DE19724091A1

DE19724091A1 - Valve

Info

Publication number: DE19724091A1
Application number: DE19724091A
Authority: DE
Inventors: Ferdinand Reiter
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-06-07
Filing date: 1997-06-07
Publication date: 1998-12-10
Also published as: WO1998057058A1; AU6917698A; CN1228138A; KR20000068066A; EP0917622A1; JP2000517023A; BR9806041A

Abstract

In existing valves with a spherical valve closing body and a spherical valve seat surface, the valve closing body is located in a contact circle on the valve seat surface. One possible danger is that the valve closing body no longer seals the valve seat surface after a given operating time of the valve, thereby causing the fluid leakage. The inventive valve seeks to improve the sealing capability of the valve. A recess (40) in the valve seat surface (29) forms a first circular edge (41) and a second circular edge (42). When the valve is closed, the spherical closing body (7) is placed on both circular edges (41, 42), thereby improving the sealing ability of the valve. The inventive valve is particularly useful in fuel injection valves for externally ignited mixture compressing internal combustion engines.

Description

State of the art

Die Erfindung geht aus von einem Ventil, insbesondere einem Brennstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen, nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Brennstoffeinspritzventil bekannt (DE 42 21 185 A1) bei dem ein kugelförmiger Ventilschließkörper mit einer kegelförmigen Ventilsitzfläche zusammenwirkt und bei geschlossenem Ventil an einem Berührkreis der Ventilsitzfläche dichtend anliegt. Aufgrund der Oberflächenrauhigkeit von Ventilschließkörper und Ventilsitzfläche bzw. von Beschädigungen deren Oberflächen aufgrund von im Brennstoff mitgeführten Partikeln besteht jedoch die Gefahr, daß trotz des Anliegens des Ventilschließkörpers an der Ventilsitzfläche in unerwünschter Weise eine gewisse Brennstoffmenge aus dem Ventil austritt.The invention is based on a valve, in particular one Fuel injection valve for internal combustion engines, according to the Genus of the main claim. It's already a Fuel injector known (DE 42 21 185 A1) in the a spherical valve closing body with a conical valve seat surface cooperates and at closed valve on a contact circuit of the Valve seat surface lies tight. Due to the Surface roughness of valve closing body and Valve seat surface or damage to its surfaces due to particles carried in the fuel however, the danger that, despite the concern of the Valve closing body on the valve seat surface in unwanted amount of fuel from the Valve emerges.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Ventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß im geschlossenen Zustand des Ventiles die Dichtheit verbessert wird sowie die Dauerlaufstabilität erhöht wird und sich die Anzugszeiten über die Betriebsdauer in einem kleineren Maße verändern. Die Verbesserung der Dichtheit des Ventiles im geschlossenen Zustand ergibt sich dadurch, daß das zwischen dem Inneren und dem Äußeren des Ventiles herrschende Druckgefälle an zwei Drosselstellen nacheinander abgebaut wird, nämlich am ersten Kreisrand zwischen dem Inneren des Ventiles und der Vertiefung sowie an dem zweiten Kreisrand, nämlich zwischen der Vertiefung und dem Äußeren des Ventiles, so daß für einen Leckstrom am ersten Kreisrand und am zweiten Kreisrand jeweils ein geringeres Druckgefälle zur Verfügung steht als bei dem bekannten Ventil nach dem Stand der Technik. Außerdem übt beim Aufsetzen des Ventilschließkörpers auf die beiden Kreisränder das in der Vertiefung eingeschlossene Flüssigkeitspolster eine dämpfende Wirkung auf den Ventilschließkörper aus, so daß es zu einer geringeren Verformung der Kreisränder während des Dauerbetriebes des Ventiles kommt, wodurch sich ebenfalls das sogenannte "hydraulische Kleben" auch bei längerer Betriebszeit kaum verstärkt, wodurch sich auch keine Erhöhung der erforderlichen Kraft zum Abheben des Ventilschließkörpers von der Ventilsitzfläche ergibt und damit gleichbleibende Anzugszeiten bei der Ventilöffnung erhalten bleiben.The valve according to the invention with the characteristic In contrast, features of the main claim have the advantage that in the closed state of the valve the tightness is improved and the endurance stability is increased and the tightening times over the operating time in one change smaller dimensions. Improving the tightness of the Valves in the closed state result from the fact that that between the inside and the outside of the valve prevailing pressure drop at two throttle points in succession is degraded, namely on the first edge of the circle between the Inside the valve and the recess as well as on the second Circular border, namely between the depression and the exterior of the valve so that for a leakage current at the first edge of the circle and a lower pressure drop at the second circle edge is available than in the known valve after State of the art. Also exercises when putting on the Valve closing body on the two circular edges in the Well enclosed liquid cushion one damping effect on the valve closing body, so that it to a smaller deformation of the circular edges during the Continuous operation of the valve comes, which also the so-called "hydraulic gluing" even with longer ones Operating time hardly increased, which also means none Increase the force required to lift the Valve closing body from the valve seat surface and thus constant tightening times when opening the valve remain.

Durch die in dem Unteranspruch aufgeführte Maßnahme ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung des im Hauptanspruch angegebenen Ventils möglich. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß ein dichtes Anliegen des Ventilschließkörpers an beiden Kreisrändern gewährleistet ist.The measure specified in the subclaim is a advantageous training and improvement of im Main claim specified valve possible. This gives the advantage that a close concern of the Valve closing body guaranteed on both circular edges is.

drawing

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 ein erfindungsgemäß ausgestaltetes Ventil in Teildarstellung, Fig. 2 eine Teildarstellung des Ventiles nach Fig. 1 in geändertem Maßstab.An embodiment of the invention is shown in simplified form in the drawing and explained in more detail in the following description. In the drawings Fig. 1 is a valve designed according to the invention, in partial view, Fig. 2 is a partial view of the valve of FIG. 1 in a different scale.

Description of the embodiment

In der Fig. 1 ist ein Beispiel für ein Ventil anhand eines sonst bereits bekannten Brennstoffeinspritzventils für Brennstoffeinspritzanlagen von gemischverdichtenden fremdgezündeten Brennkraftmaschinen teilweise dargestellt, das erfindungsgemäß ausgebildet ist. Das Brennstoffeinspritzventil hat ein rohrförmiges Ventilgehäuse 1, in dem konzentrisch zu einer Ventillängsachse 2 eine Längsöffnung 3 ausgebildet ist. In der Längsöffnung 3 ist eine z. B. rohrförmige Ventilnadel 5 angeordnet, die an ihrem stromabwärtigen Ende 6 mit einem kugelförmigen Ventilschließkörper 7, an dessen Umfang beispielsweise fünf kreisförmige Abflachungen 8 vorgesehen sind, verbunden ist.In Fig. 1 an example of a basis for a valve otherwise already known fuel injection valve for fuel injection systems of mixture-compressing spark-ignition internal combustion engine shown in part, which is formed according to the invention. The fuel injector has a tubular valve housing 1 , in which a longitudinal opening 3 is formed concentrically with a valve longitudinal axis 2 . In the longitudinal opening 3 is a z. B. tubular valve needle 5 , which is connected at its downstream end 6 with a spherical valve closing body 7 , on the circumference of which, for example, five circular flats 8 are provided.

Die Betätigung des Brennstoffeinspritzventils erfolgt in bekannter Weise beispielsweise elektromagnetisch. Zur axialen Bewegung der Ventilnadel 5 und damit zum Öffnen entgegen der Federkraft einer nicht dargestellten Rückstellfeder bzw. Schließen des Brennstoffeinspritzventils dient ein angedeuteter elektromagnetischer Kreis mit einer Magnetspule 10, einem Anker 11 und einem Kern 12. Der Anker 11 ist mit dem dem Ventilschließkörper 7 abgewandten Ende der Ventilnadel 5 durch z. B. eine Schweißnaht mittels eines Lasers verbunden und auf den Kern 12 ausgerichtet.The fuel injector is actuated in a known manner, for example electromagnetically. An indicated electromagnetic circuit with a magnet coil 10 , an armature 11 and a core 12 is used for the axial movement of the valve needle 5 and thus for opening against the spring force of a return spring (not shown) or closing the fuel injector. The armature 11 is with the valve closing body 7 facing away from the end of the valve needle 5 by z. B. a weld seam connected by a laser and aligned with the core 12 .

Zur Führung des Ventilschließkörpers 7 während der Axialbewegung dient eine Führungsöffnung 15 eines Ventilsitzkörpers 16. In das stromabwärts liegende, dem Kern 12 abgewandte Ende des Ventilgehäuses 1 ist in die konzentrisch zur Ventillängsachse 2 verlaufende Längsöffnung 3 der zylinderförmige Ventilsitzkörper 16 eingeschoben. Der Umfang des Ventilsitzkörpers 16 weist einen geringfügig kleineren Durchmesser auf als die Längsöffnung 3 des Ventilgehäuses 1. Ein Bodenteil 20 einer z. B. topfförmig ausgebildeten Spritzlochscheibe 21 liegt mit seiner oberen Stirnseite 19 an einer unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 an und ist konzentrisch und fest mit dieser mittels einer ersten Schweißnaht 31 verbunden. In seinem zentralen Bereich 24 weist das Bodenteil 20 der Spritzlochscheibe 21 wenigstens ein Abspritzloch 25, beispielsweise vier durch Erodieren oder Stanzen ausgeformte Abspritzlöcher 25 auf.A guide opening 15 of a valve seat body 16 serves to guide the valve closing body 7 during the axial movement. In the downstream end of the valve housing 1 facing away from the core 12, the cylindrical valve seat body 16 is inserted into the longitudinal opening 3 which is concentric with the longitudinal axis 2 of the valve. The circumference of the valve seat body 16 has a slightly smaller diameter than the longitudinal opening 3 of the valve housing 1 . A bottom part 20 of a z. B. cup-shaped spray plate 21 rests with its upper end face 19 on a lower end face 17 of the valve seat body 16 and is concentrically and firmly connected to this by means of a first weld 31 . In its central region 24 20 includes the bottom portion of the spray disc 21 at least one injection 25, for example, four are formed by eroding or punching spray holes 25th

An das Bodenteil 20 der topfförmigen Spritzlochscheibe 21 schließt sich ein umlaufender Halterand 26 an, der sich in axialer Richtung dem Ventilsitzkörper 16 abgewandt erstreckt und bis zu seinem Ende 27 hin konisch nach außen gebogen ist. Da der Umfangsdurchmesser des Ventilsitzkörpers 16 kleiner als der Durchmesser der Längsöffnung 3 des Ventilgehäuses 1 ist, liegt nur zwischen der Längsöffnung 3 und dem leicht konisch nach außen gebogenen Halterand 26 der Spritzlochscheibe 21 eine radiale Pressung vor.At the bottom part 20 of the cup-shaped spray perforated disk 21 there is a circumferential retaining edge 26 which extends in the axial direction facing away from the valve seat body 16 and is conically bent outwards up to its end 27 . Since the circumferential diameter of the valve seat body 16 is smaller than the diameter of the longitudinal opening 3 of the valve housing 1 , there is only a radial pressure between the longitudinal opening 3 and the slightly conical outwardly bent retaining edge 26 of the spray-hole disk 21 .

Die Einschubtiefe des aus Ventilsitzkörper 16 und topfförmiger Spritzlochscheibe 21 bestehenden Ventilsitzteils in die Längsöffnung 3 bestimmt die Voreinstellung des Hubes der Ventilnadel 5, da die eine Endstellung der Ventilnadel 5 bei nicht erregter Magnetspule 10 durch die Anlage des Ventilschließkörpers 7 an einer kegelförmigen Ventilsitzfläche 29 des Ventilsitzkörpers 16 festgelegt ist. Die andere Endstellung der Ventilnadel 5 wird bei erregter Magnetspule 10 beispielsweise durch die Anlage des Ankers 11 an dem Kern 12 festgelegt. Der Weg zwischen diesen beiden Endstellungen der Ventilnadel 5 stellt somit den Hub dar. The insertion depth of the of the valve seat body 16 and a pot-shaped perforated spray disk 21 existing valve seat part in the longitudinal opening 3 determines the presetting of the stroke of the valve needle 5, since the one end position of valve needle 5 is not excited magnetic coil 10 by the contact of valve-closure member 7 to a conical valve seat surface 29 of valve seat body 16 is set. The other end position of the valve needle 5 is determined when the solenoid 10 is excited, for example by the armature 11 resting on the core 12 . The path between these two end positions of the valve needle 5 thus represents the stroke.

An seinem Ende 27 ist der Halterand 26 der Spritzlochscheibe 21 mit der Wandung der Längsöffnung 3 dicht und fest verbunden. Hierfür ist zwischen dem Ende 27 des Halterandes 26 und der Wandung der Längsöffnung 3 eine umlaufende zweite Schweißnaht 30 vorgesehen. Eine dichte Verbindung von Ventilsitzkörper 16 und Spritzlochscheibe 21 sowie von Spritzlochscheibe 21 und Ventilgehäuse 1 ist erforderlich, damit der Brennstoff nicht zwischen der Längsöffnung 3 des Ventilgehäuses 1 und dem Umfang des Ventilsitzkörpers 16 hindurch zu den Abspritzlöchern 25 oder zwischen der Längsöffnung 3 des Ventilgehäuses 1 und dem Halterand 26 der topfförmigen Spritzlochscheibe 21 hindurch unmittelbar in eine Luftansaugleitung der Brennkraftmaschine strömen kann.At its end 27 , the holding edge 26 of the spray plate 21 is tightly and firmly connected to the wall of the longitudinal opening 3 . For this purpose, a circumferential second weld seam 30 is provided between the end 27 of the holding edge 26 and the wall of the longitudinal opening 3 . A tight connection of the valve seat body 16 and the spray plate 21 and of the spray plate 21 and the valve housing 1 is required so that the fuel does not pass between the longitudinal opening 3 of the valve housing 1 and the circumference of the valve seat body 16 to the spray holes 25 or between the longitudinal opening 3 of the valve housing 1 and the holding edge 26 of the cup-shaped spray perforated disk 21 can flow directly into an air intake line of the internal combustion engine.

Der kugelförmige Ventilschließkörper 7 wirkt mit der sich in Strömungsrichtung kegelstumpfförmig verjüngenden Ventilsitzfläche 29 des Ventilsitzkörpers 16 zusammen, die in axialer Richtung zwischen der Führungsöffnung 15 und einer Ausströmöffnung 32 in der unteren Stirnseite 17 des Ventilsitzkörpers 16 ausgebildet ist. Der Ventilsitzkörper 16 weist der Magnetspule 10 zugewandt eine Ventilsitzkörperöffnung 34 auf, die einen größeren Durchmesser besitzt als den Durchmesser der Führungsöffnung 15 des Ventilsitzkörpers 16.The spherical valve closing body 7 interacts with the valve seat surface 29 of the valve seat body 16 which tapers in the shape of a truncated cone and is formed in the axial direction between the guide opening 15 and an outflow opening 32 in the lower end face 17 of the valve seat body 16 . The valve seat body 16 has a valve seat body opening 34 facing the solenoid 10 , which has a larger diameter than the diameter of the guide opening 15 of the valve seat body 16 .

Zur exakten Führung des Ventilschließkörpers 7 und damit der Ventilnadel 5 während der Axialbewegung ist der Durchmesser der Führungsöffnung 15 so ausgebildet, daß der kugelförmige Ventilschließkörper 7 außerhalb seiner Abflachungen 8 die Führungsöffnung 15 mit geringem radialem Abstand durchragt. Der zentrale Bereich 24 des Bodenteils 20 der Spritzlochscheibe 21 ist beispielsweise in stromabwärtiger Richtung, also in von dem Ventilschließkörper 7 wegweisender Richtung aus der Ebene des Bodenteils 20 herausgebogen, so daß sich eine Ausbuchtung 36 im zentralen Bereich ergibt. Zwischen der Stirnseite 17 des Ventilschließkörpers 7, der Ventilsitzfläche 29 und der Wandung der Ausbuchtung 36 bzw. oberen Stirnseite 19 der Spritzlochscheibe 21 wird ein Sammelraum 37 gebildet, in den bei von der Ventilsitzfläche 29 abgehobenem Ventilschließkörper 7 der Brennstoff zunächst gelangt, bevor er durch die Abspritzlöcher 25 zugemessen und in die Luftansaugleitung der Brennkraftmaschine abgespritzt wird.For exact guidance of the valve closure member 7 and thus the valve needle 5 during the axial movement of the diameter of the guide hole 15 is formed so that the spherical valve closing body 7 projects through outside its flattened portions 8, the guide opening 15 with a small radial distance. The central region 24 of the base part 20 of the spray plate 21 is bent out of the plane of the base part 20 , for example in the downstream direction, ie in the direction pointing away from the valve closing body 7 , so that a bulge 36 results in the central region. Between the end face 17 of the valve closing body 7 , the valve seat surface 29 and the wall of the bulge 36 or the upper end face 19 of the spray orifice plate 21 , a collecting space 37 is formed, into which, when the valve closing body 7 is lifted from the valve seat surface 29, the fuel first passes before it passes through the Spray holes 25 are metered and sprayed into the air intake line of the internal combustion engine.

Die genaue Hubeinstellung für den Ventilschließkörper 7 erfolgt durch Verbiegen der Spritzlochscheibe 21 zwischen den Schweißnähten 30, 31 in axialer Richtung.The precise stroke setting for the valve closing body 7 is carried out by bending the spray perforated disk 21 between the weld seams 30 , 31 in the axial direction.

Wie auch in Fig. 2 dargestellt ist, ist in der Ventilsitzfläche 29 eine umlaufende Vertiefung 40 vorgesehen, die stromaufwärts an einem ersten Kreisrand 41 und stromabwärts an einem zweiten Kreisrand 42 in die Ventilsitzfläche 29 übergeht. Im geschlossenen Zustand des Brennstoffeinspritzventiles liegt der kugelförmige Ventilschließkörper 7 an dem ersten Kreisrand 41 und an dem zweiten Kreisrand 42 dichtend an. Der erste Kreisrand 41 und der zweite Kreisrand 42 liegen symmetrisch zu einem fiktiven Berührkreis 44 an der Ventilsitzfläche 29, an dem der Ventilschließkörper 7 an einer Ventilsitzfläche 29 ohne eine Vertiefung anliegen würde. Der Querschnitt der Vertiefung kann beispielsweise dreieckförmig, halbkreisförmig, oval oder ähnlich ausgebildet sein. Die Vertiefung 40 wird spanend oder durch Umformung in der Ventilsitzfläche 29 hergestellt. Anschließend wird der Ventilsitzkörper 16 gehärtet. Nach dem Härten werden die Kreisränder 41, 42 mittels einer im Durchmesser dem kugelförmigen Ventilschließkörper 7 entsprechenden Kugel durch Läppen oder Honen fein bearbeitet, so daß die Ränder etwa eine Breite von 5 bis 100 µm haben.As shown in Fig. 2, in the valve seat surface 29, a circumferential recess 40 is provided, which merges upstream at a first edge of the circle 41 and downstream to a second edge of the circle 42 in the valve seat surface 29. In the closed state of the fuel injector, the spherical valve closing body 7 lies sealingly on the first circular edge 41 and on the second circular edge 42 . The first circular edge 41 and the second circular edge 42 lie symmetrically with respect to a fictitious contact circle 44 on the valve seat surface 29 , against which the valve closing body 7 would rest against a valve seat surface 29 without a recess. The cross section of the depression can be triangular, semicircular, oval or the like, for example. The depression 40 is produced by machining or by forming in the valve seat surface 29 . The valve seat body 16 is then hardened. After hardening, the circular edges 41 , 42 are finely machined by lapping or honing by means of a ball corresponding in diameter to the spherical valve closing body 7 , so that the edges have a width of approximately 5 to 100 μm.

Claims

1. Valve, in particular fuel injection valve for internal combustion engines, with a valve housing and with a spherical valve closing body which interacts with a conical valve seat surface which is formed in a valve seat body, characterized in that a depression ( 40 ) is provided in the valve seat surface ( 29 ), which merges into the valve seat surface ( 29 ) at a first circular edge ( 41 ) and at a second circular edge ( 42 ) and the valve closing body ( 7 ) bears against the first circular edge ( 41 ) and the second circular edge ( 42 ) when the valve is closed .

2. Valve according to claim 1, characterized in that the first circular edge ( 41 ) and the second circular edge ( 42 ) are arranged symmetrically to a fictitious contact circle ( 44 ) on the valve seat surface ( 29 ) on which the valve closing body ( 7 ) on the Valve seat surface ( 29 ) would lie without a recess.