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WO2003104640A1 - Injektor zum einspritzen von kraftstoff - Google Patents

Injektor zum einspritzen von kraftstoff Download PDF

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Publication number
WO2003104640A1
WO2003104640A1 PCT/DE2003/001879 DE0301879W WO03104640A1 WO 2003104640 A1 WO2003104640 A1 WO 2003104640A1 DE 0301879 W DE0301879 W DE 0301879W WO 03104640 A1 WO03104640 A1 WO 03104640A1
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WO
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spray hole
diameter
injector according
inlet
outlet
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Ceased
Application number
PCT/DE2003/001879
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English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Fath
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Siemens Corp
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
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Publication date
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Priority to US11/008,415 priority patent/US7490784B2/en
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Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/1846—Dimensional characteristics of discharge orifices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/1833—Discharge orifices having changing cross sections, e.g. being divergent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M65/00—Testing fuel-injection apparatus, e.g. testing injection timing ; Cleaning of fuel-injection apparatus
    • F02M65/007—Cleaning
    • F02M65/008—Cleaning of injectors only

Definitions

  • the present invention relates to an injector for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine through at least one spray hole.
  • injection holes through which the fuel is injected into the combustion chamber are usually cylindrical. So far, one or two spray holes have been provided. In order to achieve an improved exhaust gas behavior of the internal combustion engine, it has been proposed to make the spray holes with a smaller diameter and at the same time to increase the number of spray holes.
  • extensive engine tests have shown that when contaminated fuel is used, which contains, for example, an increased concentration of co-formulants such as zinc, copper, etc. and their compounds, deposits (coking) form at the outlet opening of the spray holes. This will reduce the flow through the spray holes, reducing the amount of fuel injected into the engine and continually decreasing the performance of the engine. This problem occurs particularly in large and maximum load conditions where the temperatures are very high.
  • each spray hole with a device for the targeted generation of cavitation at the outlet opening in order to remove deposits which have accumulated during operation or to prevent the deposits from forming.
  • cavitation is therefore deliberately generated, that is to say, vapor bubbles are generated in a targeted manner at the spray hole by falling below the vapor pressure, which are then brought to implode specifically at the outlet of the spray hole, where the undesired deposits occur. This creates pressure waves of several thousand bar at these points, which clears the spray holes of deposits or prevents deposits from the start.
  • a device for self-cleaning the outlet openings of the spray nozzles can be provided.
  • the device for the targeted generation of cavitation is particularly preferably integrated into the spray hole by designing the geometric dimensions of the spray hole.
  • the shape of the spray hole is fluidically less favorable, so that to a certain extent targeted cavitation occurs.
  • Flow-related cavitation is achieved in that, due to the shape of the spray hole, the flow is no longer able to follow the predetermined geometry of the injection hole, so that cavitation occurs.
  • the spray hole has a barrel-like shape in section.
  • a barrel-like shape is understood to mean a shape which first widens in the flow direction and then tapers again.
  • the imploding of the cavitation bubbles can be placed on the outlet opening of the spray hole by simple geometric design of the spray hole in order to prevent the undesired depositing. to avoid problems.
  • the spray hole preferably has a symmetrical barrel shape.
  • the inlet cross-sectional area of the barrel-shaped injection run is further preferably greater than or equal to the outlet cross-sectional area.
  • the inlet cross-sectional area and the outlet cross-sectional area are each circular, an inlet diameter being equal to or greater than an outlet diameter.
  • the ratio of the inlet diameter to a maximum diameter of the barrel-shaped spray hole is preferably between 0.9 and 0.95. With a ratio of the inlet diameter to the maximum diameter of the barrel-shaped spray hole of 0.91, deposits can be reliably prevented.
  • the inlet diameter is particularly advantageously between 5 .mu.m to 25 .mu.m smaller than the maximum diameter of the barrel-shaped spray hole. If the inlet diameter differs from the maximum diameter by at least 10 ⁇ , deposits can be reliably prevented.
  • the ratio of the inlet diameter to the outlet diameter of the barrel-shaped spray hole is furthermore preferably between 1 and 1.3, in particular at 1.1.
  • Another preferred shape of the spray hole is when the spray hole has a shape that widens in the flow direction, in particular conically widens.
  • the ratio of the spray hole length to an average diameter of the spray hole is less than or equal to 6.5.
  • the average diameter is the average diameter over the length of the spray hole.
  • the tendency towards coking of the spray hole can be reduced in that a sharp edge is formed at the outlet opening.
  • the present invention can be used with injectors
  • VCO Vehicle-to-air injectors with blind hole nozzles
  • FIG. 1 shows a schematic sectional view of a spray hole according to a first exemplary embodiment of the present invention
  • FIG. 2 shows an enlarged view of the outlet edge of the spray hole from FIG. 1,
  • Figure 3 is a schematic sectional view of a spray hole according to a second embodiment of the present invention.
  • Figure 4 is a schematic sectional view of a spray hole according to a third embodiment of the present invention.
  • a spray hole 1 according to a first exemplary embodiment of the present invention is described below with reference to FIGS. 1 and 2.
  • the spray hole 1 has a symmetrical barrel shape.
  • the spray hole 1 is both symmetrical to a plane containing the central axis of the spray hole and symmetrical in a plane intended by the maximum diameter D max of the spray hole 1.
  • the spray hole 1 has an inlet opening 2 and an outlet opening 3.
  • the diameter D A of the inlet port 2 equal to the diameter D of the outlet opening 3, wherein the openings 2, 3 are circular.
  • the spray hole 1 is formed in a known manner in a nozzle body 6 and is arranged on an injection-side end of a blind hole.
  • the blind hole comprises a valve seat surface, which is released or closed by means of a valve needle in order to carry out an injection.
  • the fuel enters the spray hole 1 at the inlet opening 2 and flows out of the outlet opening 3 into a combustion chamber 10 of an internal combustion engine.
  • the maximum diameter D max of the spray hole 1 is arranged at half the length L / 2 of the total length L of the spray hole.
  • the ratio of the inlet diameter D Ein to the maximum diameter D ma ⁇ 0.91. Since the inlet diameter D equal to the outlet diameter D A is Off, the ratio of inlet diameter to outlet diameter. 1
  • the direction of flow and the deflections at the spray hole 1 of the flow are indicated by the arrows in the figure.
  • the geometric shaping of the spray hole in barrel shape causes a strong deflection of the flow at the inlet opening 2, so that cavitation bubbles 7 are created.
  • the inlet edge 4 of the inlet opening 2 is rounded with a predetermined radius R.
  • the tendency to cavitation is specifically increased by influencing the pressure and flow velocity.
  • the resulting cavitation bubbles 7 are carried away by the flow.
  • the cavitation bubbles implode due to the large pressure differences in the spray hole 1, which is identified in the figures by the reference symbol 8.
  • a spray hole 1 according to a second exemplary embodiment of the present invention is described below with reference to FIG. 3. The same parts are identified with the same reference numerals as in the first exemplary embodiment.
  • the spray hole 1 according to the second exemplary embodiment essentially corresponds to the first exemplary embodiment, with the difference that it is formed only symmetrically with respect to a plane through the central axis of the spray hole and asymmetrically with respect to a plane at the height L / 2 of the wall thickness L of the nozzle body 6.
  • the maximum diameter D max of the barrel-shaped spray hole 1 according to the second exemplary embodiment is arranged between the inlet opening 2 and half the length L / 2 of the spray hole 1 (cf. FIG. 3).
  • the ratio of the diameter D Einlass carefully- A to the maximum diameter D max amounts to 0.94.
  • the ratio of the inlet diameter D E i, n is the outlet diameter D of 1.05. Otherwise, this exemplary embodiment corresponds to the first exemplary embodiment, so that reference can be made to the description there.
  • a third exemplary embodiment according to the present invention is described below with reference to FIG. 4, parts being identified with the same reference numerals as in the previous exemplary embodiments.
  • an outlet edge 5 with an angle ⁇ is formed between the outer surface of the nozzle body 6 and the spray hole 1 at the outlet opening 3, so that there is a sharp-edged transition from the spray hole to the combustion chamber 10.
  • the spray hole 1 according to the fourth exemplary embodiment is designed to widen in the direction of flow, more precisely to widen conically.
  • cavitation bubbles 7 are generated at the inlet opening, which cavitate as a result of the pressure increase when exiting the spray hole 1, so that any deposits 9 which may be present can be removed by means of the imploding cavitation bubbles 8.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Raum (10). Der Injektor umfasst wenigstens ein Spritzloch (1) mit einer Einlassöffnung (2) und einer Auslassöffnung (3). Das Spritzloch (1) weist eine Einrichtung zur gezielten Erzeugung von Kavitation an der Auslassöffnung (3) auf, um im Betrieb erzeugte Ablagerungen (9) der Auslassöffnung (3) zu entfernen.

Description

Beschreibung
Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine durch wenigstens ein Spritzloch.
Bei bekannten Injektoren zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum sind Einspritzlöcher, durch welche der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt wird, üblicherweise zylindrisch ausgebildet. Bisher wurden hierbei ein oder zwei Spritzlöcher vorgesehen. Um ein verbessertes Abgasverhalten der Brennkraftmaschine zu erreichen, wurde vorgeschlagen, die Spritzlöcher mit kleinerem Durchmesser zu fertigen und gleichzeitig die Anzahl der Spritzlöcher zu erhöhen. Umfangreiche motorische Untersuchungen haben jedoch gezeigt, dass bei einem Einsatz von kontaminiertem Kraftstoff, welcher beispielsweise eine erhöhte Konzentration von Beistoffen wie Zink, Kupfer, usw. sowie deren Verbindungen enthält, sich Ablagerungen (Verkokungen) an der Auslassöffnung der Spritzlöcher bilden. Dadurch wird der Durchfluss durch die Spritzlöcher verringert, so dass die Einspritzmenge in den Motor abnimmt und die Leistung des Motors somit kontinuierlich sinkt. Dieses Problem tritt insbesondere bei großen und maximalen Lastbedingungen auf, bei denen sehr hohe Temperaturen herrschen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Injek- tor mit einem Spritzloch zum Einspritzen von Kraftstoff bereitzustellen, welcher bei einfachem Aufbau und einfacher, kostengünstiger Herstellbarkeit eine Verkokung von Spritzlöchern sicher verhindern kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Injektor mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung. Erfindungsgemäß wird daher vorgeschlagen, jedes Spritzloch mit einer Einrichtung zur gezielten Erzeugung von Kavitation an der Auslassöffnung zu versehen, um im Betrieb angelagerte Ablagerungen zu entfernen bzw. das Entstehen der Ablagerungen zu verhindern. Erfindungsgemäß wird somit bewusst Kavitation erzeugt, d.h. es werden am Spritzloch gezielt Dampfblasen durch Unterschreitung des Dampfdrucks erzeugt, welche dann gezielt am Auslass des Spritzlochs, wo die unerwünschten Ab- lagerungen auftreten, zum Implodieren gebracht werden. Hierbei entstehen an diesen Stellen Druckwellen von mehreren tausend bar, wodurch die Spritzlöcher von Ablagerungen befreit werden bzw. eine Ablagerung von Anfang an verhindert wird. Somit kann erfindungsgemäß eine Einrichtung zur Selbstreini- gung der Auslassöffnungen der Spritzdüsen bereitgestellt werden.
Besonders bevorzugt ist die Einrichtung zur gezielten Erzeugung von Kavitation durch Ausgestaltung der geometrischen Ab- essungen des Spritzlochs in das Spritzloch integriert. Um hierbei die Kavitationsneigung des Spritzlochs zu steigern, wird somit die Spritzlochform strömungstechnisch etwas ungünstiger gestaltet, so dass in einem gewissen Umfang eine gezielte Kavitation auftritt. Dabei wird eine strö ungsbe- dingte Kavitation dadurch erreicht, dass aufgrund der Form des Spritzlochs die Strömung nicht länger in der Lage ist, der vorgegebenen Geometrie des Einspritzlochs zu folgen, so dass Kavitation auftritt.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das Spritzloch im Schnitt eine tonnenartige Form auf. Unter einer tonnenartigen Form wird erfindungsgemäß dabei eine Form verstanden, welche sich in Durchflussrichtung zuerst erweitert und anschließend wieder verjüngt. Hierdurch' kann durch einfache geometrische Gestaltung des Spritzlochs das Implodieren der Kavitationsblasen an die Auslassöffnung des Spritzlochs gelegt werden, um die unerwünschten Ablage- rungen zu vermeiden. Um eine einfache Herstellbarkeit aufzuweisen, weist das Spritzloch vorzugsweise eine symmetrische Tonnenform auf. Weiter bevorzugt ist die Einlassquerschnitts- fläche des tonnenförmigen Einspritzlaufs größer oder gleich der Auslassquerschnittsflache. Weiter bevorzugt sind die Ein- lassquerschnittsfl che und die Auslassquerschnittsflache jeweils kreisförmig, wobei ein Einlassdurchmesser gleich oder größer einem Auslassdurchmesser ist. Vorzugsweise ist dabei das Verhältnis des Einlassdurchmessers zu einem maximalen Durchmesser des tonnenförmigen Spritzlochs zwischen 0,9 und 0,95. Dabei ist bei einem Verhältnis Einlassdurchmesser zum maximalem Durchmesser des tonnenförmigen Spritzlochs von 0,91 eine sichere Verhinderung von Ablagerungen möglich. Besonders vorteilhaft ist der Einlassdurchmesser zwischen 5 um bis 25 um kleiner als der maximale Durchmesser des tonnenförmigen Spritzlochs. Bei einem Unterschied des Einlassdurchmessers zum maximalen Durchmesser von mindestens 10 μ können Ablagerungen sicher verhindert werden. Weiterhin bevorzugt ist das Verhältnis des Einlassdurchmessers zum Auslassdurchmesser des tonnenförmigen Spritzlochs zwischen 1 und 1,3, insbesondere bei 1,1.
Eine weitere bevorzugte Form des Spritzlochs ist, wenn das Spritzloch eine sich in Durchströmungsrichtung erweiternde, insbesondere konisch erweiternde, Form aufweist. Dabei treten an der Einlassöffnung des Spritzlochs infolge der starken Um- lenkung des Kraftstoffs Kavitationsblasen auf, welche bei Druckanstieg in dem als Diffusor wirkenden Spritzloch an der Auslassöffnung implodieren, so dass die unerwünschten Ablage- rungen verhindert werden können bzw. abgetragen werden können.
Gemäß einer anderen bevorzugten geometrischen Ausgestaltung des Spritzlochs ist das Verhältnis der Spritzlochlänge zu ei- nem mittleren Durchmesser des Spritzlochs kleiner oder gleich 6,5. Dabei ist der mittlere Durchmesser der durchschnittliche Durchmesser über die Länge des Spritzlochs. Durch Auslegung des Spritzlochs gemäß der obigen Formel kann das gezielte Auftreten von Kavitation in einem vorbestimmten Umfang erreicht werden. Die Form des Spritzlochs ist dabei beliebig und kann beispielsweise zylindrisch, sich verjüngend, insbe- sondere konisch, oder tonnenförmig sein.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann die Verkokungsneigung des Spritzlochs dadurch reduziert werden, dass an der Auslassöffnung eine scharfe Kante ausgebildet ist. D.h., an der Auslassöffnung wird keine Verrundung der Kante vorgenommen, so dass ein scharfer Übergang zwischen dem Spritzloch und dem Brennraum vorhanden ist. Dieser scharfe Übergang verhindert das Ablagern der Beistoffe, wobei gleichzeitig gewährleistet wird, dass Kavitationsblasen am Spritzlochrand auftreten und dort implodieren können.
Es sei angemerkt, dass bei Verwendung von Kraftstoff ohne Verunreinigungen durch Zink, Kupfer usw. trotz der Einrich- tung zur gezielten Erzeugung von Kavitation an der Auslassöffnung kein Kavitationsverschleiß an der Auslassöffnung selbst auftritt, da erfindungsgemäß die Kavitation so genau eingestellt werden kann, dass ausschließlich bei Auftreten von Ablagerungen diese entfernt werden. Weiterhin werden die aus Verkokungen bestehenden Ablagerungen leichter herausgeschlagen als das Material, in welchem das Spritzloch gebildet ist, da dieses Material widerstandsfähiger gegen Kavitation ist.
Die vorliegende Erfindung kann sowohl bei Injektoren mit
Sitzlochdüsen (VCO) als auch bei Injektoren mit Sacklochdüsen verwendet werden.
Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von bevor- zugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist: Figur 1 eine schematische Schnittansicht eines Spritzlochs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,
Figur 2 eine vergrößerte Ansicht der Auslasskante des Spritzlochs von Figur 1,
Figur 3 eine schematische Schnittansicht eines Spritzlochs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorlie- genden Erfindung und
Figur 4 eine schematische Schnittansicht eines Spritzlochs gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Figuren 1 und 2 ein Spritzloch 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, weist das Spritzloch 1 eine symmetrische Tonnenform auf. Das Spritzloch 1 ist dabei sowohl zu einer die Mittelachse des Spritzlochs enthaltenden Ebene symmetrisch als auch in einer durch den maximalen Durchmesser Dmax des Spritzlochs 1 gedachten Ebene symmetrisch. Das Spritzloch 1 weist eine Einlassöffnung 2 und eine Auslassöffnung 3 auf. Hierbei ist der Durchmesser DEin der Einlassöffnung 2 gleich wie der Durchmesser DAus der Auslassöffnung 3, wobei die Öffnungen 2, 3 kreisförmig sind.
Das Spritzloch 1 ist in bekannter Weise in einem Düsenkörper 6 gebildet und an einem einspritzseitigen Ende einer Sacklochbohrung angeordnet. Die Sacklochbohrung umfasst eine Ventilsitzfläche, welche mittels einer Ventilnadel freigegeben bzw. verschlossen wird, um eine Einspritzung auszuführen.
Der Kraftstoff tritt an der Einlassöffnung 2 in das Spritzloch 1 ein und strömt aus der Auslassöffnung 3 in einen Brennraum 10 einer Brennkraftmaschine ein. Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ist der maximale Durchmesser Dmax des Spritzlochs 1 an der halben Länge L/2 der Gesamtlänge L des Spritzlochs angeordnet.
Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel beträgt das Verhältnis des Einlassdurchmessers DEin zum maximalen Durchmesser Dmaχ 0,91. Da der Einlassdurchmesser DEin gleich dem Auslassdurchmesser DAus ist, beträgt das Verhältnis Einlassdurchmesser zu Auslassdurchmesser 1.
Die Durchströmungsrichtung sowie die Umlenkungen am Spritzloch 1 der Strömung sind durch die Pfeile in der Figur angedeutet. Durch die geometrische Formung des Spritzlochs in Tonnenform wird an der Einlassöffnung 2 eine starke Ablenkung der Strömung erzeugt, so dass Kavitationsbläschen 7 entstehen. Um an der Einlassöffnung 2 eine möglichst gute Strömung zu erreichen, ist die Einlasskante 4 der Einlassöffnung 2 mit einem vorbestimmten Radius R gerundet. Abhängig vom Durchmes- ser DEin und der Abrundung R der Einlasskante wird dabei die Kavitationsneigung durch entsprechende Beeinflussung von Druck und Strömungsgeschwindigkeit gezielt erhöht. Die entstandenen Kavitationsbläschen 7 werden von der Strömung mitgerissen. Durch die großen Druckunterschiede im Spritzloch 1 implodieren die Kavitationsbläschen, was in den Figuren mit dem Bezugszeichen 8 gekennzeichnet ist. Aufgrund der implo- dierenden Kavitationsbläschen 8 entstehen Druckwellen von mehreren 1000 bar, wodurch die Auslassöffnung 3 von den dort auftretenden Ablagerungen 9 befreit wird. Somit ist eine Selbstreinigung des Spritzlochs 1 möglich. Es sei angemerkt, dass die Neigung der Kavitationsbläschen 7 zum Implodieren an der Auslassöffnung 3 weiterhin durch Ausbilden einer scharfen Auslasskante 5 ebenfalls gezielt eingestellt werden kann. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Auslasskante 5 als scharfe Kante ausgebildet. Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 3 ein Spritzloch 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeich- net .
Das Spritzloch 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel, mit dem Unterschied, dass es nur symmetrisch hinsichtlich einer Ebene durch die Mittelachse des Spritzlochs ausgebildet ist und unsymmetrisch hinsichtlich einer Ebene in Höhe der haben Länge L/2 der Wandstärke L des Düsenkörpers 6. Mit anderen Worten ist der maximale Durchmesser Dmax des tonnenförmigen Spritzlochs 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel zwischen der Einlassöffnung 2 und der halben Länge L/2 des Spritzlochs 1 angeordnet (vgl. Figur 3). Das Verhältnis des Einlassdurch- messers DEin zum maximalen Durchmesser Dmax beträgt dabei 0,94. Weiterhin beträgt das Verhältnis des Einlassdurchmessers DEin zum Auslassdurchmesser DAus 1,05. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dortige Beschreibung verwiesen werden kann.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf Figur 4 ein drittes Ausführungsbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung be- schrieben, wobei gleich Teile mit den gleichen Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bezeichnet sind.
Wie aus Figur 4 ersichtlich ist, ist dabei zwischen der Aus- senflache des Düsenkörpers 6 und dem Spritzloch 1 an der Auslassöffnung 3 eine Auslasskante 5 mit einem Winkel α ausgebildet, so dass sich ein scharfkantiger Übergang vom Spritzloch zum Brennraum 10 ergibt.
Wie in Figur 4 gezeigt, ist das Spritzloch 1 gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel in Durchströmungsrichtung sich erweiternd, genauer sich konisch erweiternd, ausgebildet. Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen werden dabei an der Einlassöffnung Kavitationsbläschen 7 erzeugt, welche infolge des Druckanstiegs beim Austritt aus dem Spritzloch 1 kavitie- ren, so dass eventuell vorhandene Ablagerungen 9 mittels der implodierenden Kavitationsbläschen 8 entfernt werden können.

Claims

Patentansprüche
1. Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum (10) durch wenigstens ein Spritzloch (1) mit einer Einlassöffnung (2) und einer Auslassöffnung (3), dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzloch (1) eine Einrichtung zur gezielten Erzeugung von Kavitation an der Auslassöffnung (3) aufweist, um im Betrieb auftretenden Ablagerungen (9) an der Auslassöffnung (3) zu entfernen.
2. Injektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur gezielten Erzeugung von Kavitation durch spezielle geometrische Ausbildung der Form des Einspritzlochs in das Einspritzloch integriert ist.
3. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzloch (1) eine im Schnitt tonnenartige Form aufweist.
4. Injektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einlassquerschnittsflache des tonnenförmigen Spritzlochs (1) größer oder gleich einer Auslassquerschnittsflache ist.
5. Injektor nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzloch (1) eine symmetrische Tonnenform aufweist.
6. Injektor nach Anspruch 5, dadurch gekenn- zeichnet, dass die Einlassquerschnittsflache und die Aus- lassquerschnittsfläche kreisförmig sind und ein Einlassdurch- messer (DEin) gleich einem Auslassdurchmesser (DAus) ist.
7. Injektor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis des Einlassdurchmessers (DEin) zu einem maximalen Durchmesser (Dmax) des Spritzlochs (1) zwischen 0,9 und 0,95, insbesondere bei 0,91, liegt.
8. Injektor nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlassdurchmesser (DEin) zwischen 5 um bis 25 um kleiner, insbesondere um 10 um kleiner, als der maximale Durchmesser (DMΛX) ist.
9. Injektor nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Einlassdurchmessers (DEin) zum Auslassdurchmesser (DAus) zwischen 1 und 1,1, insbesondere bei 1,05, liegt.
10. Injektor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn- zeichnet, dass das Spritzloch (1) eine sich in Durchströmungsrichtung erweiternde, insbesondere konisch erweiternde, Form aufweist.
11. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der
Spritzlochlänge (L) zu einem mittleren Durchmesser kleiner o- der gleich 6,5 ist, wobei der mittlere Durchmesser ein durchschnittlicher Durchmesser über die Länge (L) des Spritzlochs (1) ist.
12. Injektor nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, dass das Spritzloch (1) zylindrisch ist.
13. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass an der Auslassöffnung (3) eine scharfe Kante (5) ausgebildet ist und an der Kante (4) der Einlassöffnung (2) eine vorbestimmte Verrundung (R) ausgebildet ist.
PCT/DE2003/001879 2002-06-10 2003-06-03 Injektor zum einspritzen von kraftstoff Ceased WO2003104640A1 (de)

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