EP3464871B1 - Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

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EP3464871B1
EP3464871B1 EP17715133.9A EP17715133A EP3464871B1 EP 3464871 B1 EP3464871 B1 EP 3464871B1 EP 17715133 A EP17715133 A EP 17715133A EP 3464871 B1 EP3464871 B1 EP 3464871B1
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EP
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fuel injection
valve
injection valve
damping
pressure
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Lars Olems
Thomas Nierychlo
Oezguer Tuerker
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Definitions

  • the invention relates to a fuel injection valve such as is preferably used for injecting fuel directly into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • fuel is fed from a high-pressure accumulator (rail) to the fuel injection valves via a high-pressure line, with the opening and closing of the injection openings of the injector usually being controlled by an actuator, for example a piezo actuator or a magnetic actuator .
  • an actuator for example a piezo actuator or a magnetic actuator .
  • Common rail injectors have the advantage that the injection behavior can be controlled very precisely via the actuator so that complex injection processes that are particularly favorable for combustion can also be implemented. In this way, the injection process can be optimized, which in turn contributes to a reduction in pollutant emissions.
  • the DE 10 2007 025 617 A1 discloses a common rail injector which, in addition to the high pressure bore extending essentially parallel to the injector axis, has a separate vibration damping bore.
  • the vibration damping bore is located here in the injector in the high pressure area and counteracts any pressure vibrations that occur by dampening them through the periodic inflow and outflow of fuel into the vibration damping bore.
  • DE 10 2014 219 199 A1 discloses a cylindrical damping element which is connected, for example, laterally from the outside to the valve clamping element or the nozzle body clamping nut.
  • the invention is based on the object of developing a fuel injection valve, in particular a common rail injector, according to the preamble of claim 1 in such a way that pressure fluctuations within the fuel injection valve are reduced and the injection behavior of the injector is no longer impaired. This enables stable multiple injections to be realized.
  • the fuel injection valve comprises an injector housing in which a high pressure area and a low pressure area are formed.
  • the fuel injection valve has a nozzle needle which interacts with a sealing seat to open and close at least one injection opening.
  • the fuel injection valve has a control valve which Can divert fuel from a control chamber formed in the high pressure area into the low pressure area.
  • a damping element for damping pressure oscillations is arranged in the low pressure area.
  • the injector housing of the fuel injection valve comprises a valve body and a nozzle body, in which valve body a valve piece is arranged.
  • the valve piece comprises a connection in the form of an outlet throttle from the high pressure area into the low pressure area.
  • valve piece is fixed in the valve body with a valve clamping element.
  • damping element is designed as a cylindrical insert which is arranged directly in the low-pressure area between the valve piece and the valve clamping element.
  • Pressure oscillations form vapor-filled cavities in the fuel or dissolve them.
  • the damping element is designed as a membrane delimiting and sealing a damping space.
  • the membrane is preferably made of a metal, preferably in wave form, in order to absorb the pressure oscillations.
  • the membrane can be welded to the damping chamber, for example. However, this weld seam must be applied in such a way that no fuel can penetrate into the damping chamber. Otherwise, the damping function cannot be guaranteed over the entire service life of the fuel injection valve.
  • the damping space is filled with a gas, preferably air.
  • PA polyamide
  • PA foam retains its strength up to temperatures of 210 degrees Celsius and is therefore suitable for use in a fuel injection valve.
  • the control valve of the fuel injection valve which is designed as a solenoid valve, has a solenoid.
  • the control valve comprises an armature bolt and a magnet armature.
  • the magnet armature can be moved via the magnet coil, whereby the opening process of the nozzle needle is initiated by means of pressure changes in the fuel injection valve.
  • valve piece has an end region which faces away from the nozzle needle and is designed as a hollow cylinder, in which the magnet armature is guided.
  • valve piece also has an end region facing the nozzle needle, in which the end region of the nozzle needle facing away from the sealing seat is guided.
  • the nozzle body delimits a high-pressure space which is formed in the high-pressure area and in which the nozzle needle is received.
  • a return spring is arranged in the high-pressure chamber and is supported on the one hand on a shoulder of the nozzle needle and on the other hand on the nozzle body. The return spring acts on the nozzle needle with a force in the direction of the at least one injection opening.
  • Figure 1 shows a fuel injection valve according to the invention with a damping element not according to the invention with an injector housing 1 which comprises a valve body 2 and a nozzle body 3.
  • the control valve 30 comprises an armature bolt 17 and a magnet armature 19.
  • a residual air gap disk 24 is arranged between the magnet armature 19 and the magnet core 16, which prevents the magnet armature 19 from resting directly on the magnet core 16 when the magnet coil 14 is active.
  • a spring 36 is arranged between the magnet armature 19 and the remaining air gap disk 24, which spring acts on the magnet armature 19 with a force counter to the direction of the magnet coil 14.
  • the solenoid 14 and the control valve 30 are also arranged in a low-pressure region 13.
  • a valve piece 18 is arranged in the valve body 2 and is fixed in the valve body 2 with a valve clamping element 20.
  • the valve piece 18 has an end region which faces away from the nozzle body 3 and is designed as a hollow cylinder 26 in which the magnet armature 19 is guided.
  • the end region of the valve piece 18 designed as a hollow cylinder 26 has a drainage channel 22.
  • the valve piece 18 also has a central part 27 in which a further outlet throttle 23 is formed.
  • the low-pressure area 13 is formed in a high-pressure area 29
  • Control room 8 can be connected.
  • the valve body 2 together with the nozzle body 3 comprises a nozzle needle 5 which, for opening and closing at least one injection opening 6, interacts with a sealing seat 11 formed on the nozzle body 3.
  • a high pressure chamber 7 is formed in the nozzle body 3, in which a return spring 9 is arranged. This is supported on the one hand on the nozzle body 3 and on the other hand on a shoulder 10 formed on the nozzle needle 5.
  • the return spring 9 acts on the nozzle needle 5 with a force in the direction of the at least one injection opening 6.
  • the nozzle needle 5 is received in the valve piece 18 with its end section facing away from the sealing seat 11.
  • This is designed as a hollow cylinder with its end region 28 facing the nozzle needle 5.
  • the end region 28 of the valve piece 18 facing the nozzle needle 5 and the end section of the nozzle needle 5 facing away from the sealing seat 11 delimit the control chamber 8.
  • This is connected via an inlet throttle 32 to an inlet channel 12 which can be filled with high-pressure fuel.
  • the high pressure chamber 7 is also connected to the inlet channel 12.
  • the magnet armature 19 moves in the direction of the magnet coil 14.
  • the magnet armature 19 lifts off the sealing seat 33 of the valve piece 18 and thus enables fuel to flow out of the control chamber 8 formed in the high-pressure area 29 via the Discharge throttle 23 in the middle part 27 of the valve piece 18 in the direction of the discharge channel 22 and thus into the low-pressure area 13.
  • the nozzle needle 5 lifts off the sealing seat 11 and releases the at least one injection opening 6 so that fuel can escape from the high-pressure chamber 7 into a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • the magnet armature 19 moves due to the force of the spring 36 in the direction of the valve piece 18 and rests on the sealing seat 33 of the valve piece 18 again, so that no more fuel can flow from the control chamber 8 into the low-pressure area 13. Due to the high pressure fuel flowing through the inlet throttle 32, the pressure in the control chamber 8 rises again, so that the nozzle needle 5 again experiences a force in the direction of the at least one injection opening 6 and closes it again.
  • valve piece 18 in Figure 1 at least one damping element 21 for damping pressure oscillations in the low-pressure region 13.
  • This damping element 21 is in the Figure 1
  • the illustrated embodiment is formed in the end region of the valve piece 18 which is designed as a hollow cylinder 26 and faces away from the nozzle body 3.
  • the damping element 21 is formed from a membrane 25 and a damping space 31.
  • the membrane 25 is preferably, as in Figure 2 shown, made of a wave-shaped (37) metal, which can absorb pressure oscillations generated in the fuel injection valve. Due to the wave shape, the membrane 25 can absorb the pressure oscillations more easily. In principle, other shapes as well as another material, for example plastics, are possible, which ensure good absorption of the pressure vibrations.
  • the damping chamber 31 is filled with a gas, preferably air, and is sealed off by the membrane from the fuel located in the fuel injection valve.
  • the membrane can be attached to the damping chamber 31, for example, by means of a welding process. However, the weld seam must be designed in such a way that no fuel can penetrate into the damping chamber 31.
  • the damping space 31 can also be filled with a PA (polyamide) foam.
  • PA polyamide
  • This closed-cell foam does not allow a medium, for example fuel, to penetrate it.
  • the cushioning properties of the PA foam are thus retained. Due to its high strength up to temperatures of 210 degrees Celsius, it is particularly well suited for use in fuel injection valves.
  • the shape of the damping space 31 can be designed as a bore or a groove in the damping element 21.
  • FIG. 3 shows the fuel injection valve according to the invention with a damping element not according to the invention Figure 1 in an enlarged view in the area of the valve piece 18.
  • the damping element 21 is the same as in FIG Figure 1 in the end region of the valve piece which is designed as a hollow cylinder 26 and faces away from the nozzle body 3.
  • two damping elements 21 are present, so that the second damping element 35 is arranged in the damping space 31 of the first damping element 34 and protrudes with its membrane into the damping space 31 of the first damping element 34. It can thus be ensured that pressure oscillations with a large amplitude, which could not be damped sufficiently by the first damping element 34, are also canceled out.
  • FIG 4 also shows the fuel injection valve according to the invention with a damping element not according to the invention Figure 1 in an enlarged view in the area of the valve piece 18.
  • the damping element 21 is arranged in the middle part 27 of the valve piece 18. In principle, however, it is not necessary to arrange the damping element 21 in the valve piece 18. It can also be arranged in another component in the low-pressure region 13 of the fuel injection valve.
  • the damping element (21) is designed as a cylindrical insert (38) between the valve piece (18) and the valve clamping element (20).
  • the damping element 21 is designed as a cylindrical insert 38, the cylinder jacket forming the damping space 31 and the membrane 25.
  • the insert 38 is, as in FIG Figure 5b shown, fixed between the valve piece 18 and the valve clamping element 20, for example glued or welded.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, wie es vorzugsweise zur Einspritzung von Kraftstoff direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine Verwendung findet.
    • Stand der Technik
  • Bei den heutigen Common-Rail-Injektoren wird Kraftstoff aus einem Hochdruckspeicher (Rail) den Kraftstoffeinspritzventilen über eine Hochdruckleitung zugeführt, wobei das Öffnen und Schließen der Einspritzöffnungen des Injektors in der Regel über einen Aktor, beispielsweise einen Piezo-Aktor oder einen Magnetaktor, gesteuert wird.
  • Common-Rail-Injektoren haben den Vorteil, dass das Einspritzverhalten sehr präzise über den Aktor gesteuert werden kann, sodass auch komplexe, für die Verbrennung besonders günstige Einspritzverläufe realisiert werden können. Somit kann der Einspritzvorgang optimiert werden, was wiederum zu einer Reduzierung von Schadstoffemissionen beiträgt.
  • In Common-Rail-Injektoren treten jedoch durch das periodische Öffnen und Schließen der Einspritzöffnungen Druckschwingungen auf. Diese können die Schaltperformance des Kraftstoffeinspritzventils beeinträchtigen, denn sie führen zu Prellern beim Schließverhalten und damit zu einem Düsensitzverschleiß. Darüber hinaus variiert durch die Preller der zeitliche Abstand der einzelnen Einspritzungen, wodurch die Realisierung von Mehrfacheinspritzungen beeinträchtigt werden kann. Druckschwingungen in Common-Rail Systemen haben daher negative Auswirkungen auf das Betriebsverhalten des gesamten Einspritzsystems der Brennkraftmaschine und reduzieren die Lebensdauer der einzelnen Injektoren.
  • In der DE 10 2007 025 617 A1 wird eine Möglichkeit zur Dämpfung von Druckschwingungen beschrieben. Die DE 10 2007 025 617 A1 offenbart einen Common-Rail-Injektor, welcher neben der sich im Wesentlichen parallel zur Injektorachse erstreckenden Hochdruckbohrung eine separate Schwingungsdämpfungsbohrung aufweist. Die Schwingungsdämpfungsbohrung befindet sich hier im Injektor im Hochdruckbereich und wirkt aufkommenden Druckschwingungen entgegen, indem diese durch das periodische Zu- und Abfließen von Kraftstoff in die Schwingungsdämpfungsbohrung gedämpft werden.
  • DE 10 2014 219 199 A1 offenbart ein zylinderförmiges Dämpfungselement, welches beispielsweise seitlich von außen mit dem Ventilspannelement oder der Düsenkörperspannmutter verbunden wird.
  • DE 10 2008 001 281 A1 offenbart einen Hohlzylinder oberhalb des Ventilstücks, welcher gemeinsam mit dem Ventilstück ein Volumen formt und mit dem Ablaufraum über drosselwirksame Ablaufbohrungen kommuniziert.
    • Vorteile der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Kraftstoffeinspritzventil, insbesondere einen Common-Rail-Injektor, nach dem Oberbegriff des Anspruch 1 auf eine Weise weiterzubilden, dass Druckschwingungen innerhalb des Kraftstoffeinspritzventils reduziert werden und somit das Einspritzverhalten des Injektors nicht mehr beeinträchtigt wird. Dadurch können stabile Mehrfacheinspritzungen realisiert werden.
  • Die Aufgabe wird bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil dadurch gelöst, dass das Kraftstoffeinspritzventil ein Injektorgehäuse umfasst, in welchem ein Hochdruckbereich und ein Niederdruckbereich ausgebildet sind. Außerdem weist das Kraftstoffeinspritzventil eine Düsennadel auf, welche zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung mit einem Dichtsitz zusammenwirkt. Des Weiteren weist das Kraftstoffeinspritzventil ein Steuerventil auf, welches Kraftstoff aus einem in dem Hochdruckbereich ausgebildeten Steuerraum in den Niederdruckbereich absteuern kann. Im Niederdruckbereich ist dabei ein Dämpfungselement zur Dämpfung von Druckschwingungen angeordnet.
  • Darüber hinaus umfasst das Injektorgehäuse des Kraftstoffeinspritzventils einen Ventilkörper und einen Düsenkörper, in welchem Ventilkörper ein Ventilstück angeordnet ist. Dabei umfasst das Ventilstück eine Verbindung in Form einer Ablaufdrossel von dem Hochdruckbereich in den Niederdruckbereich.
  • Das Ventilstück ist mit einem Ventilspannelement in dem Ventilkörper fixiert. Darüber hinaus ist das Dämpfungselement als ein zylinderförmiges Einlegeteil ausgebildet, welches direkt im Niederdruckbereich zwischen dem Ventilstück und dem Ventilspannelement angeordnet ist.
  • Die Dämpfung der Druckschwingungen im Niederdruckbereich führt im Betrieb zu einer verbesserten Kleinstmengenfähigkeit und zu einer reduzierten Rücklaufgegendrucksensibilität, da bei jedem neuen Öffnungsvorgang genau definierte
  • Bedingungen herrschen und Druckschwingungen aus vorangegangenen Einspritzvorgängen bereits abgeklungen sind. Außerdem wird die Tendenz zu einer möglichen akustischen Kavitation verringert, da diese maßgeblich von der Amplitudengröße der Druckschwingungen hervorgerufen wird: Dabei bilden Druckschwingungen dampfgefüllte Hohlräume im Kraftstoff oder lösen diese auf.
  • Bei Verwendung von Magnetaktoren führt der Einsatz des Dämpfungselements außerdem zu einer Reduzierung der Druckschwingungen auf den Magnetanker. Druckschwingungen, welche von der Halteplatte des Magnetankers auf den sich bewegenden Magnetanker reflektiert werden, beeinträchtigen das Einspritzverhalten des Injektors, da es das Magnetsteuerventil kurzzeitig in eine Sitzdrosselung zwingt. Deshalb wird üblicherweise zur Vorbeugung solcher kurzzeitig auftretender Drosselungen ein größerer Magnetankerhub eingestellt. Dies erübrigt sich jedoch bei Verwendung eines Dämpfungselements zur Dämpfung von Druckschwingungen gemäß Anspruch 1 und erlaubt damit schnellere Schaltzeiten.
  • In einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass das Dämpfungselement als eine einen Dämpfungsraum begrenzende und abdichtende Membran ausgebildet ist. Die Membran ist vorzugsweise aus einem Metall, vorzugsweise in Wellenform, hergestellt, um die Druckschwingungen aufzunehmen. Dabei kann die Membran beispielsweise an den Dämpfungsraum angeschweißt werden. Diese Schweißnaht muss jedoch so angebracht werden, dass kein Kraftstoff in den Dämpfungsraum eindringen kann. Andernfalls kann die Dämpfungsfunktion nicht über die gesamte Lebensdauer des Kraftstoffeinspritzventils gewährleistet werden. Der Dämpfungsraum ist dabei mit einem Gas, vorzugsweise Luft, gefüllt. Es ist jedoch auch möglich, alternativ den Dämpfungsraum mit PA (Polyamid)-Schaum oder einem anderen Kunststoffschaum zu füllen. Für Kraftstoff ist es in diesem Fall schwer möglich, in diesen geschlossenporigen Schaum einzudringen und die Dämpfungseigenschaften bleiben erhalten. PA-Schaum behält seine Festigkeit bis zu Temperaturen von 210 Grad Celsius und ist daher für einen Einsatz in einem Kraftstoffeinspritzventil geeignet. Weiterhin weist das als Magnetventil ausgebildete Steuerventil des Kraftstoffeinspritzventils eine Magnetspule auf. Dabei umfasst das Steuerventil einen Ankerbolzen und einen Magnetanker. Somit kann bei Betätigung des Steuerventils über die Magnetspule der Magnetanker bewegt werden, wodurch mittels Druckveränderungen im Kraftstoffeinspritzventil der Öffnungsvorgang der Düsennadel eingeleitet wird.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass das Ventilstück einen der Düsennadel abgewandten als Hohlzylinder ausgebildeten Endbereich aufweist, in dem der Magnetanker geführt ist. Vorteilhafterweise weist das Ventilstück außerdem einen der Düsennadel zugewandten Endbereich auf, in welchem der dichtsitzabgewandte Endbereich der Düsennadel geführt ist.
  • In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorteilhafterweise vorgesehen, dass der Düsenkörper einen im Hochdruckbereich ausgebildeten Hochdruckraum begrenzt, in welchem die Düsennadel aufgenommen ist. In dem Hochdruckraum ist eine Rückstellfeder angeordnet, welche sich einerseits an einem Absatz der Düsennadel und andererseits an dem Düsenkörper abstützt. Die Rückstellfeder beaufschlagt die Düsennadel mit einer Kraft in Richtung der wenigstens einen Einspritzöffnung.
    • Zeichnungen
  • In der Zeichnung ist ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil dargestellt. Es zeigt in
    • Fig. 1
    ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil mit einem nicht erfindungsgemäßen Dämpfungselement im Längsschnitt,
    Fig. 2
    ein erfindungsgemäßes Dämpfungselement im Querschnitt,
    Fig. 3
    ein vergrößerter Ausschnitt des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils mit einem nicht erfindungsgemäßen Dämpfungselement im Bereich des Ventilstücks,
    Fig. 4
    ein vergrößerter Ausschnitt des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils mit einem nicht erfindungsgemäßen Dämpfungselement im Bereich des Ventilstücks,
    Fig. 5a
    ein erfindungsgemäßes als zylinderförmiges Einlegeteil ausgebildetes Dämpfungselement,
    Fig. 5b
    ein vergrößerter Ausschnitt des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils im Bereich des Ventilstücks mit dem als erfindungsgemäßes Einlegeteil ausgebildeten Dämpfungselement.
    Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Figur 1 zeigt ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil mit einem nicht erfindungsgemäßen Dämpfungselement mit einem Injektorgehäuse 1, welcher einen Ventilkörper 2 und einen Düsenkörper 3 umfasst. In dem Ventilkörper 2 ist ein Magnetkern 16 mit einem Magnetankerhalteelement 15 angeordnet, welches eine Magnetspule 14 und ein als Magnetventil ausgebildetes Steuerventil 30 aufweist. Das Steuerventil 30 umfasst dabei einen Ankerbolzen 17 und einen Magnetanker 19. Zwischen dem Magnetanker 19 und dem Magnetkern 16 ist eine Restluftspaltscheibe 24 angeordnet, welche verhindert, dass der Magnetanker 19 bei aktiver Magnetspule 14 direkt an dem Magnetkern 16 anliegt. Zwischen dem Magnetanker 19 und der Restluftspaltscheibe 24 ist eine Feder 36 angeordnet, welche den Magnetanker 19 mit einer Kraft entgegen der Richtung der Magnetspule 14 beaufschlagt. Die Magnetspule 14 und das Steuerventil 30 sind außerdem in einem Niederdruckbereich 13 angeordnet. Weiterhin ist in dem Ventilkörper 2 ein Ventilstück 18 angeordnet, welches mit einem Ventilspannelement 20 im Ventilkörper 2 fixiert ist. Das Ventilstück 18 weist einen dem Düsenkörper 3 abgewandten, als Hohlzylinder 26 ausgebildeten Endbereich auf, in dem der Magnetanker 19 geführt ist. Der als Hohlzylinder 26 ausgebildete Endbereich des Ventilstücks 18 weist einen Ablaufkanal 22 auf. Bei inaktiver Magnetspule 14 sitzt der Magnetanker 19 an einem Dichtsitz 33 auf, welcher an dem Ventilstück 18 ausgebildet ist. Das Ventilstück 18 weist zudem einen Mittelteil 27 auf, in welchem eine weitere Ablaufdrossel 23 ausgebildet ist. Dadurch ist der Niederdruckbereich 13 mit einem in einem Hochdruckbereich 29 ausgebildeten Steuerraum 8 verbindbar. Des Weiteren umfasst der Ventilkörper 2 zusammen mit dem Düsenkörper 3 eine Düsennadel 5, welche zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung 6 mit einem an dem Düsenkörper 3 ausgebildeten Dichtsitz 11 zusammenwirkt. Dabei ist in dem Düsenkörper 3 ein Hochdruckraum 7 ausgebildet, in welchem eine Rückstellfeder 9 angeordnet ist. Diese stützt sich einerseits an dem Düsenkörper 3 und andererseits an einem an der Düsennadel 5 ausgebildeten Absatz 10 ab. Dabei beaufschlagt die Rückstellfeder 9 die Düsennadel 5 mit einer Kraft in Richtung der wenigstens einen Einspritzöffnung 6. Die Düsennadel 5 ist mit ihrem dem Dichtsitz 11 abgewandten Endabschnitt in dem Ventilstück 18 aufgenommen. Dieses ist mit seinem der Düsennadel 5 zugewandten Endbereich 28 als Hohlzylinder ausgebildet. Dabei begrenzen der der Düsennadel 5 zugewandte Endbereich 28 des Ventilstücks 18 und der dem Dichtsitz 11 abgewandte Endabschnitt der Düsennadel 5 den Steuerraum 8. Dieser ist über eine Zulaufdrossel 32 mit einem Zulaufkanal 12 verbunden, welcher mit unter Hochdruck stehendem Kraftstoff befüllbar ist. Ebenso ist der Hochdruckraum 7 mit dem Zulaufkanal 12 verbunden.
  • Bei Betätigung des Steuerventils 30 mittels des Magnetaktors 14 bewegt sich der Magnetanker 19 in Richtung der Magnetspule 14. Dabei hebt der Magnetanker 19 von dem Dichtsitz 33 des Ventilstücks 18 ab und ermöglicht so einen Abfluss von Kraftstoff aus dem im Hochdruckbereich 29 ausgebildeten Steuerraum 8 über die Ablaufdrossel 23 im Mittelteil 27 des Ventilstücks 18 in Richtung des Ablaufkanals 22 und damit in den Niederdruckbereich 13. Aufgrund des daraus entstehenden unterschiedlichen Druckverhältnisses im Steuerraum 8 und im Hochdruckraum 7 hebt die Düsennadel 5 vom Dichtsitz 11 ab und gibt die wenigstens eine Einspritzöffnung 6 frei, sodass Kraftstoff aus dem Hochdruckraum 7 in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine austreten kann. Wird die Magnetspule 14 abgeschaltet, bewegt sich der Magnetanker 19 aufgrund der Kraft der Feder 36 in Richtung des Ventilstücks 18 und sitzt wieder auf dem Dichtsitz 33 des Ventilstücks 18 auf, sodass kein Kraftstoff mehr aus dem Steuerraum 8 in den Niederdruckbereich 13 fließen kann. Durch den über die Zulaufdrossel 32 nachfließenden unter Hochdruck stehenden Kraftstoff steigt der Druck im Steuerraum 8 wieder an, sodass die Düsennadel 5 wieder eine Kraft in Richtung der wenigstens einen Einspritzöffnung 6 erfährt und diese wieder verschließt.
  • Während des Betriebs des Kraftstoffeinspritzventils, beispielsweise durch die Bewegung des Magnetankers 19, entstehen Druckschwingungen im Niederdruckbereich, welche großen Einfluss auf die Schaltperformance des Kraftstoffeinspritzventils nehmen. Daher weist das Ventilstück 18 in Figur 1 mindestens ein Dämpfungselement 21 zum Dämpfen von Druckschwingungen im Niederdruckbereich 13 auf. Dieses Dämpfungselement 21 ist in dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel in dem als Hohlzylinder 26 ausgebildeten dem Düsenkörper 3 abgewandten Endbereich des Ventilstücks 18 ausgebildet.
  • Das Dämpfungselement 21 ist aus einer Membran 25 und einem Dämpfungsraum 31 gebildet. Die Membran 25 ist dabei vorzugsweise, wie in Figur 2 gezeigt, aus einem wellenförmigen (37) Metall hergestellt, welches im Kraftstoffeinspritzventil entstandene Druckschwingungen aufnehmen kann. Durch die Wellenform kann die Membran 25 die Druckschwingungen leichter aufnehmen. Prinzipiell sind auch andere Formen sowie ein anderes Material, beispielsweise Kunststoffe, möglich, welche eine gute Aufnahme der Druckschwingungen gewährleisten. Der Dämpfungsraum 31 ist mit einem Gas, vorzugsweise Luft, gefüllt und wird von der Membran dichtend von dem im Kraftstoffeinspritzventil befindlichen Kraftstoff abgeschirmt. Dabei kann die Membran beispielsweise über einen Schweißvorgang an den Dämpfungsraum 31 angebracht werden. Die Schweißnaht muss jedoch so ausgebildet werden, dass kein Kraftstoff in den Dämpfungsraum 31 eindringen kann. Andernfalls werden die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungselements 21 verringert oder gar zerstört. Alternativ kann der Dämpfungsraum 31 auch mit einem PA (Polyamid)-Schaum gefüllt werden. Dieser geschlossenporige Schaum ermöglicht es einem Medium, beispielsweise Kraftstoff, nicht, diesen zu durchdringen. Somit bleiben die Dämpfungseigenschaften des PA-Schaums erhalten. Aufgrund seiner hohen Festigkeit bis zu Temperaturen von 210 Grad Celsius eignet er sich besonders gut für den Einsatz in Kraftstoffeinspritzventilen. Neben Festkörpern oder Gasen ist es auch denkbar, den Dämpfungsraum 31 mit einer Flüssigkeit zu füllen. Dabei zeichnen sich Flüssigkeiten mit besonders guten Dämpfungseigenschaften in dem Frequenzbereich der Druckschwingungen aus. Die Form des Dämpfungsraums 31 kann als eine Bohrung oder eine Nut in dem Dämpfungselement 21 ausgebildet sein.
  • Figur 3 zeigt das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit einem nicht erfindungsgemäßen Dämpfungselement aus Figur 1 in vergrößerter Darstellung im Bereich des Ventilstücks 18. Das Dämpfungselement 21 ist ebenso wie in Figur 1 in dem als Hohlzylinder 26 ausgebildeten dem Düsenkörper 3 abgewandten Endbereich des Ventilstücks ausgebildet. In diesem Ausführungsbeispiel sind jedoch zwei Dämpfungselemente 21 vorhanden, sodass im Dämpfungsraum 31 des ersten Dämpfungselements 34 das zweite Dämpfungselement 35 angeordnet ist und mit ihrer Membran in den Dämpfungsraum 31 des ersten Dämpfungselements 34 hineinragt. So kann sichergestellt werden, dass auch Druckschwingungen mit großer Amplitude ausgelöscht werden, welche durch das erste Dämpfungselement 34 nicht stark genug abgedämpft werden konnten.
  • Figur 4 zeigt ebenfalls das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit einem nicht erfindungsgemäßen Dämpfungselement aus Figur 1 in vergrößerter Darstellung im Bereich des Ventilstücks 18. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Dämpfungselement 21 in dem Mittelteil 27 des Ventilstücks 18 angeordnet. Prinzipiell ist es jedoch nicht notwendig, das Dämpfungselement 21 im Ventilstück 18 anzuordnen. Es kann auch in einem anderen Bauelement im Niederdruckbereich 13 des Kraftstoffeinspritzventils angeordnet sein. Erfindungsgemäß ist das Dämpfungselement (21) als zylinderförmiges Einlegeteil (38) zwischen dem Ventilstück (18) und dem Ventilspannelement (20) ausgebildet.
  • In der Figur 5a ist das erfindungsgemäße Dämpfungselement 21 gezeigt. Dabei ist das Dämpfungselement 21 als ein zylinderförmiges Einlegeteil 38 ausgebildet, wobei der Zylindermantel den Dämpfungsraum 31 und die Membran 25 bildet. Dabei ist das Einlegeteil 38, wie in Figur 5b gezeigt, zwischen dem Ventilstück 18 und dem Ventilspannelement 20 fixiert, beispielsweise geklebt oder geschweißt.

Claims (12)

  1. Kraftstoffeinspritzventil mit einem Injektorgehäuse (1), in welchem ein Hochdruckbereich (29) und ein Niederdruckbereich (13) ausgebildet ist, wobei das Kraftstoffeinspritzventil eine Düsennadel (5), welche zum Öffnen und Schließen wenigstens einer Einspritzöffnung (6) mit einem Dichtsitz (11) zusammenwirkt, und ein Steuerventil (30) aufweist, welches Steuerventil (30) Kraftstoff aus einem in dem Hochdruckbereich (29) ausgebildeten Steuerraum (8) in den Niederdruckbereich (13) absteuern kann, wobei im Niederdruckbereich (13) ein Dämpfungselement (21) zur Dämpfung von Druckschwingungen angeordnet ist, wobei das Injektorgehäuse (1) einen Ventilkörper (2) und einen Düsenkörper (3) umfasst, in welchem Ventilkörper (2) ein Ventilstück (18) angeordnet ist, wobei das Ventilstück (18) eine Verbindung in Form einer Ablaufdrossel (23) von dem Hochdruckbereich (29) in den Niederdruckbereich (13) umfasst, wobei das Ventilstück (18) mit einem Ventilspannelement (20) in dem Ventilkörper (2) fixiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Dämpfungselement (21) zum Dämpfen von Druckschwingungen als ein zylinderförmiges Einlegeteil (38) zwischen dem Ventilstück (18) und dem Ventilspannelement (20) ausgebildet ist.
  2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Dämpfungselement (21) als eine einen Dämpfungsraum (31) begrenzende und abdichtende Membran (25) ausgebildet ist.
  3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Membran (25) aus einem Metall, vorzugsweise in Wellenform, hergestellt ist.
  4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Dämpfungsraum (31) mit einem Gas, vorzugsweise Luft, gefüllt ist.
  5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Dämpfungsraum (31) mit einem geschlossenporigen PA (Polyamid)-Schaum gefüllt ist.
  6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das als Magnetventil ausgebildete Steuerventil (30) eine Magnetspule (14) aufweist.
  7. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Steuerventil (30) einen Ankerbolzen (17) und einen Magnetanker (19) umfasst.
  8. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Ventilstück (18) einen der Düsennadel (5) abgewandten als Hohlzylinder (26) ausgebildeten Endbereich aufweist, in dem der Magnetanker (19) geführt ist.
  9. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Ventilstück (18) einen der Düsennadel (5) zugewandten Endbereich (28) aufweist, in welchem der dichtsitzabgewandte Endbereich der Düsennadel (5) geführt ist.
  10. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Düsenkörper (3) einen im Hochdruckbereich (29) ausgebildeten Hochdruckraum (7) begrenzt, in welchem die Düsennadel (5) aufgenommen ist.
  11. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass in dem Hochdruckraum (7) eine Rückstellfeder (9) angeordnet ist, welche sich einerseits an einem Absatz (10) der Düsennadel (5) und andererseits an dem Düsenkörper (3) abstützt.
  12. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 11,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Rückstellfeder (9) die Düsennadel (5) in Richtung der wenigstens einen Einspritzöffnung (6) kraftbeaufschlagt.
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