gewährleistet eine Vorspannung des Ventilschließelementes in Richtung des drehbar gelagerten Betätigungselementes, so dass die Anlage des kugelförmigen Ventilschließelementes an der Lauffläche des Betätigungselementes sowohl im Bereich der Erhebungen, als auch im Bereich der Absenkungen sichergestellt ist.Preferably, the spring element is cage-like and / or at least partially elastically deformable. The cage-like design of the type of cage of a rolling bearing allows guidance of the spherical valve closing element while maintaining the greatest possible mobility of the spherical valve closing element. This means that the ball is safely guided over the spring element radially inward. The at least partially elastic design of the spring element ensures a bias of the valve closing element in the direction of the rotatably mounted actuating element, so that the abutment of the spherical valve closing element on the running surface of the actuating element is ensured both in the region of the elevations, as well as in the region of the subsidence.
Zur Aufnahme des Ventilschließelementes umfasst das Federelement vorzugsweise wenigstens eine loch- oder schalenartige Aufnahme. Die loch- oder schalenartige Aufnahme sollte sich vorzugsweise ringförmig an das kugelförmige Ventilschließelement anlegen. Bei Ausbildung einer Aufnahmeschale ist diese vorzugsweise sphärisch geformt und der Kugelform des Ventilschließelementes angepasst.For receiving the valve closing element, the spring element preferably comprises at least one hole or dish-like receptacle. The hole or dish-like receptacle should preferably invest in an annular manner on the spherical valve closure element. When forming a receiving tray, this is preferably spherically shaped and adapted to the spherical shape of the valve closing element.
Ferner kann das Federelement gliedartige Einzelelemente umfassen. An seinen Enden weist ein solches gliedartiges Einzelelement vorzugsweise jeweils eine schalenartige Aufnahme zur Aufnahme eines kugelförmigen Ventilschließelementes auf. An einem kugelförmigen Ventilschließelement liegen dann vorzugsweise zwei schalenartige Aufnahmen der das Ventilschließelement einfassenden gliedartigen Einzelelemente an.Furthermore, the spring element may comprise member-like individual elements. At its ends, such a limb-like single element preferably has in each case a shell-like receptacle for receiving a spherical valve closing element. On a spherical valve closing element then preferably two shell-like receptacles of the valve-closing member enclosing member-like individual elements.
Alternativ kann das Federelement auch als elastisches Band ausgebildet sein. Die Aufnahme für das kugelförmige Ventilschließelement ist dann vorzugsweise lochartig ausgebildet.Alternatively, the spring element can also be designed as an elastic band. The receptacle for the spherical valve closing element is then preferably formed like a hole.
Vorteilhafterweise ist das Federelement gegen Verdrehen gegenüber dem Gehäuseteil gesichert. Auf diese Weise ist eine optimale Ausrichtung des kugelförmigen Ventilschließelementes in Bezug auf den Ventilsitz dauerhaft sichergestellt.Advantageously, the spring element is secured against rotation relative to the housing part. In this way, an optimal alignment of the spherical valve closing element with respect to the valve seat is permanently ensured.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen: Preferred embodiments of the invention are explained below with reference to the accompanying drawings. These show:
Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description of the drawings
Den
Das Federelement
Der Durchmesser der Einspritzöffnungen
Das Gewicht eines kugelförmigen Ventilschließelementes
Eine schematische Ansicht des zylinderförmigen Abschnitts
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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EP2930344A1 (en) * | 2014-04-10 | 2015-10-14 | Robert Bosch Gmbh | Fuel injector |
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DE102008001823A1 (en) | 2008-05-16 | 2009-11-19 | Robert Bosch Gmbh | Azimuthal magnetic actuator |
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R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |