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DE102007062701A1 - fuel Injector - Google Patents

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DE102007062701A1
DE102007062701A1 DE200710062701 DE102007062701A DE102007062701A1 DE 102007062701 A1 DE102007062701 A1 DE 102007062701A1 DE 200710062701 DE200710062701 DE 200710062701 DE 102007062701 A DE102007062701 A DE 102007062701A DE 102007062701 A1 DE102007062701 A1 DE 102007062701A1
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Germany
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lateral surface
nozzle
fuel injection
truncated cone
nozzle body
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DE200710062701
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Inventor
Peter Russell Hayman
Gerd Bittlinger
Michael Lippisch
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Düsenkörper (1), der eine zentrale Öffnung (2) umfasst, die einen sich zum Brennraum hin verjüngenden Kegelstumpfabschnitt (4) aufweist, der in ein zentrales Sackloch (5) übergeht, von dem Spritzlöcher (8, 9) ausgehen, und mit einer Düsennadel (14), die einen konkaven Mantelflächenabschnitt (20) und eine Ringkante (18) aufweist, die in einer Schließstellung der Düsennadel (14) dichtend an dem Kegelstumpfabschnitt (4) des Düsenkörpers (1) zur Anlage kommt. Um die Strömung zu den Spritzlöchern zu optimieren, erstreckt sich der konkave Mantelflächenabschnitt (20) von der Ringkante (18) bis zu den Spritzlöchern (8, 9) im Düsenkörper (1) hin.The invention relates to a fuel injection nozzle for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, having a nozzle body (1) which has a central opening (2) which has a truncated cone section (4) tapering towards the combustion chamber, which is located in a central blind hole (4). 5) passes from the injection holes (8, 9) go out, and with a nozzle needle (14) having a concave lateral surface portion (20) and an annular edge (18) in a closed position of the nozzle needle (14) sealingly to the truncated cone portion (4) of the nozzle body (1) comes to rest. In order to optimize the flow to the spray holes, the concave lateral surface portion (20) extends from the annular edge (18) to the spray holes (8, 9) in the nozzle body (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Düsenkörper, der eine zentrale Öffnung umfasst, die einen sich zum Brennraum hin verjüngenden Kegelstumpfabschnitt aufweist, der in ein zentrales Sackloch übergeht, von dem Spritzlöcher ausgehen, und mit einer Düsennadel, die einen konkaven Mantelflächenabschnitt und eine Ringkante aufweist, die in einer Schließstellung der Düsennadel dichtend an dem Kegelstumpfabschnitt des Düsenkörpers zur Anlage kommt.The The invention relates to a fuel injection nozzle for injection of fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine, with a nozzle body, which has a central opening includes a tapering towards the combustion chamber Having a truncated cone section which merges into a central blind hole, emanating from the injection holes, and with a nozzle needle, a concave lateral surface portion and an annular edge which, in a closed position of the nozzle needle sealing at the truncated cone portion of the nozzle body comes to the plant.

Stand der TechnikState of the art

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 36 05 082 A1 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse mit einer Nadelspitze bekannt, die in Strömungsrichtung des Kraftstoffs gesehen einen konvex geformten Mantelflächenabschnitt und stromab davon einen konkav geformten Mantelflächenabschnitt aufweist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 38 43 235 A1 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse mit einer an einen Dichtkegel der Ventilnadel anschließenden Ventilnadelkuppe bekannt, die eine Durchmesserstufe aufweist, die an den Dichtkegel anschließt und als Ke gel beziehungsweise Kegelstumpf ausgeführt ist. Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 30 14 958 A1 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse mit einer Nadelspitze bekannt, deren Mantel unterhalb der Sitzkante stark konkav ausgebildet und in axialer Richtung von den Spritzlöchern im Düsenkörper beabstandet ist.From the German patent application DE 36 05 082 A1 is a fuel injection nozzle with a needle tip is known, seen in the flow direction of the fuel has a convex shaped lateral surface portion and downstream of a concave shaped lateral surface portion. From the German patent application DE 38 43 235 A1 is a fuel injector with a subsequent to a sealing cone of the valve needle valve needle tip is known, which has a diameter step, which adjoins the sealing cone and is designed as Ke gel or truncated cone. From the German patent application DE 30 14 958 A1 a fuel injection nozzle with a needle tip is known, the jacket is formed concave below the seat edge and spaced in the axial direction of the spray holes in the nozzle body.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Aufgabe der Erfindung ist es, die Kraftstoffströmung zu den Spritzlöchern einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu optimieren.task The invention is the fuel flow to the spray holes a fuel injection nozzle according to the To optimize preamble of claim 1.

Die Aufgabe ist bei einer Kraftstoffeinspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Düsenkörper, der eine zentrale Öffnung umfasst, die einen sich zum Brennraum hin verjüngenden Kegelstumpfabschnitt aufweist, der in ein zentrales Sackloch übergeht, von dem Spritzlöcher ausgehen, und mit einer Düsennadel, die einen konkaven Mantelflächenabschnitt und eine Ringkante aufweist, die in einer Schließstellung der Düsennadel dichtend an dem Kegelstumpfabschnitt des Düsenkörpers zur Anlage kommt, dadurch gelöst, dass sich der konkave Mantelflächenabschnitt von der Ringkante bis zu den Spritzlöchern im Düsenkörper hin erstreckt. Dadurch kann eine nahezu verlustfreie und stabile Strömung zu den Spritzlöchern erzeugt werden. Insbesondere kann ein frühes Aufbrechen des Kraftstoffstrahls und/oder das Auftreten von Kavitation verhindert werden.The Task is with a fuel injector for injection of fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine, with a nozzle body, which has a central opening includes a tapering towards the combustion chamber Having a truncated cone section which merges into a central blind hole, emanating from the injection holes, and with a nozzle needle, a concave lateral surface portion and an annular edge which, in a closed position of the nozzle needle sealing at the truncated cone portion of the nozzle body comes to rest, solved by the fact that the concave Lateral surface section from the annular edge to the spray holes extends in the nozzle body. This can be a almost lossless and stable flow to the spray holes be generated. In particular, an early break up the fuel jet and / or the occurrence of cavitation are prevented.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzdüse ist dadurch gekennzeichnet, dass der konkave Mantelflächenabschnitt im Längsschnitt die Gestalt von zwei Kreisbögen aufweist, die sich von der Ringkante bis zum brennraumnahen Ende der Düsennadel verjüngen. Dadurch wird eine optimale Führung oder Leitung der Strömung zwischen der Düsennadel und dem Düsenkörper ermöglicht. Die von der Ringkante bis zum brennraumnahen Ende der Düsennadel durchgehende Rundung verkürzt den Drosselbereich und ermöglicht gleichzeitig einen anschließenden gleichmäßigen Druckrückgewinn.One preferred embodiment of the fuel injector is characterized in that the concave lateral surface portion in longitudinal section the shape of two circular arcs extending from the annular edge to the end near the combustion chamber rejuvenate the nozzle needle. This will be an optimal one Guiding or directing the flow between the Nozzle needle and the nozzle body allows. The from the annular edge to the combustion chamber near the end of the nozzle needle continuous rounding shortens the throttle area and allows at the same time a subsequent uniform Pressure recovery.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzdüse ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkante zwischen dem konkaven Mantelflächenabschnitt und einem weiteren Mantelflächenabschnitt angeordnet ist. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist die Ringkante relativ scharfkantig ausgeführt.One Another preferred embodiment of the fuel injector is characterized in that the annular edge between the concave Lateral surface section and a further lateral surface section is arranged. According to another aspect of the Invention, the ring edge is designed relatively sharp.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzdüse ist dadurch gekennzeichnet, dass der Innenwinkel zwischen dem konkaven und dem weiteren Mantelflächenabschnitt 120 bis 150 Grad beträgt. Daraus ergibt sich ein relativ scharfkantiger Sitz der Ringkante an dem Kegelstumpfabschnitt des Düsenkörpers. Der Winkel zwischen dem konkaven und dem weiteren Mantelflächenabschnitt beträgt vorzugsweise etwa 135 Grad.One Another preferred embodiment of the fuel injector is characterized in that the inner angle between the concave and the other lateral surface portion 120 to 150 degrees is. This results in a relatively sharp-edged Seat of the annular edge on the truncated cone portion of the nozzle body. The angle between the concave and the further lateral surface portion is preferably about 135 degrees.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzdüse ist dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Mantelflächenabschnitt die Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist. Diese Gestalt hat sich in Kombination mit dem durchgehenden konkaven Mantelflächenabschnitt als besonders vorteilhaft erwiesen.One Another preferred embodiment of the fuel injector is characterized in that the further lateral surface section the Has the shape of a straight circular cylinder. This figure has in combination with the continuous concave lateral surface section proved to be particularly advantageous.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzdüse ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der konkave Mantelflächenabschnitt von der Ringkante über die Spritzlöcher im Düsenkörper hinaus in das Sackloch hinein erstreckt. Dadurch wird die Strömung an der Ringkante vorbei zu den Spritzlöchern weiter optimiert.One Another preferred embodiment of the fuel injector is characterized in that the concave lateral surface portion from the edge of the ring over the spray holes in the nozzle body extends out into the blind hole. This will change the flow further optimized at the edge of the ring to the spray holes.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzdüse ist dadurch gekennzeichnet, dass das Sackloch im Bereich der Spritzlöcher den gleichen Kegelwinkel wie der Kegelstumpfabschnitt aufweist. Dadurch werden Ablösekanten vermieden und das Sacklochvolumen reduziert. Darüber hinaus wird das Entstehen großer Verwirbelungen eingeschränkt.One Another preferred embodiment of the fuel injector is characterized in that the blind hole in the region of the injection holes has the same cone angle as the truncated cone portion. As a result, separation edges are avoided and the blind hole volume reduced. In addition, the emergence will be great Turbulence restricted.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description, with reference to the drawing an embodiment is described in detail.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

In der beiliegenden 1 ist das brennraumnahe Ende einer erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse im Längsschnitt dargestellt.In the enclosed 1 is the combustion chamber near the end of a fuel injector according to the invention shown in longitudinal section.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

In 1 ist eine Einspritzdüse mit einem Düsenkörper 1 im Längsschnitt dargestellt. Der Düsenkörper 1 umfasst eine zentrale Öffnung 2, die als Bohrung ausgeführt ist und in die eine nicht dargestellte Kraftstoffzuleitung einmündet. Der Düsenkörper 1 erstreckt sich entlang einer Längsachse 3, die an dem in 1 dargestellten Ende des Düsenkörpers 1 in einen Kegelstumpfabschnitt 4 übergeht, der zum Brennraum einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine hin in ein zentrales Sackloch 5 mündet. Von dem zentralen Sackloch 5 erstrecken sich Spritzlöcher 8, 9 in den Brennraum.In 1 is an injection nozzle with a nozzle body 1 shown in longitudinal section. The nozzle body 1 includes a central opening 2 , which is designed as a bore and into which opens a fuel supply, not shown. The nozzle body 1 extends along a longitudinal axis 3 , which at the in 1 illustrated end of the nozzle body 1 in a truncated cone section 4 goes over to the combustion chamber of an internal combustion engine, not shown, in a central blind hole 5 empties. From the central blind hole 5 Spraying holes extend 8th . 9 in the combustion chamber.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung geht der Kegelstumpfabschnitt 4 an seinem brennraumnahen Ende unmittelbar in das zentrale Sackloch 5 über. Des Weiteren hat das zentrale Sackloch 5 die Gestalt eines Kegelstumpfabschnitts, der den gleichen Kegelwinkel 10 wie der Kegelstumpfabschnitt 4 aufweist. An dem brennraumnahen Ende des zentralen Sacklochs 5 ist fertigungstechnisch bedingt eine Spitze ausgebildet, deren Kegelwinkel etwas größer als der Kegelwinkel 10 ist.According to one aspect of the invention, the truncated cone section goes 4 at its end close to the combustion chamber directly into the central blind hole 5 above. Furthermore, the central blind hole has 5 the shape of a truncated cone section, the same cone angle 10 like the truncated cone section 4 having. At the end of the central blind hole near the combustion chamber 5 manufacturing technology is due to a tip formed whose cone angle slightly larger than the cone angle 10 is.

In der zentralen Bohrung 2 ist eine Düsennadel 14 verschiebbar gelagert, die auch als Ventilnadel bezeichnet wird und einen Mantelflächenabschnitt 16 aufweist, der die Gestalt eines geraden Kreiszylinderabschnitts aufweist. Der Mantelflächenabschnitt 16 wird zum Brennraum hin von einer Ringkante 18 begrenzt, die in einer Schließstellung der Düsennadel 14 dichtend an dem Kegelstumpfabschnitt 4 zur Anlage kommt, um einen Ventilsitz zu bilden. In einer Öffnungsstellung ist die Ringkante 18 von dem Kegelstumpfabschnitt 4 des Düsenkörpers 1 beabstandet, um den Durchfluss von Kraftstoff an der Ringkante 18 vorbei zu ermöglichen.In the central hole 2 is a nozzle needle 14 slidably mounted, which is also referred to as a valve needle and a lateral surface portion 16 having the shape of a right circular cylindrical portion. The lateral surface section 16 becomes the combustion chamber from an annular edge 18 limited in a closed position of the nozzle needle 14 sealing at the truncated cone section 4 comes to rest to form a valve seat. In an open position is the annular edge 18 from the truncated cone section 4 of the nozzle body 1 spaced to the flow of fuel at the edge of the ring 18 to pass by.

In radialer Richtung zwischen dem Mantelflächenabschnitt 16 der Düsennadel 14 und dem Düsenkörper 1 ist stromauf der Ringkante 18 ein Ringraum 19 ausgebildet, der mit Druck beaufschlagtem Kraftstoff gefüllt ist. In der Öffnungsstellung der Düsennadel 14 strömt mit Druck beaufschlagter Kraftstoff aus dem Ringraum 19 an der Ringkante 18 vorbei zu den Spritzlöchern 8, 9 und von dort in den Brennraum. In der Schließstellung der Düsennadel 14 wird diese Strömung durch die Ringkante 18 unterbrochen, die an dem Kegelstumpfabschnitt 4 zur Anlage kommt.In the radial direction between the lateral surface portion 16 the nozzle needle 14 and the nozzle body 1 is upstream of the ring edge 18 an annulus 19 formed, which is filled with pressurized fuel. In the open position of the nozzle needle 14 flows pressurized fuel from the annulus 19 at the edge of the ring 18 over to the spray holes 8th . 9 and from there into the combustion chamber. In the closed position of the nozzle needle 14 This flow is through the edge of the ring 18 interrupted at the truncated cone section 4 comes to the plant.

Von der Ringkante 18 der Düsennadel 14 erstreckt sich eine konkave Mantelfläche 20 bis zum brennraumnahen Ende 22 der Düsennadel 14. Der konkave Mantelflächenabschnitt 20 hat in dem dargestellten Längsschnitt die Gestalt von zwei Kreisbögen, die von der Ringkante 18 ausgehen und an dem brennraumnahen Ende 22 der Düsennadel 14 eine abgestumpfte Spitze bilden.From the edge of the ring 18 the nozzle needle 14 a concave lateral surface extends 20 to the end near the combustion chamber 22 the nozzle needle 14 , The concave lateral surface section 20 has in the illustrated longitudinal section the shape of two arcs of the annular edge 18 go out and at the end near the combustion chamber 22 the nozzle needle 14 form a truncated tip.

Durch die konkave Rundung der Düsennadel 14 in dem Mantelflächenabschnitt 20 von der Ringkante 18 bis zum Ende 22 wird ein sich in der Öffnungsstellung zwischen der Düsennadel 14 und dem Kegelstumpfabschnitt 4 des Düsenkörpers 1 ergebender Drosselbereich verkürzt. Darüber hinaus verhindert der gemeinsame Kegelwinkel 10 des Kegelstumpfabschnitts 4 und des zentralen Sacklochs 5 Ablösekanten und generiert eine stabile verlustarme Strömung. Durch die Gleichstellung der Kegelwinkel von Sackloch 5 und Kegelstumpfabschnitt 4 wird das Sacklochvolumen zusätzlich reduziert und die Entstehung großer Verwirbelungen eingeschränkt.Due to the concave curve of the nozzle needle 14 in the lateral surface portion 20 from the edge of the ring 18 until the end 22 becomes in the open position between the nozzle needle 14 and the truncated cone section 4 of the nozzle body 1 resulting throttle area shortened. In addition, the common cone angle prevents 10 of the truncated cone section 4 and the central blind hole 5 Ablösekanten and generates a stable low-loss flow. By equalizing the cone angle of blind hole 5 and truncated cone section 4 the blind hole volume is additionally reduced and the formation of large turbulences is restricted.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (7)

Kraftstoffeinspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit einem Düsenkörper (1), der eine zentrale Öffnung (2) umfasst, die einen sich zum Brennraum hin verjüngenden Kegelstumpfabschnitt (4) aufweist, der in ein zentrales Sackloch (5) übergeht, von dem Spritzlöcher (8, 9) ausgehen, und mit einer Düsennadel (14), die einen konkaven Mantelflächenabschnitt (20) und eine Ringkante (18) aufweist, die in einer Schließstellung der Düsennadel (14) dichtend an dem Kegelstumpfabschnitt (4) des Düsenkörpers (1) zur Anlage kommt, dadurch gekennzeichnet, dass sich der konkave Mantelflächenabschnitt (20) von der Ringkante (18) bis zu den Spritzlöchern (8, 9) im Düsenkörper (1) hin erstreckt.Fuel injection nozzle for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine, having a nozzle body ( 1 ), which has a central opening ( 2 ), which has a truncated cone section (FIG. 4 ), which is in a central blind hole ( 5 ), from the spray holes ( 8th . 9 ) and with a nozzle needle ( 14 ), which have a concave lateral surface section ( 20 ) and a ring edge ( 18 ), which in a closed position of the nozzle needle ( 14 ) sealingly at the truncated cone portion ( 4 ) of the nozzle body ( 1 ) comes to rest, characterized in that the concave lateral surface portion ( 20 ) from the annular edge ( 18 ) up to the spray holes ( 8th . 9 ) in the nozzle body ( 1 ) extends. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der konkave Mantelflächenabschnitt (20) im Längsschnitt die Gestalt von zwei Kreisbögen aufweist, die sich von der Ringkante (18) bis zum brennraumnahen Ende (22) der Düsennadel (14) verjüngen.Fuel injection nozzle according to claim 1, characterized in that the concave lateral surface section ( 20 ) in longitudinal section has the shape of two circular arcs extending from the annular edge ( 18 ) to the end close to the combustion chamber ( 22 ) of the nozzle needle ( 14 ) rejuvenate. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringkante (18) zwischen dem konkaven Mantelflächenabschnitt (20) und einem weiteren Mantelflächenabschnitt (16) angeordnet ist.Fuel injection nozzle according to claim 2, characterized in that the annular edge ( 18 ) between the concave lateral surface portion ( 20 ) and a further lateral surface section ( 16 ) is arranged. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenwinkel zwischen dem konkaven (20) und dem weiteren (16) Mantelflächenabschnitt 120 bis 150 Grad beträgt.Fuel injection nozzle according to claim 3, characterized in that the internal angle between the concave ( 20 ) and the other ( 16 ) Lateral surface portion is 120 to 150 degrees. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der weitere Mantelflächenabschnitt (16) die Gestalt eines geraden Kreiszylinders aufweist.Fuel injection nozzle according to claim 3 or 4, characterized in that the further lateral surface portion ( 16 ) has the shape of a right circular cylinder. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der konkave Mantelflächenabschnitt (20) von der Ringkante (18) über die Spritzlöcher (8, 9) im Düsenkörper (1) hinaus in das Sackloch (5) hinein erstreckt.Fuel injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the concave lateral surface section ( 20 ) from the annular edge ( 18 ) over the spray holes ( 8th . 9 ) in the nozzle body ( 1 ) out into the blind hole ( 5 ) extends into it. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sackloch (5) im Bereich der Spritzlöcher (8, 9) den gleichen Kegelwinkel (10) wie der Kegelstumpfabschnitt (4) aufweist.Fuel injection nozzle according to one of the preceding claims, characterized in that the blind hole ( 5 ) in the area of the injection holes ( 8th . 9 ) the same cone angle ( 10 ) like the truncated cone section ( 4 ) having.
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