DE19706661A1

DE19706661A1 - Fuel injection valve for internal combustion engines

Info

Publication number: DE19706661A1
Application number: DE1997106661
Authority: DE
Inventors: Karl Hofmann
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1997-02-20
Filing date: 1997-02-20
Publication date: 1998-08-27
Also published as: JPH10246166A; GB2322411A; GB9802025D0; FR2759738B1; GB2322411B; FR2759738A1

Description

State of the art

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem derartigen aus der DE 39 28 611 A1 bekannten Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen wird für eine hinsichtlich der Schadstoffemissionen optimierte Ver brennung ein Gemisch bzw. eine Emulsion von Dieselkraftstoff und Wasser in die Brennkraftmaschine eingespritzt. Dazu weist das bekannte Kraftstoffeinspritzventil ein in einer Bohrung eines Ventilkörpers axial verschiebbar geführtes kolbenförmiges Ventilglied auf, das an seinem brennraumsei tigen Ende eine Ventildichtfläche aufweist, mit der es zur Steuerung eines Einspritzquerschnittes bzw. einer Einspritz bohrung mit einer Ventilsitzfläche am Ventilkörper zusammen wirkt. Das Ventilglied weist an seinem Schaft eine in Öff nungsrichtung wirkende Druckschulter auf, mit der es in einen im Querschnitt erweiterten Druckraum ragt, in den zudem ein mit einer Kraftstoffeinspritzpumpe verbindbarer Druckkanal mündet. Dabei ist der Druckkanal über einen sich axial erstreckenden, zwischen Ventilglied und Bohrung gebil deten Ringkanal mit dem Einspritzquerschnitt verbunden. Zur Zuführung des zweiten Mediums, insbesondere Wasser, ist am bekannten Kraftstoffeinspritzventil eine zweite Zulauflei tung vorgesehen, die zunächst axial den Ventilkörper durch dringt und dann in einen zwischen dem Ventilkörper und einer Spannmutter gebildeten Ringraum mündet. Von dort gelangt das Wasser über einen zwischen dem Ventilkörper und der Spann mutter gebildeten Ringquerschnitt an das ventilsitznahe Ende des Ringkanals zwischen Ventilglied und Ventilbohrung und tritt dort über Radialbohrungen im Ventilkörper in diesen über.The invention relates to a fuel injection valve for Internal combustion engines according to the preamble of claim 1 out. In such a known from DE 39 28 611 A1 Fuel injection valve for internal combustion engines is used for an optimized in terms of pollutant emissions burning a mixture or an emulsion of diesel fuel and water is injected into the internal combustion engine. To has the known fuel injection valve in one Bore of a valve body guided axially displaceable piston-shaped valve member on its combustion chamber term end has a valve sealing surface with which it Control of an injection cross-section or an injection bore together with a valve seat on the valve body works. The valve member has an opening in its shaft pressure shoulder with which it is in protrudes a pressure chamber with an enlarged cross section into which also a connectable to a fuel injection pump Pressure channel opens. The pressure channel is above itself axially extending, gebil between valve member and bore Deten ring channel connected to the injection cross section. For The supply of the second medium, in particular water, is on known fuel injection valve a second inlet device provided, which first axially through the valve body penetrates and then into one between the valve body and one Clamp nut formed annulus opens. From there it gets Water over one between the valve body and the instep nut formed ring cross-section at the end near the valve seat of the ring channel between the valve member and valve bore and occurs there via radial bores in the valve body about.

Dabei hat das bekannte Kraftstoffeinspritzventil jedoch den Nachteil, daß es durch das Vorsehen des Wasserzuführungs kanals zwischen einer Spannmutter und dem Ventilkörper kompliziert aufgebaut ist und so nur mit großem Fertigungs aufwand herstellbar ist. Zudem ist das bekannte Kraftstoff einspritzventil aufgrund der geringen verbleibenden Wand stärken am Schaft des Ventilkörpers für hohe Kraftstoffein spritzdrücke bis zu 1800 bar nicht geeignet. Ein weiterer Nachteil stellt das Zuführen des Wassers im ventilsitznahen Bereich dar, wodurch sich keine gute Kraftstoffwasseremul sion erreichen läßt.However, the known fuel injection valve has the Disadvantage that it is due to the provision of water supply channel between a clamping nut and the valve body is complicated and only with large production effort can be produced. In addition, the well-known fuel injection valve due to the small remaining wall strengthen the stem of the valve body for high fuel levels injection pressures up to 1800 bar are not suitable. Another The disadvantage is the supply of water near the valve seat Area, which does not result in a good fuel water emul sion can be achieved.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brenn kraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patent anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß zur Zuführung des zweiten Mediums, insbesondere Wasser, kein zusätzliches Bauteil gegenüber herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventilen für hohe Kraftstoffeinspritzdrücke notwendig ist. Somit können die erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventile zum Einspritzen von Kraftstoff und Wasser ohne zusätzliche Umbaumaßnahmen in vorhandene Brennkraftmaschinen eingesetzt werden. Dies wird in vorteilhafter Weise dadurch möglich, daß die zweite Zulaufleitung für das Wasser vollständig in den Ventilhaltekörper integriert ist und sich nur in diesem erstreckt. Dabei mündet die zweite Zulaufleitung in vorteil hafter Weise direkt in den Druckraum des Kraftstoffein spritzventils oder zumindest nahe des Druckraumes in die das Ventilglied führende Bohrung. Auf diese Weise bleibt die ursprüngliche Wandstärke des Ventilkörpers erhalten, so daß das Kraftstoff/Wasser-Einspritzventil weiterhin für Kraft stoffeinspritzdrücke bis zu 1800 bar geeignet ist.The fuel injection valve for combustion according to the invention engines with the characteristic features of the patent claim 1 has the advantage that the feed the second medium, especially water, no additional Component compared to conventional fuel injection valves is necessary for high fuel injection pressures. Consequently can the fuel injection valves according to the invention Inject fuel and water without additional Conversion measures used in existing internal combustion engines will. This is advantageously possible by that the second supply line for the water is completely in the valve holding body is integrated and only in this extends. The second feed line advantageously leads to this directly into the pressure chamber of the fuel spray valve or at least near the pressure chamber in the Valve member leading bore. In this way it stays get original wall thickness of the valve body, so that the fuel / water injector continues for power injection pressures up to 1800 bar is suitable.

Da dabei die zugeführten Kraftstoffmengen und -drücke größer sind als die zugeführten Wassermengen ist der Durchström querschnitt der Kraftstoffzuführungsleitung in vorteilhafter Weise größer ausgebildet als der Durchströmquerschnitt der Wasserzuführungsleitung. Um dabei zu gewährleisten, daß dem Gemisch aus Kraftstoff und Wasser im ventilsitznahen Bereich reiner Kraftstoff vorgelagert ist, ist gemäß einer Ausfüh rungsvariante eine Hülse in den Ringkanal zwischen Ventil körper und Ventilglied eingesetzt. Diese Hülse ist mit Quer bohrungen versehen, durch die das Wasser dem Kraftstoffzu lauf zugemischt wird und deren Größe und Anordnung so ausge bildet ist, daß das zuströmende Wasser bis zum Grund der Hülse strömt, wobei der Raum unterhalb der Hülse mit Kraft stoff, vorzugsweise Dieselkraftstoff, gefüllt bleibt. Zur besseren Montage dieser Hülse kann die Hülse dabei geschlitzt ausgebildet sein. Um einen Kraftstoffdurchtritt durch das radial Innere der Hülse und einen Wasserzulauf radial außerhalb der Hülse zu erreichen, ist diese an ihrem in den Druckraum ragenden Ende in Richtung Wasserzuführungs leitung angeschrägt.Because the fuel quantities and pressures supplied are greater than the amount of water supplied is the flow cross section of the fuel supply line in an advantageous Formed larger than the flow cross section of the Water supply pipe. To ensure that the Mixture of fuel and water in the area near the valve seat pure fuel is upstream, according to one embodiment a sleeve in the ring channel between the valve body and valve member inserted. This sleeve is with cross holes through which the water feeds the fuel run is mixed and their size and arrangement so out is that the inflowing water to the bottom of the Sleeve flows, the space below the sleeve with force fabric, preferably diesel fuel, remains filled. For better assembly of this sleeve, the sleeve can be slit. To pass fuel through the radial inside of the sleeve and a water inlet To reach radially outside of the sleeve, this is on her end protruding into the pressure chamber in the direction of the water supply cable beveled.

Bei weiteren Ausführungsvarianten weist der Schaft des Ventilgliedes im Bereich des Ringkanales verschiedene Quer schnittsformen auf, die das Vermischen von Kraftstoff und Wasser zu einer Emulsion fördern, was sich vorteilhaft auf die Qualität der Verbrennung auswirkt. Um eine verstärkte Zwangsführung des Wassers zu erreichen kann der Querschnitt des Druckraumes in vorteilhafter Weise eine ovale Form auf weisen, wobei die Kraftstoffdruckleitung und die Wasserzu führungsleitung jeweils einander gegenüberliegend an den entferntesten Enden des Druckkanalquerschnittes in diesen einmünden. Um dabei eine Vorlagerung von unvermischtem Kraftstoff im ventilsitznahen Bereich zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, dort eine Einschnürung am Schaft des Ventil gliedes vorzusehen, der einen Ringraum im Ringkanal bildet.In further variants, the shaft of the Valve member in the area of the ring channel different cross cut shapes on which the mixing of fuel and Promote water to an emulsion, which is beneficial affects the quality of the combustion. To a reinforced one The cross section can achieve forced guidance of the water the pressure chamber advantageously has an oval shape have, the fuel pressure line and the water leadership opposite each other to the most distant ends of the pressure channel cross section in these flow into. To do a pre-storage of unmixed Ensure fuel in the area near the valve seat it is advantageous to have a constriction on the stem of the valve to provide member that forms an annular space in the annular channel.

Neben dem Einmünden der zweiten Zuführungsleitung in den Druckraum ist es alternativ auch möglich, diese zweite Zulaufleitung in einem druckraumnahen Bereich der Ventil gliedbohrung einmünden zu lassen. In diesem Fall ist es vor teilhaft, das zugeführte Wasser über einen Verbindungskanal innerhalb des Ventilgliedes direkt in einen Flächenanschliff am Ventilglied unterhalb des Druckraumes zu führen, so daß Kraftstoff und Zusatzmedium, insbesondere Wasser, getrennt dem Ringraum zuführbar sind. Diese konstruktive Variante eignet sich besonders für eine Schichtung des Einspritzme diums, bei der zunächst während einer Voreinspritzung nur Kraftstoff eingespritzt werden soll, in einer zweiten Ein spritzpause nur Wasser und in einer dritten oder Hauptein spritzphase wiederum nahezu reiner Kraftstoff eingespritzt werden soll. Dabei ist der Verbindungskanal im Ventilglied bei dieser Ausführungsvariante in vorteilhafter Weise durch zwei einander schneidende schräge Bohrungen im Ventilglied gebildet.In addition to the confluence of the second feed line in the Alternatively, it is also possible to use the second pressure chamber Inlet line in an area of the valve close to the pressure chamber to let link bore open. In this case, it is before partial, the water supplied via a connecting channel within the valve member directly into a bevel to guide on the valve member below the pressure chamber, so that Fuel and additional medium, especially water, separated can be fed to the annulus. This constructive variant is particularly suitable for stratification of the injection meter diums, at first only during a pre-injection Fuel is to be injected in a second one Spray break only water and in a third or main one injection phase in turn injected almost pure fuel shall be. The connecting channel is in the valve member in this embodiment variant in an advantageous manner two intersecting oblique holes in the valve member educated.

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil zur Einsprit zung von Kraftstoff und Wasser kann dabei wie in den beschriebenen Ausführungsbeispielen als sogenannte Sitzloch düse oder aber alternativ auch als Sackloch- oder Zapfendüse ausgebildet sein. Des weiteren kann das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil in allen bekannten Kraftstoffein spritzeinrichtungen wie zum Beispiel Pumpe-Düsen-Einrichtun gen, Common-Rail und Pumpe-Leitung-Düse-Einspritzeinrichtung gen verwendet werden.The fuel injection valve according to the invention for injection Fuel and water can be drawn as in the described embodiments as a so-called seat hole nozzle or alternatively also as a blind hole or cone nozzle be trained. Furthermore, the invention Fuel injection valve in all known fuels spraying devices such as pump-nozzle devices gen, common rail and pump-line-nozzle-injection device gene can be used.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegen standes der Erfindung sind der Zeichnung, Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the counter State of the invention are the drawing, description and the patent claims.

drawing

Sechs Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoff einspritzventils für Brennkraftmaschinen sind in der Zeich nung dargestellt und werden im folgenden näher erläutert.Six embodiments of the fuel according to the invention injectors for internal combustion engines are in the drawing voltage and are explained in more detail below.

Es zeigen die Fig. 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung des in den Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine eingesetz ten Kraftstoffeinspritzventils, die Fig. 2 ein erstes Aus führungsbeispiel in einer vergrößerten Schnittdarstellung aus der Fig. 1 in der der erfindungswesentliche Teil des Ventilkörpers und Ventilglieds dargestellt ist, die Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel analog zur Darstellung der Fig. 2, bei dem eine Hülse in den Ringkanal zwischen Ven tilkörper und Ventilglied eingesetzt ist, die Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel analog zur Darstellung der Fig. 2, bei dem das Ventilglied im Bereich des Ringkanals Nuten aufweist, die Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel analog zur Darstellung der Fig. 2, bei dem das Ventilglied im Bereich des Ringkanals ein Vierkant-Profil aufweist, die Fig. 6 einen ersten Schnitt durch das Vierkant-Profil des Ventilgliedes der Fig. 5, die Fig. 7 einen zweiten Schnitt durch die Fig. 5 entlang des Druckkanals, die Fig. 8 ein fünftes Ausführungsbeispiel analog zur Darstellung der Fig. 2, bei dem der Schaft des Ventilgliedes ein Zahnprofil auf weist, die Fig. 9 einen Schnitt durch die Fig. 8 entlang des Druckraumes und die Fig. 10 ein sechstes Ausführungs beispiel analog zur Darstellung der Fig. 2, bei dem die zweite Zulaufleitung über einen Verbindungskanal im Ventil glied mit dem Ringkanal verbunden ist.They show: Fig. 1 is a simplified sectional view of the essential to the invention part of the valve body and the valve member is shown in the cylinder head of an internal combustion engine is releasing th fuel injection valve, Fig. 2, a first off operation example in an enlarged sectional view from FIG. 1, the Figure . 3 shows a second embodiment analogous to the illustration of FIG. 2, in which a sleeve in the annular channel between Ven tilkörper and the valve member is inserted, FIG. 4 shows a third embodiment similar to the view of FIG. 2, in which the valve member is in the range of comprises annular channel grooves which Fig. 5 shows a fourth embodiment similar to the view of FIG. 2, in which the valve member in the region of the annular channel has a square profile, Fig. 6 shows a first section through the square profile of the valve member of FIG. 5, FIG. 7 shows a second section through FIG. 5 along the pressure channel, FIG. 8 shows a five Fifth exemplary embodiment analogous to the representation of FIG. 2, in which the stem of the valve member has a tooth profile, FIG. 9 shows a section through FIG. 8 along the pressure chamber and FIG. 10 shows a sixth embodiment analogous to the representation of FIG. 2, in which the second inlet line is connected via a connecting channel in the valve member to the ring channel.

Description of the embodiments

Das in der Fig. 1 und in der Fig. 2 in einem vergrößerten Ausschnitt aus der Fig. 1 dargestellte erste Ausführungs beispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen weist einen in ein Gehäuse 1 einer Brennkraftmaschine, vorzugsweise dessen Zylinderkopf, einge setzten Ventilkörper 3 auf, der mit seinem unteren Ende in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine ragt. Im Ventilkörper 3 ist eine von einer oberen, brennraumabge wandten Stirnfläche 5 ausgehende axiale Sacklochbohrung 7 vorgesehen, in der ein kolbenförmiges Ventilglied 9 axial verschiebbar geführt ist. Dieses in der Fig. 2 vergrößert dargestellte Ventilglied 9 weist an seinem unteren brenn raumseitigen Ende eine konisch ausgebildete Ventildicht fläche 11 auf, mit der es mit einer ebenfalls konischen Ventilsitzfläche 13 am geschlossenen Ende der Bohrung 7 zusammenwirkt. Das Ventilglied 9 weist an seinem Schaft eine in Öffnungsrichtung des Ventilgliedes wirkende Druckschulter 15 auf, die in einen Druckraum 17 ragt, der durch eine Quer schnittserweiterung der Bohrung 7 gebildet ist. In diesen Druckraum 17 mündet ein von der Stirnfläche 5 ausgehender, schräg verlaufender Druckkanal 19, der andererseits an eine in der Fig. 1 vereinfacht dargestellte Kraftstoffeinspritz leitung 21 angeschlossen ist, über die der Druckraum 17 von einer nicht näher dargestellten Hochdruckeinspritzpumpe mit unter hohem Druck stehendem Kraftstoff versorgt wird. Dabei ist zwischen dem Druckraum 17 und dem Ventilsitz 13 ein axialer Ringkanal 23 zwischen der Wand der Bohrung 7 und dem Ventilgliedschaft 9 gebildet, über den der Kraftstoff vom Druckraum 17 an den Ventilsitz 13 gelangt. An der dem Ring kanal 23 abgewandten Seite der Ventilsitzfläche 13 führen Einspritzöffnungen 25 in Form von Durchgangseinspritzboh rungen ab, die in den Brennraum der zu versorgenden Brenn kraftmaschine münden.The illustrated in Fig. 1 and in FIG. 2 in an enlarged section from FIG. 1 first execution example of the fuel injection valve of the invention for internal combustion engines comprises a an internal combustion engine in a housing 1, preferably the cylinder head is translated valve body 3, which protrudes with its lower end into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied. In the valve body 3 , an axial blind hole 7 extending from an upper end face 5 facing the combustion chamber is provided, in which a piston-shaped valve member 9 is axially displaceably guided. This valve member 9 shown enlarged in FIG. 2 has at its lower combustion chamber end a conical valve sealing surface 11 with which it interacts with a likewise conical valve seat surface 13 at the closed end of the bore 7 . The valve member 9 has on its shaft an acting in the opening direction of the valve member pressure shoulder 15 which projects into a pressure chamber 17 which is formed by a cross-sectional expansion of the bore 7 . In this pressure chamber 17 opens out from the end face 5 , oblique pressure channel 19 , which on the other hand is connected to a fuel injection line 21 shown in simplified form in FIG. 1, via which the pressure chamber 17 from a high-pressure injection pump, not shown, with high pressure Fuel is supplied. In this case, an axial annular channel 23 is formed between the pressure chamber 17 and the valve seat 13 between the wall of the bore 7 and the valve member shaft 9 , via which the fuel reaches the valve seat 13 from the pressure chamber 17 . On the side of the valve seat surface 13 facing away from the ring channel 23 , injection openings 25 in the form of through-injection bores lead out into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied.

Der Ventilkörper 3 ist wie in der Fig. 1 dargestellt, mittels einer Spannmutter 27 axial gegen einen Ventilhalte körper 29 verspannt, wobei zwischen Ventilkörper 3 und Ventilhaltekörper 29 eine Zwischenscheibe 31 eingespannt ist. Dabei ist im Ventilhaltekörper 29 eine Ventilfeder 33 eingesetzt, die das Ventilglied 9 über einen Federteller 35 und ein Druckstück 37 in Schließrichtung gegen den Ventilsitz 13 beaufschlagt.The valve body 3 is, as shown in FIG. 1, axially clamped against a valve holding body 29 by means of a clamping nut 27 , an intermediate disk 31 being clamped between the valve body 3 and the valve holding body 29 . In this case, a valve spring 33 is inserted in the valve holding body 29 and acts on the valve member 9 against the valve seat 13 in the closing direction via a spring plate 35 and a pressure piece 37 .

Zur Zuführung eines zweiten Einspritzmediums, vorzugsweise Wasser, weist der Ventilkörper 3 zudem eine zweite Zulauf leitung 39 auf, die dem Druckkanal 19 gegenüberliegend angeordnet ist und sich von der Stirnfläche 5 ausgehend schräg bis in den Druckraum 17 erstreckt. Die zweite Zulauf leitung 39 ist dabei über eine die Zwischenscheibe 31 und den Ventilhaltekörper 29 axial durchdringende Versorgungs leitung 41 an einen Anschlußstutzen 43 angeschlossen, der seinerseits in nicht näher gezeigter Weise mit einer Wasser fördereinrichtung verbunden ist.For supplying a second injection medium, preferably water, the valve body 3 also has a second inlet line 39 , which is arranged opposite the pressure channel 19 and extends obliquely from the end face 5 into the pressure chamber 17 . The second inlet line 39 is connected via a washer 31 and the valve holding body 29 axially penetrating supply line 41 to a connecting piece 43 , which in turn is connected in a manner not shown with a water delivery device.

Dabei ist zur Vermeidung eines Rückströmens bzw. eines Rück drückens von Wasser in Richtung Anschlußstutzen 43 bzw. Förderpumpe, ein in Richtung Einspritzöffnung 25 öffnendes Rückschlagventil 45 in die Versorgungsleitung 41, vorzugs weise im Bereich der Zwischenscheibe 31 eingesetzt.In order to avoid backflow or backpressure of water in the direction of the connecting piece 43 or feed pump, a check valve 45 opening in the direction of the injection opening 25 into the supply line 41 is preferably used in the area of the intermediate disk 31 .

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil für Brenn kraftmaschinen arbeitet in folgender Weise. Vor Beginn der Einspritzung wird über die Versorgungsleitung 41 und die zweite Zulaufleitung 39 Wasser in den mit Kraftstoff gefüllten Druckraum 17 gefördert, wobei der Förderdruck des Wassers dabei während der Einspritzpausen größer ist als der Standdruck des im Kraftstoffeinspritzventil verbleibenden Restkraftstoffes. Der Wasserförderdruck beträgt dabei vorzugsweise 30 bis 100 bar, während der verbleibende Kraftstoffstanddruck etwa 20 bar, maximal jedoch 70 bar beträgt. Dabei verdrängt das in den Druckraum 17 gepreßte Wasser den im Druckraum 17 und zum Teil im Ringkanal 23 verbleibenden Kraftstoff zurück in den Druckkanal 19. Lediglich nahe der Ventilsitzfläche 13 verbleibt eine bestimmte Restmenge an reinem Kraftstoff im Ringkanal 23, während sich im übrigen Ringkanalbereich und im Bereich des Druckraumes 17 Wasser oder eine Kraftstoffwasseremulsion sammelt.The fuel injection valve for internal combustion engines works in the following manner. Before the start of the injection, water is conveyed via the supply line 41 and the second feed line 39 into the pressure chamber 17 filled with fuel, the delivery pressure of the water being greater during the injection breaks than the static pressure of the remaining fuel remaining in the fuel injection valve. The water delivery pressure is preferably 30 to 100 bar, while the remaining fuel level pressure is about 20 bar, but a maximum of 70 bar. The water pressed into the pressure chamber 17 displaces the fuel remaining in the pressure chamber 17 and partly in the ring channel 23 back into the pressure channel 19 . A certain remaining amount of pure fuel remains in the ring channel 23 only near the valve seat surface 13 , while water or a fuel water emulsion collects in the rest of the ring channel area and in the area of the pressure chamber 17 .

Am Beginn einer Kraftstoffeinspritzung am Kraftstoffein spritzventil wird von der Einspritzpumpe über die Einspritz eitung 21 und weiter über den Druckkanal 19 Kraftstoff mit sehr hohem Druck, vorzugsweise bis zu 1800 bar, in den Druckraum 17 gefördert. Dort greift der Kraftstoffhochdruck in bekannter Weise an der Druckschulter 15 des Ventilgliedes 9 an und verschiebt das Ventilglied 9 nach Übersteigen des Öffnungsdruckes entgegen der Rückstellkraft der Ventilfeder 33 vom Ventilsitz 13. Dabei strömt mit Aufsteuern des Öff nungsquerschnittes zunächst reiner Kraftstoff über die Ein spritzöffnungen 25 in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine und leitet dort die Verbrennung über eine sogenannte Voreinspritzung ein. Im Anschluß an diese vorein gespritzte reine Kraftstoffmenge gelangt nun die im Ring kanal 23 befindliche Kraftstoff-Wasseremulsion zur Einsprit zung die die weitere Verbrennung nunmehr verzögert und an die sich im weiteren Verlauf die Haupteinspritzung von reinem Kraftstoff anschließt. Dabei wird durch das Zwischen einspritzen der Kraftstoff-Wasseremulsion erreicht, daß die Kraftstoffeinspritzung in eine kleine Voreinspritzmenge und eine Haupteinspritzmenge unterteilt werden kann. Die wasser führende zweite Zulaufleitung 39 wird dabei durch den zuströmenden Kraftstoffhochdruck im Druckraum 17 hydraulisch verschlossen, so daß während der Haupteinspritzphase kein Wasser aus der zweiten Zulaufleitung 39 in den Druckraum 17 eintreten kann. Dabei verhindert das Rückschlagventil 45 ein Rückströmen des Wassers in Richtung Anschlußstutzen 43 bzw. Förderpumpe. Da der Druckkanal 19 und die zweite Zulaufleitung 39 sehr unterschiedlich hohe Durchströmmengen ermöglichen müssen, ist der Durchströmquerschnitt des Druckkanals 19 in vorteilhafter Weise größer ausgebildet als der Durchströmquerschnitt der zweiten Zulaufleitung 39.At the beginning of a fuel injection at the fuel injection valve, fuel is fed from the injection pump via the injection line 21 and further via the pressure channel 19 to the pressure chamber 17 at a very high pressure, preferably up to 1800 bar. There, the high-pressure fuel acts in a known manner on the pressure shoulder 15 of the valve member 9 and, after the opening pressure has been exceeded, displaces the valve member 9 against the restoring force of the valve spring 33 from the valve seat 13 . When opening the cross-section of the opening, pure fuel initially flows through the injection openings 25 into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied and initiates the combustion there via a so-called pre-injection. Following this pre-injected pure fuel quantity, the fuel-water emulsion located in the ring channel 23 now comes to the injection, which now delays further combustion and which is followed by the main injection of pure fuel in the further course. It is achieved by the intermediate injection of the fuel-water emulsion that the fuel injection can be divided into a small pre-injection quantity and a main injection quantity. The water-carrying second inlet line 39 is hydraulically closed by the inflowing high fuel pressure in the pressure chamber 17 , so that no water can enter the pressure chamber 17 from the second inlet line 39 during the main injection phase. The check valve 45 prevents the water from flowing back in the direction of the connecting piece 43 or feed pump. Since the pressure channel 19 and the second inlet line 39 must allow flow rates of very different heights, the flow cross section of the pressure channel 19 is advantageously larger than the flow cross section of the second inlet line 39 .

Am Ende der Kraftstoffeinspritzung wird die Kraftstoffhoch druckzufuhr in die Einspritzleitung 21 unterbrochen, so daß der Druck im Druckraum 17 wieder unter den Öffnungsdruck des Ventilgliedes 9 absinkt und nun die Schließkraft der Ventil feder 33 ausreicht, das Ventilglied 9 erneut mit seiner Ventildichtfläche 11 in Anlage an die Ventilsitzfläche 13 zu verschieben, so daß das Einspritzventil schließt. Dabei sinkt der Kraftstoffdruck in der Einspritzleitung 21 und im Druckkanal 19 erneut unter den Druck des geförderten Wassers ab, so daß wiederum Wasser über die zweite Zulaufleitung 39 in den Druckraum 17 und Teile des Ringkanals 23 eintritt und den dort befindlichen Kraftstoff in den Druckkanal 19 zurück drängt. Dabei stellt sich erneut eine Schichtung von Kraft stoff und Wasser in der oben beschriebenen Weise im Druck raum 17 und Ringkanal 23 ein.At the end of fuel injection, the high fuel pressure supply in the injection line 21 is interrupted, so that the pressure in the pressure chamber 17 drops again below the opening pressure of the valve member 9 and now the closing force of the valve spring 33 is sufficient, the valve member 9 again with its valve sealing surface 11 in contact to move the valve seat surface 13 so that the injection valve closes. The fuel pressure in the injection line 21 and in the pressure channel 19 drops again under the pressure of the pumped water, so that water in turn enters the pressure chamber 17 and parts of the ring channel 23 via the second feed line 39 and the fuel located there back into the pressure channel 19 urges. This again creates a stratification of fuel and water in the manner described above in the pressure chamber 17 and annular channel 23 .

Das in der Fig. 3 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich vom ersten, in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine zusätzlich in den Ringkanal 23 eingesetzte Hülse 47, die den Ringkanal 23 in einen radial innen liegenden Bereich 49 und einen radial außen liegenden Bereich 51 teilt. Dabei sind diese Bereiche 49 und 51 über eine Vielzahl von Bohrungen 53 in der Hülse 47 miteinander verbunden. Die Hülse 47 weist an ihrem der Ein spritzöffnung 25 zugewandten Ende einen im Durchmesser erweiterten Ringbund 55 auf, mit der die Hülse 47 dort dichtend an der Wand der Bohrung 7 verspannt ist, so daß der äußere Bereich 51 in Richtung Einspritzöffnung 25 verschlos sen ist. An ihrem oberen, in den Druckraum 17 ragenden Ende ist die Hülse 47 in Richtung Einmündung der zweiten Zulauf leitung 39 ansteigend angeschrägt. Auf diese Weise wird erreicht, daß die durch die zweite Zulaufleitung 39 einströ mende Wassermenge in den äußeren Bereich 51 des Ringkanals 23 geführt wird und nur über die Bohrungen 53 der Hülse 47 an den ventilsitznahen Bereich gelangt. Der über den Druck kanal 19 zuströmende Kraftstoff wird dagegen außer in den äußeren Bereich 51 hauptsächlich dem inneren Bereich 49 des Ringkanals 23 zugeführt, so daß er ungehindert und somit möglichst rasch an den Ventilsitz 13 strömen kann. Durch die Anordnung und Ausbildung der Bohrungen 53 in der Hülse 47 kann die Vermischung von Kraftstoff und Wasser beeinflußt werden, so daß eine möglichst vorteilhafte Emulsion herstellbar ist.The second exemplary embodiment shown in FIG. 3 differs from the first exemplary embodiment shown in FIG. 2 in that a sleeve 47 is additionally inserted into the ring channel 23 , and the ring channel 23 is divided into a radially inner region 49 and a radially outer region 51 Splits. These areas 49 and 51 are connected to one another via a plurality of bores 53 in the sleeve 47 . The sleeve 47 has at its end facing an injection opening 25 an enlarged collar 55 with which the sleeve 47 is tightly clamped there on the wall of the bore 7 , so that the outer region 51 in the direction of the injection opening 25 is closed. At its upper end projecting into the pressure chamber 17 , the sleeve 47 is bevelled in the direction of the confluence of the second inlet 39 . In this way it is achieved that the inflowing through the second feed line 39 amount of water is guided into the outer region 51 of the annular channel 23 and only reaches the area near the valve seat via the bores 53 of the sleeve 47 . The fuel flowing in via the pressure channel 19 , on the other hand, is mainly supplied to the inner area 49 of the ring channel 23 , except in the outer area 51 , so that it can flow freely and thus as quickly as possible to the valve seat 13 . The arrangement and configuration of the bores 53 in the sleeve 47 can influence the mixing of fuel and water, so that the most advantageous emulsion can be produced.

Das in der Fig. 4 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel weist am in den Ringkanal 23 ragenden Schaft des Ventil gliedes 9 eine Vielzahl von Längsnuten 57, vorzugsweise sechs Längsnuten 57 auf. Dabei erstrecken sich diese axialen Längsnuten 57 an ihrem oberen Ende bis in den Druckraum 17 und münden mit ihrem unteren, der Einspritzöffnung 25 zuge wandten Ende in einen unteren Ringraum 59 in der Bohrung 7. Dieser Ringraum 59 im Ringkanal 23 ist dabei durch eine Ein schnürung des Ventilgliedquerschnittes gebildet und ist durch einen verbleibenden Ringsteg 61 von der Ventilsitz fläche 13 getrennt. Dabei ist es über die Ausbildung des Ventilgliedschaftes gemäß Fig. 4 möglich, den Kraftstoff und das Wasser nahezu getrennt dem Ringraum 59 zuzuführen, so daß sich eine gute Schichtung von Kraftstoff, Wasser und Kraftstoff erreichen läßt.The third exemplary embodiment shown in FIG. 4 has a plurality of longitudinal grooves 57 , preferably six longitudinal grooves 57, on the shaft of the valve member 9 projecting into the annular channel 23 . These axial longitudinal grooves 57 extend at their upper end into the pressure chamber 17 and open with their lower end facing the injection opening 25 into a lower annular chamber 59 in the bore 7 . This annular space 59 in the annular channel 23 is formed by a lacing of the valve member cross-section and is separated by a remaining annular web 61 from the valve seat surface 13 . It is via the formation of the valve member stem of FIG. 4 possible to supply the fuel and the water separated almost the annular space 59, so that a good layering of fuel water and fuel can be achieved.

Das in den Fig. 5 bis 7 dargestellte vierte Ausführungs beispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils unterscheidet sich zum in der Fig. 4 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel durch die Ausbildung des Ventilglied schaftes im Bereich des Ringkanals 23. Dabei weist der Schaft des Ventilgliedes 9 im Bereich des Ringkanals 23, wie auch der Schnittdarstellung gemäß Fig. 6 entnehmbar ist, ein Vierkantprofil 63 auf. Zudem ist der Querschnitt des Druckraumes 17 wie in der Schnittdarstellung gemäß Fig. 7 dargestellt, oval ausgebildet, wobei die zweite Zulaufleitung 39 und der Druckkanal 19 jeweils einander gegenüberliegend an den entferntesten Enden des ovalförmigen Druckkanalquerschnittes in den Druckraum 17 einmünden.The fourth embodiment shown in FIGS. 5 to 7 of the fuel injection valve according to the invention differs from the third embodiment shown in FIG. 4 by the formation of the valve member shaft in the region of the annular channel 23 . In this case, the shank of the valve member 9 in the region of the annular channel 23, as well as the sectional view of Fig. 6 can be removed, a square profile 63. In addition, the cross section of the pressure chamber 17 is oval, as shown in the sectional view according to FIG. 7, the second inlet line 39 and the pressure channel 19 each opening into the pressure chamber 17 at the most distant ends of the oval-shaped pressure channel cross section.

Das in den Fig. 8 und 9 dargestellte fünfte Ausführungs beispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils weist nunmehr ein Zahnprofil 65 am Schaft des Ventilgliedes 9 im Bereich des Ringkanals 23 auf, das sich axial vom Druckraum 17 bis in den Ringraum 59 erstreckt. Des weiteren ist der Druckraum 17 wie in der Fig. 9 im Schnitt durch die Fig. 8 dargestellt, in Form eines Langlochquerschnittes ausgebildet.The fifth embodiment shown in FIGS . 8 and 9 example of the fuel injector according to the invention now has a tooth profile 65 on the shaft of the valve member 9 in the region of the annular channel 23 which extends axially from the pressure chamber 17 to the annular chamber 59 . Furthermore, as shown in FIG. 9 in section through FIG. 8, pressure chamber 17 is designed in the form of an elongated hole cross section.

Bei dem in der Fig. 10 dargestellten sechsten Ausführungs beispiel erfolgt die Zuführung des Wassers aus der zweiten Zulaufleitung 39 im Gegensatz zu den vorherigen Ausführungs beispielen über einen Verbindungskanal im Ventilglied 9, wobei das zuströmende Wasser den Druckraum 17 nicht durch strömt. Dabei mündet die zweite Zulaufleitung 39 im Ventil körper 3 oberhalb des Druckraumes 17 in die Sackbohrung 7, wobei im Einmündungsbereich ein Ringraum zwischen dem Ventilglied 9 und der Wand der Bohrung 7 vorgesehen ist, der im Ausführungsbeispiel durch eine Ringnut 67 im Ventilglied 9 gebildet ist. Von dieser Ringnut 67 führt ein durch zwei Schrägbohrungen gebildeter Verbindungskanal 69 im Ventil glied 9 ab, der unterhalb des Druckraumes 17 in den Ring kanal 23 einmündet. Dabei sind im Bereich des Ringkanals 23 zwei axiale Flächenanschliffe vorgesehen, von denen sich ein erster Flächenanschliff 71 vom Druckraum 17 bis in den Ring raum 59 erstreckt und über den der über den Druckkanal 19 zugeführte Kraftstoff an den Ventilsitz 13 geleitet wird. Der zweite Flächenanschliff 73 beginnt im Bereich der Einmündung des Verbindungskanals 69 unterhalb des Druckraumes 17 und erstreckt sich ebenfalls bis in den Ringraum 59. Dabei strömt über diesen zweiten Flächenanschliff 73 das über die zweite Zulaufleitung 39 in den Verbindungskanal 69 einströmende Wasser in den Ringraum 59, wobei der Verbindungskanal 69 eine Bypassleitung zum Druckraum 17 bildet. Dabei weist das sechste Ausführungsbeispiel den Vorteil auf, daß das zugeführte Wasser separat in den Ringkanal 23 geleitet werden kann und somit eine sehr homogene Schichtung von Kraftstoff, Wasser und wieder Kraftstoff erreicht werden kann, über die sich eine sehr präzise Steuerung von Voreinspritzmenge und Haupteinspritzmenge des einzuspritzenden Kraftstoffes erreichen läßt.In the sixth embodiment shown in FIG. 10, the water is supplied from the second feed line 39, in contrast to the previous embodiment, via a connecting channel in the valve member 9 , the inflowing water not flowing through the pressure chamber 17 . The second inlet line 39 opens into the valve body 3 above the pressure chamber 17 in the blind bore 7 , an annular space between the valve member 9 and the wall of the bore 7 is provided in the confluence area, which is formed in the embodiment by an annular groove 67 in the valve member 9 . From this annular groove 67 leads through a connection channel 69 formed by two oblique bores in the valve member 9 , which opens below the pressure chamber 17 in the ring channel 23 . Here, two axial surface grindings are provided in the area of the ring channel 23 , of which a first surface grind 71 extends from the pressure chamber 17 to the ring chamber 59 and via which the fuel supplied via the pressure channel 19 is passed to the valve seat 13 . The second surface grinding 73 begins in the region of the junction of the connecting channel 69 below the pressure space 17 and also extends into the annular space 59 . In this case, the water flowing in via the second inlet line 39 into the connecting channel 69 flows into the annular space 59 via this second surface grinding 73 , the connecting channel 69 forming a bypass line to the pressure chamber 17 . The sixth embodiment has the advantage that the supplied water can be fed separately into the ring channel 23 and thus a very homogeneous stratification of fuel, water and fuel can be achieved, through which a very precise control of the pre-injection quantity and the main injection quantity of the fuel to be injected.

Claims

1.Fuel injection valve for internal combustion engines with a valve member ( 9 ) which is axially displaceably guided in a bore ( 7 ) of a valve body ( 3 ) and which has a valve sealing surface ( 11 ) at its combustion chamber end, with which it is used to control an injection cross section with a valve seat surface fixed to the housing ( 13 ) cooperates as well as with a pressure shoulder ( 15 ) acting in the opening direction of the valve member ( 9 ) on the stem of the valve member ( 9 ), which projects into a pressure chamber ( 17 ) which is enlarged in cross section and into which a pressure channel ( 19 ) can be connected to a high-pressure fuel source opens, the pressure chamber ( 17 ) being connected to the valve seat surface ( 13 ) via an axially extending annular channel ( 23 ) formed between the valve member shaft and the wall of the bore ( 7 ) and to a second inlet line ( 39 ) in the valve body ( 3 ), through which a second medium is fed to the injection cross section of the injection valve characterized in that the second inlet line ( 39 ) extends completely in the valve body ( 3 ) and directly into the pressure chamber ( 17 ) or at least near the pressure chamber ( 17 ) into a between the valve member ( 9 ) and the wall of the bore ( 7 ) limited space opens out.

2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized characterized in that water as the second medium Injection cross section is supplied.

3. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the second feed line ( 39 ) has a smaller flow cross-section than the fuel-carrying pressure channel ( 19 ).

4. Fuel injection valve according to claim 3, characterized in that the second feed line ( 39 ) is connected via a supply line ( 41 ) to a connecting piece ( 43 ) of a delivery line, with a check valve ( 45 ) opening in the direction of the injection opening ( 25 ) opening into the supply line ( 41 ) is used.

5. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the fuel pressure in the pressure channel ( 19 ) during the injection phase at the injection valve is greater than the pressure of the second medium in the second feed line ( 39 ).

6. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the pressure of the second medium in the second feed line ( 39 ) during the injection breaks is greater than the static pressure of the fuel in the pressure channel ( 19 ).

7. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the pressure chamber ( 17 ) has an oval cross-sectional shape and that the second feed line ( 39 ) and the fuel pressure channel ( 19 ) open out opposite each other at the most distant ends of the pressure channel cross section in this.

8. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that a sleeve ( 47 ) is inserted into the axial ring channel ( 23 ) which the ring channel ( 23 ) in a radially inner region ( 49 ) and a radially outer region ( 51 ) divided, these areas ( 49 , 51 ) being connected to one another via a plurality of bores ( 53 ) in the sleeve ( 47 ).

9. Fuel injection valve according to claim 8, characterized in that the sleeve ( 47 ) at its end facing the valve seat ( 13 ) is tightly clamped to the wall of the bore ( 7 ) and that the pressure chamber ( 17 ) facing the end towards the mouth of the second feed line ( 39 ) is inclined to rise.

10. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the stem of the valve member ( 9 ) in the region of the annular channel ( 23 ) has a plurality of longitudinal grooves ( 57 ), preferably six.

11. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the shaft of the valve member ( 9 ) in the region of the annular channel ( 23 ) has a square profile ( 63 ).

12. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the shaft of the valve member ( 9 ) in the region of the annular channel ( 23 ) has a tooth profile ( 65 ).

13. Fuel injection valve according to claims 10 to 12, characterized in that the valve member ( 9 ) in the region of the annular channel ( 23 ) constricts between the lower, valve seat-facing end of the profile surfaces ( 57 , 63 , 65 ) on the valve member shaft and the valve sealing surface ( 11 ) has an annular space ( 59 ) with an enlarged cross section in the annular channel ( 23 ).

14. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the second inlet line ( 39 ) opens above the pressure chamber ( 17 ) into the bore ( 7 ), an annular space between the valve member ( 9 ) and the bore wall ( 7 ) being provided in the confluence region which a connection channel ( 69 ) inside the valve member ( 9 ) discharges, which flows downstream below the pressure chamber ( 17 ) into the annular channel ( 23 ).

15. Fuel injection valve according to claim 14, characterized in that on the shaft of the valve member ( 9 ) in the region of the annular channel ( 23 ) at least two flats are provided, which open into the annular space ( 59 ) and of which a first bevel ( 71 ) with protrudes its upper end into the pressure chamber ( 17 ) and a second bevel ( 73 ) below the pressure chamber ( 17 ) ends, the connec tion channel ( 69 ) in the valve member ( 9 ) opens into the second bevel ( 73 ).