DE10105674A1 - Fuel injection nozzle for an internal combustion engine - Google Patents
Fuel injection nozzle for an internal combustion engineInfo
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Abstract
Eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine mit einem Düsenkörper (2) und einer darin geführten Düsennadel (6) weist in einem konischen Kuppenbereich (8) des Düsenkörpers (2) einen Spritzlochkanal (16) auf, der zumindest abschnittsweise tailliert ausgebildet ist.A fuel injection nozzle for an internal combustion engine with a nozzle body (2) and a nozzle needle (6) guided therein has a spray hole channel (16) in a conical dome area (8) of the nozzle body (2), which is at least partially fitted.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injector for a Internal combustion engine according to the preamble of claim 1.
Derartige Kraftstoffeinspritzdüsen sind insbesondere bei di rekteinspritzenden Verbrennungsmotoren allgemein in Gebrauch. In einem Einspritzsystem eines Verbrennungsmotors mit Kraft stoffeinspritzung hat die Kraftstoffeinspritzdüse die Aufga be, den Brennraum der Brennkraftmaschine gezielt und dosiert mit Kraftstoff zu versorgen. Dabei beeinflussen die Art der Kraftstoffaufbereitung durch die Kraftstoffeinspritzdüse und der Verlauf des Einspritzvorgangs die Verbrennung im Brenn raum erheblich.Such fuel injectors are particularly in di direct-injection internal combustion engines in general use. In an injection system of an internal combustion engine with power fuel injection, the fuel injector has the task be, the combustion chamber of the internal combustion engine targeted and metered to be supplied with fuel. It affects the type of Fuel preparation through the fuel injector and the course of the injection process the combustion in the combustion space considerably.
Aus der DE 195 02 171 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei der eine kolbenförmige Düsennadel in einer Schaftbohrung eines Düsenkörpers axial verschiebbar geführt ist. Die Schaftbohrung ist dabei im We sentlichen zylindrisch ausgebildet und weist an ihrem brenn raumseitigen Ende einen konisch zulaufenden Kuppenbereich auf, der von einem Sackloch abgeschlossen wird. Die Düsenna del trägt an ihrem unteren Ende einen Dichtkonus, den eine Düsenfeder im Ruhezustand auf den konisch zulaufenden Bereich der Schaftbohrung drückt. Vom Sackloch oder dem konisch zu laufenden Bereich der Schaftbohrung im Düsenkörper führt stromabwärts des Dichtsitzes, je nach Einspritzdüsenbauart, wenigstens ein Spritzlochkanal durch den Düsenkörper in einen angrenzenden Brennraum der Brennkraftmaschine.From DE 195 02 171 is a fuel injector for an internal combustion engine is known in which a piston-shaped Nozzle needle axially in a shaft bore of a nozzle body is guided. The shaft bore is in the we noticeably cylindrical and points to their focal end on the room side a tapered top area which is closed by a blind hole. The Nozzle del has a sealing cone at its lower end, the one Nozzle spring at rest on the tapered area the shaft bore presses. From the blind hole or the conical too leads the current area of the shaft bore in the nozzle body downstream of the sealing seat, depending on the type of injector, at least one spray hole channel through the nozzle body into one adjacent combustion chamber of the internal combustion engine.
Da der Durchmesser der Schaftbohrung größer ist als der Durchmesser der Düsennadel, ist im vorderen brennraumseitigen Bereich der Kraftstoffeinspritzdüse ein Druckraum ausgebil det, der über einen Druckkanal im Düsenkörper mit einer Kraftstoffversorgung, z. B. einer Einspritzpumpe oder einem als Common-Rail bekannten Hochdruckspeicher, verbunden ist. Der Druckraum wird auf seiner Brennraum abgewandten Seite durch eine an der Düsennadel ausgebildete Druckschulter abge schlossen, die von dem über den Druckkanal in den Druckraum strömenden Kraftstoff beaufschlagt wird. Übersteigt der auf die Druckschulter ausgeübte Kraftstoffdruck die Haltekraft auf die Düsennadel, die durch die Düsenfeder und/oder durch einen bei Common-Rail-System eingesetzten Steuerkolben be stimmt wird, so hebt die Düsennadel vom Dichtsitz in der Schaftbohrung des Düsenkörpers ab und Kraftstoff wird über den Spritzlochkanal in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Hierbei bestimmt die Spritzlochkanalgeometrie die Charakteristik des in den Brennraum eintretenden Kraft stoffstrahls und somit den Verbrennungsverlauf im Brennraum.Because the diameter of the shaft bore is larger than that The diameter of the nozzle needle is in the front of the combustion chamber A pressure chamber is formed in the area of the fuel injection nozzle det, via a pressure channel in the nozzle body with a Fuel supply, e.g. B. an injection pump or known as a common rail high pressure accumulator. The pressure chamber is on its side facing away from the combustion chamber abge by a pressure shoulder formed on the nozzle needle closed that of the via the pressure channel in the pressure chamber flowing fuel is applied. If the exceeds the pressure shoulder applied fuel pressure the holding force on the nozzle needle caused by the nozzle spring and / or by a control piston used in the common rail system is true, the nozzle needle lifts from the sealing seat in the Shaft bore off the nozzle body and fuel is over the spray hole channel in the combustion chamber of the internal combustion engine injected. Here the spray hole channel geometry determines the characteristic of the force entering the combustion chamber jet and thus the combustion process in the combustion chamber.
Bei dem bekannten Düsenkörper ist der Spritzlochkanal als ge radlinig durchgehende Bohrung ausgeführt, wobei der Spritz lochkanal entsprechend dem gewünschten Spritzlochkegelwinkel schräg zu der Schaftbohrung im Düsenkörper steht. Die Schräg orientierung des Spritzlochkanals führt dazu, dass der von der Einspritzpumpe in die Schaftbohrung mit einem Druck von bis zu 1500 bar eingeleitete Kraftstoff zum Einspritzen in den Brennraum über den Spritzlochkanal scharf umgelenkt wer den muss, was zu einer Verminderung der Kraftstoffgeschwin digkeit und damit zu einer unerwünschten Drosselung des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffstrahls führt. Ferner treten beim Umlenken des Kraftstoffs auch Verwirbelungen auf, die zu Einspritzverlusten sowie einer Veränderung der Ein spritzstrahlcharakteristik und damit einer Beeinträchtigung des Verbrennungsverlaufs führen.In the known nozzle body, the spray hole channel is ge straight through bore, the spray Hole channel according to the desired spray hole cone angle is at an angle to the shaft bore in the nozzle body. The Weird Orientation of the spray hole channel leads to that of the injection pump into the shaft bore with a pressure of Fuel injected up to 1500 bar into who deflected the combustion chamber sharply via the spray hole channel the must, which leads to a reduction in fuel speed and thus an undesirable throttling of the in injected fuel jet leads the combustion chamber. Further Whirling occurs when the fuel is redirected, the injection losses and a change in the spray pattern and thus impairment of the course of combustion.
Um eine verbesserte Einspritzstrahlcharakteristik zu errei chen wird daher vorgeschlagen, den Spritzlochkanal im Ein laufbereich beim Übergang in den Dichtsitz des Düsenkörpers kantenlos abzurunden. Durch die abgerundete Ausformung des Einlaufbereichs wird der Umlenkwinkel des Kraftstoffstrahls beim Übergang von der Schaftbohrung in den Spritzlochkanal verkleinert und weiterhin die Gefahr von Verwirbelungen am Einlaufbereich vermindert, so dass sich ein verbesserter Verbrennungsverlauf einstellt. Trotz des Abrundens des Ein laufbereichs unterliegt der Kraftstoffstrom beim Übergang von der Schaftbohrung in den Spritzlochkanal jedoch weiterhin ei nem starken Umlenkvorgang, der den Durchflussbeiwert des Kraftstoffstroms deutlich verkleinert und so zu Umström- und Geschwindigkeitsverlusten des eingespritzten Kraftstoffs führt. Der begrenzte Durchflussbeiwert des Kraftstoffstroms durch den Spritzlochkanal schränkt auch die Durchflussmenge des Kraftstoffs durch den Spritzlochkanal und somit das Ein spritzvolumen in den Brennraum ein.In order to achieve an improved injection jet characteristic Chen is therefore proposed the spray hole channel in one Running area at the transition into the sealing seat of the nozzle body round off without edges. Due to the rounded shape of the Inlet area becomes the deflection angle of the fuel jet at the transition from the shaft bore into the spray hole channel reduced and the risk of turbulence on Inlet area reduced, so that there is an improved Combustion process. Despite rounding off the one running range is subject to the fuel flow at the transition from the shaft bore in the spray hole channel, however, still remains a strong deflection process that determines the flow coefficient of the Fuel flow significantly reduced and thus to flow and Loss of speed of the injected fuel leads. The limited flow coefficient of the fuel flow through the spray hole channel also limits the flow rate of fuel through the spray hole channel and thus the on injection volume into the combustion chamber.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffein spritzdüse mit einer optimierten Spritzlochkanalgeometrie zu schaffen, bei der ein niedriger Strömungsbeiwert und eine ho he Ausflussgeschwindigkeit des Kraftstoff erzielbar ist.The invention has for its object a fuel spray nozzle with an optimized spray hole channel geometry create a low flow coefficient and a ho he flow rate of the fuel can be achieved.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die im Anspruch 1 an gegebene Kraftstoffeinspritzdüse.This object is achieved by the in claim 1 given fuel injector.
Demzufolge zeichnet sich die erfindungsgemäße Kraftstoffein spritzdüse dadurch aus, dass der Spritzlochkanal zumindest abschnittsweise tailliert ausgebildet ist. Durch die tail lierte Form des Spritzlochkanals lässt sich ein niedriger Strömungsbeiwert im Spritzlochkanal der Kraftstoffeinspritz düse erreichen und damit die Ausflussgeschwindigkeit des aus dem Spritzlochkanal austretenden Kraftstoffs erheblich erhö hen. Aufgrund der erfindungsgemäßen Formgebung des Spritz lochkanals steigt der Durchflussbeiwert sowie die Durchfluss menge des Kraftstoffstroms durch den Spritzlochkanal und da mit die Einspritzmenge in den Brennraum.Accordingly, the fuel of the present invention is noted spray nozzle characterized in that the spray hole channel at least is tailored in sections. Through the tail form of the spray hole channel can be a lower Flow coefficient in the spray hole channel of the fuel injection reach the nozzle and thus the outflow speed of the the fuel escaping from the spray hole channel hen. Due to the shape of the spray according to the invention perforation channel increases the flow coefficient as well as the flow amount of fuel flow through the spray hole channel and there with the amount of fuel injected into the combustion chamber.
Die taillierte Spritzlochkanalform ist in einem Düsenkörper der Kraftstoffeinspritzdüse derart ausgestaltet, dass sich ein Strömungsquerschnitt des Spritzlochkanals in Strömungs richtung des Kraftstoffs zunächst bis zu einem engsten Querschnitt im Bereich einer Taille des Spritzlochkanals verengt und sich dann wieder erweitert oder im Wesentlichen konstant bleibt. Bei der erfindungsgemäßen Spritzlochkanalform nimmt die Strömungsgeschwindigkeit von einem Einlauf des Spritz lochkanals bis zu dem engsten Querschnitt immer mehr zu. Zu sätzlich kann bei Vorhandensein eines erweiterten Endab schnitts an dem Spritzlochkanal die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs im Anschluss an den engsten Querschnitt in dem erweiterten Endabschnitt des Spritzlochkanals weiter an steigen, da sich der Kraftstoffstrom in dem erweiterten Teil des Spritzlochkanals ausbreitet, so dass eine sehr hohe Aus flussgeschwindigkeit des Kraftstoffs für eine Optimierung des Verbrennungsprozesses erzielt wird.The tailored spray hole channel shape is in a nozzle body the fuel injector is configured such that a flow cross section of the spray hole channel in flow Direction of the fuel up to the narrowest cross-section narrowed in the area of a waist of the spray hole channel and then expanding again or essentially constant remains. In the spray hole channel shape according to the invention takes the flow rate from an inlet of the sprayer perforated channel up to the narrowest cross section more and more. to In addition, if there is an extended endab cut the flow velocity at the spray hole channel of the fuel following the narrowest cross section in the expanded end portion of the spray hole channel rise as the fuel flow in the expanded part of the spray hole channel spreads, so that a very high Aus flow rate of the fuel for an optimization of the Combustion process is achieved.
Mittels der taillierten Spritzlochkanalform wird die Strö mungsgeschwindigkeit des Kraftstoffstroms effektiv erhöht, so dass ein Einspritzstrahl mit einem starken Strahlimpuls er zeugt wird, der ein tiefes Eindringen in den Brennraum der Brennkraftmaschine ermöglicht. Auf diese Art und Weise können auch Brennraumbereiche, die konstruktiv bedingt einen weiten Abstand zur Einspritzstelle aufweisen sicher mit Kraftstoff versorgt werden. Hierdurch wird die Kraftstoffaufbereitung im Brennraum verbessert und die Qualität des Verbrennungsverlau fes wesentlich gesteigert, was zu einer Verringerung der E missionswerte, der Verbrennungsgeräusche und des Kraftstoff verbrauchs führt.By means of the tailored spray hole channel shape, the flow speed of the fuel flow effectively increased, so that an injection jet with a strong jet pulse he is witnessed, the deep penetration into the combustion chamber of the Internal combustion engine enables. That way you can also combustion chamber areas, which have a wide design Have a safe distance from the injection point with fuel be supplied. As a result, the fuel preparation in the Improved combustion chamber and the quality of the combustion process fes significantly increased, which leads to a reduction in E mission values, combustion noise and fuel consumption leads.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den weite ren Ansprüchen beschrieben.Preferred embodiments of the invention are in the broad Ren claims described.
Es wird bevorzugt, dass eine Taille des Spritzlochkanals im Bereich eines Einlaufs, einer Mitte oder eines Auslaufs des Spritzlochkanals angeordnet ist. Durch eine Variation des Orts der Taille entlang der Längserstreckung des Spritzloch kanals in dem Düsenkörper kann ein Strahlkegelwinkel des aus tretenden Kraftstoffeinspritzstrahls und damit zusammenhän gend die Eindringtiefe des Kraftstoffeinspritzstrahls in den Brennraum beeinflusst und gezielt gesteuert werden. So kann beispielsweise bei einer Anordnung der Taille im Bereich des Einlaufs ein kurzer, breiter Einspritzstrahl oder bei einer Ausbildung der Taille im Bereich des Auslaufs des Spritzloch kanals ein langer, schmaler Einspritzstrahl erzeugt werden.It is preferred that a waist of the spray hole channel in the Area of an inlet, a middle or an outlet of the Spray hole channel is arranged. By varying the Location of the waist along the length of the spray hole channel in the nozzle body can be made from a jet cone angle occurring fuel injection jet and related the depth of penetration of the fuel injection jet into the Combustion chamber influenced and controlled specifically. So can for example with an arrangement of the waist in the area of Inlet a short, wide injection jet or at one Formation of the waist in the area of the outlet of the spray hole a long, narrow injection jet can be generated.
Für die Gestaltung der Spritzlochkanalgeometrie wird bevor zugt, wenn ein Längsprofil des Spritzlochkanals im Wesentli chen einem Profil einer Intensitätsverteilung eines Laser strahls im Fokus entspricht. Dabei wird die taillierte Form des Spritzlochkanals in den Düsenkörper mittels einer Bohr operation, vorzugsweise dem Laserbohren, auf einfache Weise eingebracht, wobei ein Abrunden des Einlaufbereichs des Spritzlochkanals optional durch ein Nachbearbeiten, z. B. mittels hydroerosivem Schleifen, erfolgen kann.For the design of the spray hole channel geometry is before increases when a longitudinal profile of the spray hole channel essentially Chen a profile of an intensity distribution of a laser beam in focus corresponds. The waisted form the spray hole channel into the nozzle body by means of a drill operation, preferably laser drilling, in a simple manner introduced, with a rounding of the inlet area of the Spray hole channel optionally by reworking, e.g. B. by means of hydroerosive grinding.
Für die Erzeugung eines langen und schmalen Kraftstoffein spritzstrahls hat es sich als günstig erwiesen, wenn der Spritzlochkanal im Wesentlichen flaschenförmig ausgebildet ist.For the generation of a long and narrow fuel spray jet it has proven to be favorable if the Spray hole channel is essentially bottle-shaped is.
Zum Erzielen einer hohen Strömungsgeschwindigkeit und eines niedrigen Strömungsbeiwerts in dem Spritzlochkanal bietet es Vorteile, wenn der engste Strömungsquerschnitt des Spritz lochkanals im Bereich der Taille angeordnet ist. Hierdurch kann ein kompakter Kraftstoffeinspritzstrahl mit einem opti mierten Strömungsprofil erzeugt werden.To achieve a high flow rate and one it offers low flow coefficient in the spray hole channel Advantages if the narrowest flow cross section of the spray perforated channel is arranged in the region of the waist. hereby can a compact fuel injection with an opti mated flow profile are generated.
Nachfolgend werden einige beispielhaft in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen der Erfindung näher erläu tert. Es zeigen:Below are some examples in the drawings illustrated embodiments of the invention tert. Show it:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse; Fig. 1 shows a section of a first embodiment of the fuel injector according to the invention;
Fig. 2 einen Ausschnitt einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse; Fig. 2 is a detail of a second embodiment of the fuel injector according to the invention;
Fig. 3 einen Ausschnitt einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse; und Fig. 3 shows a detail of a third embodiment of the fuel injector according to the invention; and
Fig. 4 einen Ausschnitt einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse. Fig. 4 shows a detail of a fourth embodiment of the fuel injector according to the invention.
In Fig. 1 ist der erfindungswesentliche Teil einer Kraft stoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine dargestellt, die einen Düsenkörper 2 mit einer Schaftbohrung 4 aufweist, in der eine Düsennadel 6 angeordnet ist. Der Düsenkörper 2 weist an seinem in einem Brennraum der Brennkraftmaschine an geordneten Endbereich einen konisch zulaufenden Kuppenbereich 8 auf, der an seiner Spitze abgerundet ist. Die im Wesentli chen zylindrische Schaftbohrung 4 ist in dem konischen Kup penbereich 8 des Düsenkörpers 2 ebenfalls konisch zulaufend ausgebildet und endet in einem Sackloch 10.In Fig. 1 the essential part of a fuel injection nozzle for an internal combustion engine is shown, which has a nozzle body 2 with a shaft bore 4 , in which a nozzle needle 6 is arranged. The nozzle body 2 has at its end region arranged in a combustion chamber of the internal combustion engine a conically tapering tip region 8 which is rounded at the tip. The wesentli Chen cylindrical shaft bore 4 is also tapered in the conical Kup penbereich 8 of the nozzle body 2 and ends in a blind hole 10th
Die in der Schaftbohrung 4 laufende Düsennadel 6 weist einen Schaftbereich 12 auf, der an seinem unteren Ende einen aus vorzugsweise zwei Abschnitten 14, 15 bestehenden Dichtkonus trägt. Der mit einer abgeflachten Spitze versehene untere Ab schnitt 15 weist im Wesentlichen den gleichen Öffnungswinkel wie der konisch zulaufende Bereich der Schaftbohrung 4 auf, wohin gegen der den Schaftbereich 12 und den unteren Ab schnitt 15 verbindende konische Zwischenabschnitt 14 einen kleineren Öffnungswinkel besitzt. Wenn die Düsennadel 6 im Ruhezustand von einer Düsenfeder und/oder einem hydraulisch oder pneumatisch betätigten Steuerkolben auf den konischen Bereich der Schaftbohrung 4 gedrückt wird, ergibt sich auf grund der unterschiedlichen Öffnungswinkel der beiden Ab schnitte 14, 15 eine Linienberührung mit dem konisch zulau fenden Bereich der Schaftbohrung 4 mit hoher Press- und damit guter Dichtwirkung. Alternativ kann der Dichtkonus auch aus einem durchgehenden einzelnen Abschnitt bestehen, der im We sentlichen den gleichen Öffnungswinkel wie der konisch zulaufende Bereich der Schaftbohrung 4 aufweist und sich unmittel bar an den Schaftbereich 12 anschließt.The nozzle needle 6 running in the shaft bore 4 has a shaft region 12 which carries at its lower end a sealing cone which preferably consists of two sections 14 , 15 . The provided with a flattened tip from section 15 has essentially the same opening angle as the tapered region of the shaft bore 4 , whereas the conical intermediate section 14 connecting the shaft region 12 and the lower section 15 has a smaller opening angle. If the nozzle needle 6 is pressed in the idle state by a nozzle spring and / or a hydraulically or pneumatically actuated control piston on the conical area of the shaft bore 4 , there is a line contact with the conically tapering area due to the different opening angles of the two sections 14 , 15 the shaft bore 4 with a high pressing and thus good sealing effect. Alternatively, the sealing cone can also consist of a continuous individual section which essentially has the same opening angle as the conically tapering region of the shaft bore 4 and connects directly to the shaft region 12 .
Da der Durchmesser des zylindrischen Bereichs der Schaftboh rung 4 größer ist als der Durchmesser des Schaftes 12 der Dü sennadel 6, bildet sich ein Druckraum zwischen dem Düsenkör per 2 und der Düsennadel 6 aus, der über einen nicht gezeig ten Druckkanal im Düsenkörper 2 mit einer Kraftstoffversor gung verbunden ist. Der zwischen dem Düsenkörper 2 und der Düsennadel 6 ausgebildete Druckraum wird an seiner brennraum abgewandten Seite von einer am Düsennadelschaft 12 ausgebil deten Druckschulter begrenzt, an der der durch die Kraft stoffversorgung erzeugte Kraftstoffdruck angreift. Wenn der Druck auf die Druckschulter größer wird als die Haltekraft auf die Düsennadel 6, hebt die Düsennadel, wie in Fig. 1 zeigt, vom Dichtsitz in der Schaftbohrung 4 ab und Kraftstoff kann in den Brennraum eingespritzt werden.Since the diameter of the cylindrical portion of the Schaftboh tion 4 is greater than the diameter of the shank 12 of the SI nozzle needle 6, a pressure space between the Düsenkör per 2 and the nozzle needle 6 forms, via a not gezeig th pressure channel in the nozzle body 2 with a Fuel supply is connected. The pressure chamber formed between the nozzle body 2 and the nozzle needle 6 is limited on its side facing away from the combustion chamber by a pressure shoulder formed on the nozzle needle shaft 12 , on which the fuel pressure generated by the fuel supply acts. If the pressure on the pressure shoulder becomes greater than the holding force on the nozzle needle 6 , the nozzle needle lifts off from the sealing seat in the shaft bore 4 , as shown in FIG. 1, and fuel can be injected into the combustion chamber.
Zum Einspritzen des Kraftstoffs ist im konisch zulaufenden Bereich des Kuppenbereichs 8 des Düsenkörpers 2 stromabwärts von der Linienberührung mit dem Dichtkonus der Düsennadel 6 ein Spritzlochkanal 16 in dem Düsenkörper 2 ausgebildet. Hierbei ist der Spritzlochkanal 16 tailliert ausgebildet. Ü ber den tailliert ausgeführten Spritzlochkanal 16 wird bei geöffneter Düsennadel 6 der von einer Einspritzpumpe in den Druckraum zwischen der Düsennadel 6 und dem Düsenkörper 2 eingespeiste Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftma schine eingespritzt. Im Allgemeinen sind mehrere Spritzloch kanäle 16 in dem Kuppenbereich 8 des Düsenkörpers 2 verteilt vorgesehen, um je nach Brennraumform eine Kraftstoffeinsprit zung mit einem definierten Spritzlochkegelwinkel zu erzielen. Bei einem zentralen, senkrechten Einbau der Kraftstoffein spritzdüse sind die Spritzlochkanäle 16 vorzugsweise symmet risch mit einem gleichen Höhenwinkel um den Kuppenbereich 8 des Düsenkörpers 2 verteilt angeordnet. Hingegen sind bei ei ner schräg stehenden Kraftstoffeinspritzdüse die Spritzloch kanäle 16 zum Erzielen eines gewünschten Spritzlochkegelwinkels unter verschiedenen Höhenwinkeln, jedoch vorzugsweise mit gleichen Seitenwinkeln in dem Kuppenbereich 8 des Düsen körpers 2 eingebracht.To inject the fuel, a spray hole channel 16 is formed in the nozzle body 2 in the conically tapering region of the tip region 8 of the nozzle body 2 downstream of the line contact with the sealing cone of the nozzle needle 6 . Here, the spray hole channel 16 is formed waisted. About the waisted spray hole channel 16 is injected with an open nozzle needle 6 of an injection pump into the pressure chamber between the nozzle needle 6 and the nozzle body 2 fuel injected into the combustion chamber of the internal combustion engine. In general, several spray hole channels 16 are distributed in the dome area 8 of the nozzle body 2 in order to achieve a fuel injection with a defined spray hole cone angle, depending on the shape of the combustion chamber. With a central, vertical installation of the fuel injection nozzle, the spray hole channels 16 are preferably arranged symmetrically at an equal height angle around the tip region 8 of the nozzle body 2 . On the other hand, in the case of an inclined fuel injection nozzle, the spray hole channels 16 are introduced to achieve a desired spray hole cone angle at different elevation angles, but preferably with the same side angles in the tip region 8 of the nozzle body 2 .
Wie in Fig. 1 zu erkennen, weist der Spritzlochkanal 16 eine Taille 18 auf, die den engsten Strömungsquerschnitt des Spritzlochkanals 16 ausbildet. Im vorliegenden Fall ent spricht der Strömungsquerschnitt am Einlauf 20 im Wesentli chen dem Strömungsquerschnitt am Auslauf 22 des Spritzlochka nals 16. Dabei nimmt der Strömungsquerschnitt vom Einlauf 20 zum Auslauf 22 hin zunächst bis zum engsten Querschnitt im Bereich der Taille 18 ab und dann anschließend wieder gleich mäßig bis zu dem Auslauf 22 zu. Die taillierte Form des Spritzlochkanals 16 ist dabei so gewählt, dass ein Einlauf 20 des Spritzlochkanals im Wesentlichen entsprechend der Strö mungsrichtung des Kraftstoffs, insbesondere Dieselkraft stoffs, im Kuppenbereich 8 ausgebildet ist, so dass ein sanf tes Umlenken des Kraftstoffstroms durch den Düsenkörper 2 in den Spritzlochkanal 16 erfolgt. Dabei ist der Einlauf 20 des Spritzlochkanals 16 beim Übergang in die Düsenkuppe 8 abge rundet, um einen trichterförmigen Kraftstoffzufluss zu ermög lichen. Aufgrund der sanften Umlenkung des Kraftstoffstroms aus dem Düsenkörper 2 in den Spritzlochkanal 16, die durch die trichterförmige Ausgestaltung des Einlaufes 20 verstärkt wird, ergibt sich eine Erhöhung des Durchflussbeiwertes der Kraftstoffströmung. Somit nimmt die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs bis zu dem engsten Querschnitt des Spritz lochkanals 16 im Bereich der Taille 18 zu, anschließend wird die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffstroms in dem sich erweiterten Teil des Spritzlochkanals 16 von der Taille 18 bis zu einem Auslauf 22 des Spritzlochkanals 16 weiter ge steigert. Durch die taillierte Lochgeometrie in Spritzlochka nallängsrichtung wird die Einspritzgeschwindigkeit des Kraft stoffs effektiv erhöht und gleichzeitig eine gleichmäßige Einspritzung mit einer verbesserten Kraftstoffaufbereitung in dem Brennraum erzielt. Durch die sich ergebende gleichmäßige Einspritzung mit hoher Strömungsgeschwindigkeit und verbesserter Kraftstoffaufbereitung in dem Brennraum lassen sich sowohl die Emissionswerte als auch die Verbrennungsgeräusche reduzieren. Weiterhin stellt sich eine Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine verbunden mit einem verringerten Kraftstoffverbrauch ein.As can be seen in FIG. 1, the spray hole channel 16 has a waist 18 , which forms the narrowest flow cross section of the spray hole channel 16 . In the present case, the flow cross section at the inlet 20 corresponds essentially to the flow cross section at the outlet 22 of the spray hole channel 16 . The flow cross-section decreases from the inlet 20 to the outlet 22 initially to the narrowest cross-section in the region of the waist 18 and then then again evenly up to the outlet 22 . The tailored shape of the spray hole channel 16 is selected such that an inlet 20 of the spray hole channel is designed essentially in accordance with the direction of flow of the fuel, in particular diesel fuel, in the tip area 8 , so that the fuel flow is gently deflected through the nozzle body 2 into the Spray hole channel 16 takes place. Here, the inlet 20 of the injection port channel 16 abge the transition into the injector cap 8 rounds to a funnel-shaped fuel inflow union to enabled. Due to the gentle deflection of the fuel flow from the nozzle body 2 into the spray hole channel 16 , which is reinforced by the funnel-shaped design of the inlet 20 , there is an increase in the flow coefficient of the fuel flow. Thus, the flow rate of the fuel increases to the narrowest cross section of the spray hole channel 16 in the region of the waist 18 , then the flow rate of the fuel flow in the expanded part of the spray hole channel 16 from the waist 18 to an outlet 22 of the spray hole channel 16 continues increases. Due to the tailored hole geometry in the longitudinal direction of the injection hole, the injection speed of the fuel is effectively increased and, at the same time, a uniform injection is achieved with an improved fuel preparation in the combustion chamber. The resultant uniform injection with high flow speed and improved fuel processing in the combustion chamber enables both the emission values and the combustion noise to be reduced. Furthermore, there is an increase in performance of the internal combustion engine combined with reduced fuel consumption.
Die taillierte Spritzlochkanalform in dem Düsenkörper 2 kann durch ein Laserbohrverfahren oder jedes andere geeignete Ver fahren ausgebildet werden, beispielsweise durch Schleifen, Fräsen, ein Erosionsverfahren und dergleichen.The waisted spray hole channel shape in the nozzle body 2 can be formed by a laser drilling method or any other suitable method, for example by grinding, milling, an erosion method and the like.
Fig. 2 zeigt analog zu der Darstellungsweise in Fig. 1 eine schematische Querschnittsansicht eines Teilbereichs einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffein spritzdüse. Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, ist hier die Taille 18 des Spritzlochkanals 16 im Bereich des Einlaufs 20 des Spritzlochkanals 16 angeordnet. Im Anschluss an die Tail le nimmt der Strömungsquerschnitt in Richtung der Längs erstreckung des Spritzlochkanals 16 stetig bis zu dem Auslauf 22 zu. Bei dieser Anordnung der Taille 18 innerhalb des Spritzlochkanals nahe des Einlaufes 20 kann ein kurzer und breiter Kraftstoffeinspritzstrahl in den Brennraum der Brenn kraftmaschine eingespritzt werden. Somit kann über die Posi tion der Taille 18 entlang der Längserstreckung des Spritz lochkanals 16 in dem Düsenkörper 2 die Form des aus der Kraftstoffeinspritzdüse in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffstrahls gezielt beeinflusst werden. Fig. 2 shows analogous to the representation in Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of a portion of a second embodiment of the fuel injector according to the invention. As seen from Fig. 2, here the waist 18 of the injection port of the channel 16 arranged spray hole 16 in the region of the inlet channel twentieth Following the waist le, the flow cross section increases continuously in the direction of the longitudinal extension of the spray hole channel 16 up to the outlet 22 . With this arrangement of the waist 18 within the spray hole channel near the inlet 20 , a short and wide fuel injection jet can be injected into the combustion chamber of the internal combustion engine. Thus, the shape of the fuel jet injected from the fuel injection nozzle into the combustion chamber can be influenced in a targeted manner via the position of the waist 18 along the longitudinal extent of the spray hole 16 in the nozzle body 2 .
In Fig. 3 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse gemäß einer drit ten Ausführungsform gezeigt, bei der die Taille 18 im Bereich des Auslaufs 22 des Spritzlochkanals 16 vorgesehen ist. Zur Erzeugung einer hohen Strömungsgeschwindigkeit in dem Spritz lochkanal 16 wird der Strömungsquerschnitt zunächst bis zu der Taille 18 stetig verengt und im Anschluss an die Taille 18 in den Bereich des Auslaufs 22 hinein erweitert. Mit der in Fig. 3 dargestellten Anordnung der Taille 18 lässt sich ein langer und schmaler Kraftstoffeinspritzstrahl erzielen, der weit in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftma schine eindringen kann.In Fig. 3, a fuel injection nozzle is shown according to a third embodiment, in which the waist 18 is provided in the region of the outlet 22 of the spray hole channel 16 . To generate a high flow velocity in the spray hole 16 , the flow cross-section is first narrowed steadily up to the waist 18 and then expanded into the area of the outlet 22 after the waist 18 . With the arrangement of the waist 18 shown in FIG. 3, a long and narrow fuel injection jet can be achieved which can penetrate far into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied.
In Fig. 4 ist eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemä ßen Kraftstoffeinspritzdüse dargestellt, bei der der Spritz lochkanal 16 eine flaschenförmige Kontur aufweist. Wie in Fig. 4 zu erkennen, ist der Spritzlochkanal 16 im Bereich des Einlaufs 20 im Wesentlichen konisch ausgebildet. Anschließend verengt sich der Strömungsquerschnitt im Bereich der Taille 18. Von der Taille 18 bis zu dem Auslauf 22 des Spritzlochka nals 16 bleibt der Strömungsquerschnitt entlang der Längs erstreckung des Spritzlochkanals 16 im Wesentlichen konstant. Dabei weist der Einlauf 20 einen wesentlich größeren Strö mungsquerschnitt als der Auslauf 22 des Spritzlochkanals 16 auf. Mit der in Fig. 4 gezeigten flaschenförmigen Spritzloch kanalgeometrie lässt sich insbesondere ein langer und schma ler Einspritzstrahl erzielen.In FIG. 4, a fourth embodiment of the inventive fuel injector SEN is shown in which the spray hole channel 16 has a bottle-shaped contour. As can be seen in FIG. 4, the spray hole channel 16 is essentially conical in the area of the inlet 20 . The flow cross section then narrows in the region of the waist 18 . Of the waist 18 to the outlet 22 of the Spritzlochka Nals 16 of the flow cross-section along the longitudinal extent of the injection orifice remains channel 16 is substantially constant. The inlet 20 has a substantially larger flow cross-section than the outlet 22 of the spray hole channel 16 . With the bottle-shaped spray hole channel geometry shown in FIG. 4, in particular a long and narrow injection jet can be achieved.
Die in den Fig. 1 bis 4 gezeigten Konzepte einer taillierten Geometrie des Spritzlochkanals kann nicht nur bei der darge stellten Kraftstoffeinspritzdüsenform eingesetzt werden, bei der der Dichtkonus der Düsennadel den Einlaufbereich des Spritzlochkanals in Ruhestellung abdeckt, sondern auch bei den weiteren bekannten Düsenformen, bei denen der Spritzloch kanal im Sackloch angeordnet ist. Weiterhin kann dieses Sack loch je nach Bauart zylindrisch, zylindrisch mit konischer Kuppe, insgesamt konisch oder rund ausgestaltet sein.The concepts of a tailored geometry of the spray hole channel shown in FIGS . 1 to 4 can be used not only in the fuel injection nozzle shape shown in which the sealing cone of the nozzle needle covers the inlet area of the spray hole channel in the rest position, but also in the other known nozzle shapes, in which the spray hole channel is arranged in the blind hole. Furthermore, depending on the type of construction, this sack hole can be cylindrical, cylindrical with a conical top, conical or round.
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