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DE102006042444A1 - Fuel injection valve - Google Patents

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Bodo Dr. Durst
Wolfgang Dr. Kern
Aschraf Abdelfattah
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Stefan Henrici
Florian Preuss
Gottfried Drexler
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Abstract

Kraftstoffeinspritzventil (1), insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (2) mit einer Bohrung (3), durch die Kraftstoff förderbar ist, wobei in der Bohrung (3) ein von einem Stellelement betätigbares Verschlusselement (4) mit einem gehäuseseitigen Verschlusskörper (5), der eine Strömungsabrisskante (6) für eingespritzten Kraftstoff aufweist, angeordnet ist, mit dem bei einer Lageveränderung aus dem Gehäuse (2) heraus die Bohrung (3) gegenüber einer Umgebung (7) des Kraftstoffeinspritzventils (1) öffenbar ist, wobei der Verschlusskörper (5) zumindest im Bereich der Strömungsabrisskante (6) auf der der Umgebung (7) zugewandten Seite eine Rauheit (8) aufweist. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Kraftstoffeinspritzventils wird eine Veränderung der Gemischaufbereitung über die Lebensdauer des Kraftstoffeinspritzventils vermieden.Fuel injection valve (1), in particular for an internal combustion engine, with a housing (2) with a bore (3) through which fuel can be conveyed, wherein in the bore (3) an actuatable by an actuator closure element (4) with a housing-side closure body ( 5), which has a flow-off edge (6) for injected fuel, is arranged, with the case of a change in position from the housing (2) out the bore (3) with respect to an environment (7) of the fuel injection valve (1) can be opened, said Closure body (5) at least in the region of the flow separation edge (6) on the environment (7) facing side has a roughness (8). With the embodiment of the fuel injection valve according to the invention, a change in the mixture preparation over the service life of the fuel injection valve is avoided.

Description

Die Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a fuel injection valve with the features from the preamble of claim 1.

Sie geht von der deutschen Offenlegungsschrift DE 100 12 969 A1 aus. In dieser ist ein Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit einer im Brennraum vorgesehenen Zündkerze beschrieben. Weiter weist der Zylinderkopf eine eine Gehäusestirnseite aufweisende Einspritzdüse auf, die ein über ein Stellglied bewegbares Verschlusselement mit einem Verschlusskörper aufweist. Die Gehäusestirnseite der Einspritzdüse bildet mit dem Verschlusskörper im geschlossenen Zustand eine gemeinsame, plane Oberfläche. Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung wird die Zündsicherheit in jedem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine gewährleistet und eine Veränderung der Kraftstoffstrahlgeometrie durch Verbrennungsrückstände an der Düsenöffnung der Einspritzdüse wird vorweggenommen.It starts from the German publication DE 100 12 969 A1 out. In this, a cylinder head for an internal combustion engine with a combustion chamber provided in the spark plug is described. Furthermore, the cylinder head has an injection nozzle having a housing end face, which has a closure element which can be moved via an actuator and has a closure body. The housing end face of the injection nozzle forms with the closure body in the closed state a common, planar surface. The proposed embodiment, the ignition safety is ensured at each operating point of the internal combustion engine and a change in the fuel jet geometry by combustion residues at the nozzle opening of the injection nozzle is anticipated.

Trotz der vorgeschlagenen Ausgestaltung kann sich bei längerem Betrieb der Brennkraftmaschine im Bereich der Spitze der Einspritzdüse Ruß ablagern, wodurch das Kraftstoffstrahlbild verändert wird.In spite of The proposed embodiment may be at prolonged operation of the internal combustion engine deposit soot in the area of the tip of the injection nozzle, whereby the fuel jet pattern is changed.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Maßnahme aufzuzeigen, die eine Veränderung der Zerstäubung des Kraftstoffes, bzw. des Kraftstoffstrahlbildes über die Zeit vermeidet.task The present invention is a measure to show a Change in the atomization of the fuel, or the fuel jet image over the Time avoids.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.These The object is achieved by the features in the characterizing part of the claim 1 solved.

Durch die vorgeschlagene Ausgestaltung erhält die Spitze des Kraftstoffeinspritzventils ab der Produktion eine Geometrie, wie sie das Kraftstoffeinspritzventil im Stand der Technik erst durch Ablagerungen von Russpartikel an der Spitze über die Laufzeit erhält. Somit weist das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil eine Geometrie auf, die der eines gealterten Kraftstoffeinspritzventils entspricht. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung verändert sich somit die Zerstäubung des Kraftstoffes, bzw. das Kraftstoffstrahlbild und somit die Gemischbildung in der Brennkraftmaschine über die Zeit nicht.By the proposed embodiment receives the tip of the fuel injection valve from production a geometry like the fuel injector in the prior art only by deposits of soot particles over the top the runtime receives. Thus, the fuel injection valve according to the invention a geometry similar to that of an aged fuel injector equivalent. The inventive design thus changes the atomization of the fuel, or the fuel jet pattern and thus the mixture formation in the internal combustion engine over not the time.

Eine weitere Verbesserung wird mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 erzielt.A Further improvement is with the embodiment according to claim 2 scored.

Mit einer Rautiefe Rt gemäß Patentanspruch 3 wird der erfindungsgemäße Effekt erzielt.With a surface roughness R t according to claim 3, the effect according to the invention is achieved.

Die Rauheit kann gemäß Patentanspruch 4 durch beliebige geometrische Oberflächenausformungen erzielt werden.The Roughness can according to claim 4 can be achieved by any geometric Oberflächenausformungen.

In den Größenbereichen gemäß der Patentansprüche 5 und 6 ist der erfindungsgemäße Effekt besonders effektiv.In the size ranges according to the claims 5 and 6, the effect of the invention is particularly effectively.

Gemäß der Patentansprüche 7 und 8 kann die Rauheit entweder durch Materialabtrag oder durch Materialauftrag generiert werden.According to the claims 7 and 8, the roughness can either by material removal or by material order to be generated.

Gemäß Patentanspruch 9 kann die Rauheit durch mechanische oder chemische Bearbeitung erzielt werden.According to claim 9, the roughness can be due to mechanical or chemical processing be achieved.

Auch die Verwendung eines PVD-(Physical Vapor Deposition) oder eines CVD-(Chemical Vapor Deposition) Verfahrens ist gemäß Patentanspruch 10 zur Erzeugung der Rauheit geeignet.Also the use of a PVD (Physical Vapor Deposition) or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method is according to claim 10 suitable for generating the roughness.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in drei Figuren näher erläutert.in the The invention is based on a preferred embodiment closer in three figures explained.

1 zeigt einen Halbschnitt durch ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Kraftstoffeinspritzventil. 1 shows a half section through an inventively designed fuel injection valve.

1a zeigt eine Ausschnittsvergrößerung einer Strömungsabrisskante am Kraftstoffeinspritzventil. 1a shows an enlarged detail of a stall edge on the fuel injection valve.

2 zeigt ein Beispiel zur Bearbeitung eines erfindungsgemäß ausgestalteten Verschlusselementes. 2 shows an example for processing a inventively designed closure element.

In den 1, 1a und 2 gelten für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.In the 1 . 1a and 2 the same reference numbers apply to identical components.

1 zeigt die Spitze eines erfindungsgemäß ausgestalteten Kraftstoffeinspritzventils 1. Dargestellt ist ein Halbschnitt, wobei ein Gehäuse 2 geschnitten und ein Verschlusselement 4 mit einem gehäuseseitigen Verschlusskörper 5 nicht geschnitten dargestellt ist. Die geschnittene Oberfläche des Gehäuses 2 ist schraffiert. Da das Kraftstoffeinspritzventil 1 rotationssymmetrisch aufgebaut ist, ist nur eine Seite längs einer Längsachse 9 abgebildet. Das Verschlusselement 4 ist in einer Bohrung 3 im Gehäuse 2 hubbeweglich angeordnet und von einem nicht dargestellten Stellelement betätigbar. Mit dem Verschlusskörper 5 kann die Bohrung 3 geöffnet und verschlossen wer den. Hierfür weist der Austrittsbereich der Bohrung einen nicht bezifferten rotationssymmetrischen Dichtsitz zwischen dem Gehäuse 2 und dem Verschlusselement 5 auf. 1 shows the tip of a inventively designed fuel injection valve 1 , Shown is a half-section, with a housing 2 cut and a closure element 4 with a housing-side closure body 5 not shown cut. The cut surface of the housing 2 is hatched. As the fuel injector 1 is constructed rotationally symmetrical, is only one side along a longitudinal axis 9 displayed. The closure element 4 is in a hole 3 in the case 2 arranged liftable and actuated by an actuating element, not shown. With the closure body 5 can the hole 3 opened and closed who the. For this purpose, the exit region of the bore has an unnumbered rotationally symmetrical sealing seat between the housing 2 and the closure element 5 on.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein nach außen öffnendes Kraftstoffeinspritzventil 1, d. h. das Verschlusselement 4 wird zum Öffnen der Bohrung 3, zum Abspritzen von Kraftstoff in eine Umgebung 7 von dem Gehäuse 2 abgehoben. Beispielsweise kann es sich hier um ein Piezo-Kraftstoffeinspritzventil handeln. Ein Kraftstoff fließt dann durch einen Ringspalt zwischen dem Verschlusselement 4 und der Bohrung 3 in die Umgebung 7. Für eine verbesserte Gemischaufbereitung weist der Verschlusskörper 5 eine radial außen verlaufende Strömungsabrisskante 6 für den Kraftstoff auf.In the present embodiment, it is an outwardly opening fuel injection valve 1 ie the closure element 4 will open the hole 3 for spraying fuel into an environment 7 from the case 2 lifted. For example, this may be a piezo fuel injection valve. A fuel then flows through an annular gap between the closure element 4 and the hole 3 in the nearby areas 7 , For improved mixture preparation, the closure body 5 a radially outwardly extending stall edge 6 for the fuel.

Erfindungsgemäß weist der Verschlusskörper 5 zumindest im Bereich der Strömungsabrisskante 6 auf der der Umgebung 7 zugewandten Seite eine Rauheit 8 auf. Durch diese Rauheit 8 wird für ein neu produziertes Kraftstoffeinspritzventil 1 die Ablagerung von Ruß in diesem Bereich simuliert. Eine spätere Ablagerung von Russ verändert somit nicht die Gemisch bildenden Eigenschaften des erfindungsgemäß ausgestalteten Kraftstoffeinspritzventils 1.According to the invention, the closure body 5 at least in the area of the stall edge 6 on the environment 7 facing side a roughness 8th on. By this roughness 8th is for a newly produced fuel injector 1 simulates the deposition of soot in this area. A subsequent deposition of soot thus does not change the mixture-forming properties of the inventively designed fuel injection valve 1 ,

1a zeigt eine Ausschnittsvergrößerung der Strömungsabrisskante 6 mit der Rauheit 8. Klar erkennbar ist, dass der der Umgebung 7 zugewandte Bereich um entlang der Strömungsabrisskante 6 die erfindungsgemäße Rauheit 8 aufweist. Die Rauheit 8 weist bevorzugt eine Rautiefe Rt zwischen 0,5 und 200 μm auf. 1a shows an enlarged detail of the stall edge 6 with the roughness 8th , It is clear that the environment 7 facing area around along the stall edge 6 the roughness of the invention 8th having. The roughness 8th preferably has a surface roughness R t between 0.5 and 200 microns.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es auch möglich, dass das Gehäuse 2 im Bereich des Verschlusskörpers 5, ebenfalls auf der der Umgebung 7 zugewandten Seite eine Rauheit 8 aufweist. Die Rauheit 8 kann von Riefen und/oder Dellen und/oder erhabenen Bereichen gebildet sein. Bevorzugt weisen diese Riefen und/oder Dellen und/oder erhabenen Bereiche eine Breite bzw. einen Durchmesser zwischen 0,5 und 100 μm auf. Weiterhin sind die Riefen und/oder Dellen und/oder erhabenen Bereiche bevorzugt maximal 1000 μm voneinander beabstandet. Selbstverständlich können sich die Riefen und/oder Dellen und/oder erhabenen Bereiche auch überschneiden bzw. kreuzen.In a further embodiment, it is also possible that the housing 2 in the area of the closure body 5 , also on the area 7 facing side a roughness 8th having. The roughness 8th may be formed by grooves and / or dents and / or raised areas. These grooves and / or dents and / or raised regions preferably have a width or a diameter of between 0.5 and 100 μm. Furthermore, the grooves and / or dents and / or raised areas are preferably spaced apart by a maximum of 1000 μm. Of course, the grooves and / or dents and / or raised areas may also intersect or intersect.

Die Rauheit 8 kann durch Materialabtrag oder durch Materialauftrag erzeugt werden. Der Materialabtrag kann beispielsweise durch mechanische oder chemische Bearbeitung erzielt werden. Unter mechanischer Bearbeitung wird beispielsweise Schleifen oder Strahlen mit einem Hartstoff verstanden. Unter chemischem Materialabtrag wird beispielsweise das Ätzen der Oberfläche, beispielsweise mit einer Säure verstanden. Im Rahmen einer Materialauftragung kann die Rauheit 8 beispielsweise durch ein PVD (physical vapor deposition) oder ein CVD-Verfahren (chemical vapor deposition) erfolgen.The roughness 8th can be generated by material removal or by material application. The material removal can be achieved for example by mechanical or chemical processing. By mechanical processing is meant, for example, grinding or blasting with a hard material. By chemical material removal is meant, for example, the etching of the surface, for example with an acid. As part of a material application, the roughness 8th for example, by a PVD (physical vapor deposition) or a CVD method (chemical vapor deposition).

In 2 ist ein Verschlusskörper 5 in Richtung der Längsachse 9 dargestellt. Pfeile symbolisieren eine Bearbeitungsrichtung bei der Bearbeitung des Verschlusskörpers 5 zur erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Kraftstoffeinspritzventils 1. Der Bearbeitungsvorgang erfolgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel weitgehend senkrecht zur Strömungsabrisskante 6. Bei weiteren Bearbeitungsvarianten kann die Bearbeitung auch schräg zur Strömungsabrisskante 6 erfolgen.In 2 is a closure body 5 in the direction of the longitudinal axis 9 shown. Arrows symbolize a machining direction in the processing of the closure body 5 for the inventive design of the fuel injection valve 1 , The machining process is carried out in the present embodiment largely perpendicular to the flow separation edge 6 , For further processing variants, the machining can also be oblique to the stall edge 6 respectively.

Mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil 1 kann jeder flüssige Kraftstoff, wie z. B. Benzin oder Diesel oder RME (Rapsmethylester) etc. eingespritzt werden. Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil 1 in Brennkraftmaschinen mit einer Hochdruckeinspritzung des Kraftstoffes direkt in den Brennraum eingesetzt. Selbstverständlich kann es auch in Verbindung mit einer Niederdruckeinspritzung eingesetzt werden.With the fuel injection valve according to the invention 1 can any liquid fuel, such as. As gasoline or diesel or RME (rapeseed methyl ester), etc. are injected. The fuel injection valve according to the invention is preferred 1 used in internal combustion engines with a high-pressure injection of the fuel directly into the combustion chamber. Of course, it can also be used in conjunction with a low-pressure injection.

Zusammengefasst ergeben sich folgende Vorteile:
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die im gealterten Zustand des Kraftstoffeinspritzventils 1 erreichte Spraystruktur schon im Neuzustand erreicht. Die Brennkraftmaschine läuft bereits im Neuzustand aussetzerfrei. Dies hebt die Kundenzufriedenheit und senkt die Gewährleistungskosten. Des Weiteren können in der Produktion größere Toleranzen zugelassen werden. Dies senkt darüber hinaus Produktionskosten.In summary, the following advantages result:
The embodiment of the invention is in the aged state of the fuel injection valve 1 attained achieved spray structure already in new condition. The internal combustion engine is already misfiring when new. This raises customer satisfaction and lowers warranty costs. Furthermore, larger tolerances can be allowed in production. This also reduces production costs.

11
KraftstoffeinspritzventilFuel injection valve
22
Gehäusecasing
33
Bohrungdrilling
44
Verschlusselementclosure element
55
Verschlusskörperclosure body
66
StrömungsabrisskanteFlow separation edge
77
UmgebungSurroundings
88th
Rauheitroughness
99
Längsachselongitudinal axis

Claims (10)

Kraftstoffeinspritzventil (1), insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (2) mit einer Bohrung (3) durch die Kraftstoff förderbar ist, wobei in der Bohrung (3) ein von einem Stellelement betätigbares Verschlusselement (4) mit einem gehäuseseitigen Verschlusskörper (5), der eine Strömungsabrisskante (6) für eingespritzten Kraftstoff aufweiset, angeordnet ist, mit dem bei einer Lageveränderung aus dem Gehäuse (1) heraus die Bohrung (3) gegenüber einer Umgebung (7) des Kraftstoffeinspritzventils (1) öffenbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschlusskörper (5) zumindest im Bereich der Strömungsabrisskante (6) auf der der Umgebung (7) zugewandten Seite eine Rauheit (8) aufweist.Fuel Injector ( 1 ), in particular for an internal combustion engine, with a housing ( 2 ) with a bore ( 3 ) is conveyed by the fuel, wherein in the bore ( 3 ) an actuatable by an actuator closure element ( 4 ) with a housing-side closure body ( 5 ) having a stall edge ( 6 ) for injected fuel, is arranged, with the case of a change in position from the housing ( 1 ) out the hole ( 3 ) against an environment ( 7 ) of the fuel injection valve ( 1 ) is openable, characterized in that the closure body ( 5 ) at least in the region of the stall edge ( 6 ) on the environment ( 7 ) facing side a roughness ( 8th ) having. Kraftstoffeinspritzventil nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) im Bereich des Verschlusskörpers (5) auf der der Umgebung (7) zugewandten Seite eine Rauheit (8) aufweist.Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the housing ( 2 ) in the region of the closure body ( 5 ) on the environment ( 7 ) facing side a roughness ( 8th ) on has. Kraftstoffeinspritzventil nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauheit (8) eine Rautiefe Rt zwischen 0,5 und 200 μm aufweist.Fuel injection valve according to claim 1 or 2, characterized in that the roughness ( 8th ) has a roughness R t between 0.5 and 200 microns. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauheit (8) durch Riefen und/oder Dellen und/oder erhabene Bereiche gebildet ist.Fuel injection valve according to one of the aforementioned claims, characterized in that the roughness ( 8th ) is formed by grooves and / or dents and / or raised areas. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Riefen und/oder Dellen und/oder erhabenen Bereiche eine Breite zwischen 0,5 und 100 μm aufweisen.Fuel injection valve according to one of the aforementioned claims, characterized in that the grooves and / or dents and / or raised areas have a width between 0.5 and 100 microns. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Riefen und/oder Dellen und/oder erhabenen Bereiche maximal 1000 μm voneinander beabstandet sind.Fuel injection valve according to one of the aforementioned claims, characterized in that the grooves and / or dents and / or raised areas maximum 1000 microns spaced apart from each other. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Rauheit (8) durch Materialabtrag erzeugt ist.Fuel injection valve according to one of the aforementioned claims, characterized in that roughness ( 8th ) is produced by material removal. Kraftstoffeinspritzventil nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauheit (8) durch Materialauftrag erzeugt ist.Fuel injection valve according to one of the aforementioned claims, characterized in that the roughness ( 8th ) is produced by material application. Kraftstoffeinspritzventil nach Patentanspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauheit (8) durch mechanische oder chemische Bearbeitung erzeugt ist.Fuel injection valve according to claim 7, characterized in that the roughness ( 8th ) is produced by mechanical or chemical processing. Kraftstoffeinspritzventil nach Patentanspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rauheit (8) durch ein PVD oder ein CVD Verfahren erzeugt ist.Fuel injection valve according to claim 8, characterized in that the roughness ( 8th ) is generated by a PVD or a CVD method.
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