CH709403A1 - Injektor und Verbrennungskraftmaschine mit entsprechendem Injektor. - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor (1) mit Düse (2) und Nadel (3), wobei die Düse (2) eine Aussparung umfasst, in der die Nadel (3) verschieblich gelagert ist, wobei zwischen Düse (2) und Nadel (3) wenigstens ein Strömungskanal (4) vorgesehen ist, wobei der Strömungskanal (4) von wenigstens zwei Begrenzungswänden (41, 42) begrenzt ist, und wobei beide Begrenzungswände (41, 42) nichtplanar sind. Die Erfindung betrifft ferner eine Verbrennungskraftmaschine mit entsprechendem Injektor (1).

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor mit erhöhtem Strömungsquerschnitt sowie eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem entsprechenden Injektor.

[0002] Injektoren werden beispielsweise bei Verbrennungskraftmaschinen dafür genutzt, Brennstoffe in Brennkammern einzuspritzen. In einer üblichen Bauweise ist dabei eine Nadel in einer Düse verschieblich gelagert. Wenigstens eine Düsenöffnung der Düse kann dabei von der Nadel bzw. von einem Teil der Nadel in einem geschlossenen Zustand des Injektors verschlossen werden. In einem anderen Zustand kann die Nadel die wenigstens eine Düsenöffnung der Düse für einen Kraftstofffluss freigeben.

[0003] Die Kraftstoffführung kann dabei innerhalb der Düse beispielsweise durch eine Bohröffnung in einer durchbohrten Nadel erfolgen. Der Kraftstoff kann aber auch durch eine oberhalb eines Strömungsquerschnitts gelagerte Führung geführt werden, welche entsprechend eines gegebenen Injektorkonzepts vorgegeben ist. Gängig ist es ebenfalls, eine seitlich abgeflachte Nadel beispielsweise als Dreiflach oder Vielflach innerhalb einer Düse zu führen. Bei dieser Lösung werden bisher beispielsweise die Führungsdurchmesser bzw. der Durchmesser einer Aussparung innerhalb der Düse vergrössert, um grössere Strömungsflächen bzw. Strömungsquerschnitte zu erhalten und damit grössere Kraftstoffdurchflüsse mit geringeren Druckverlusten zu ermöglichen.

[0004] Dabei ergibt sich das Problem, dass die Aussenabmessungen bzw. Abmessungen des gesamten Bauteils nachteilig vergrössert werden. Zusätzlich kann sich ein erhöhter Sitzverschleiss des Injektors ergeben. Dieser Verschleiss ist massgeblich bedingt durch eine relativ hohe Aufprallenergie der Düsennadel auf die Düse. Die Schliessgeschwindigkeit der Nadel bzw. des Injektors darf allerding aus technischen Gründen nicht verringert werden.

[0005] Aufgabe der Erfindung ist daher, einen Injektor mit geringerem Sitzverschleiss und verbessertem Strömungsverhalten bereitzustellen. Dies soll ohne vergrösserte Aussenabmessungen des Injektors erreicht werden.

[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch einen Injektor mit Düse und Nadel und den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wonach die Düse eine Aussparung umfasst, in der die Nadel verschieblich gelagert ist, wobei zwischen Düse und Nadel wenigstens ein Strömungskanal vorgesehen ist, wobei der Strömungskanal von wenigstens zwei Begrenzungswänden begrenzt ist, und wobei beide Begrenzungswände nichtplanar sind.

[0007] Durch das nichtplanare Ausführen beider Begrenzungswände, wird, wie den Figuren zu entnehmen ist, der Strömungsquerschnitt zwischen Düsennadel bzw. Nadel und Düse vergrössert. Dabei ist eine Begrenzungswand eine Seitenfläche der Nadel und eine andere Begrenzungswand ist Teil der Innenwand der Aussparung. Dadurch wird der Druckverlust zwischen einem Kraftstoffspeicher bzw. einer Kraftstoffpumpe und dem Nadelsitz bzw. der Düsenöffnung minimiert. Gleichzeitig ist es möglich, durch entsprechende Materialabnahme an der Nadel die erste Begrenzungswand so auszugestalten, dass möglichst viel Material von der Nadel entfernt wird und diese damit möglichst leicht ist. Dies bewirkt ein vorteilhaftes Verhalten des Injektors hinsichtlich des Sitzverschleisses.

[0008] Dabei ist es möglich, dass mehr als ein Strömungskanal zwischen Düse und Nadel vorgesehen ist. In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass genau drei Strömungskanäle zwischen Düse und Nadel vorgesehen sind.

[0009] In einer vorteilhaften Weiterbildung ist denkbar, dass die erste nichtplanare Begrenzungswand des wenigstens einen Strömungskanals Teil der Nadel ist, und/oder dass die zweite nichtplanare Begrenzungswand des wenigstens einen Strömungskanals Teil der Innenwand der Aussparung ist.

[0010] Der wenigstens eine Strömungskanal verläuft somit zwischen den beiden nichtplanare Begrenzungswänden. Die nichtplanare Ausführung insbesondere der ersten Begrenzungswand vergrössert dabei insbesondere im Vergleich mit einer planar ausgeführten ersten Begrenzungswand den Strömungsquerschnitt des Strömungskanals.

[0011] In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Aussparung zylinderförmig ist.

[0012] Durch das zylinderförmige Ausführen der Aussparung kann diese besonders einfach hergestellt werden. Auch die entsprechend passend in der Aussparung der Düse geführte Nadel kann entsprechend einfach hergestellt werden.

[0013] In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Begrenzungswände konkav geformt sind. Die entsprechende konkave Ausführung beider Begrenzungswände bedeutet ebenfalls eine Vereinfachung in der Herstellung, insbesondere der ersten Begrenzungswand. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass wenigstens ein Querschnitt der ersten Begrenzungswand im Wesentlichen kreisbogenförmig ist. Besonders bevorzugt ist dabei, dass die Kreisbogenform des Querschnitts der ersten Begrenzungswand über deren gesamte oder nahezu gesamte Länge im Wesentlichen gleich ist. Hierdurch ist es möglich, das Herstellungsverfahren der ersten Begrenzungswand weiter zu vereinfachen.

[0014] In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Form des wenigstens einen Strömungskanals der Form von zwei an ihren Flachabschnitten bündig zusammengesetzten Zylinderabschnitten entspricht.

[0015] Die vorliegende Erfindung richtet sich ferner auf eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere auf einen Dieselmotor, mit wenigstens einem Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7.

[0016] Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nun anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen: <tb>Fig. 1a und 1b :<SEP>Draufsicht und Seitenansicht eines Injektors nach dem Stand der Technik; und <tb>Fig. 2a und 2b :<SEP>Draufsicht und Seitenansicht eines erfindungsgemässen Injektors.

[0017] Fig. 1a und 1b zeigen einen Injektor 1 nach dem Stand der Technik. Zu erkennen sind dabei einer in der Düse 2 geführte Nadel 3. Die Nadel 3 ist dabei in einer Aussparung 21 der Düse 2 verschieblich gelagert. Zwischen Düse 2 und Nadel 3 sind im Beispiel nach den Fig. 1a und 1b je drei Strömungskanäle 4 gezeigt. Die Strömungskanäle 4 nach dem Stand der Technik erstrecken sich dabei zwischen der zylinderförmigen Innenfläche der Düse 2 und planaren Abschnitten der Nadel 3.

[0018] In den Fig. 2a und 2b ist zu erkennen, dass im gezeigten erfindungsgemässen Ausführungsbeispiel drei Strömungskanäle 4 von je zwei nichtplanaren Begrenzungswänden 41, 42 begrenzt werden. Die zweiten Begrenzungswände 42 werden von Innenwand 22 der Aussparung 21 gebildet, die ersten Begrenzungswände 42 werden von Aussenflächen der Nadel 3 gebildet.

[0019] Am Aussenumfang der Nadel 3 sind jeweils drei Führungsflächen 5 gezeigt, über die die Nadel 3 innerhalb der Düse 2 geführt ist. Durch die konkave Ausführung insbesondere der ersten Begrenzungswände 41 wird die Führungsfläche 5 zwischen den Bauteilen Düse 2 und Nadel 3 aus Verschleiss- und Funktionsgründen nicht verringert, während gleichzeitig die Masse der Nadel 3 minimiert und der Strömungsquerschnitt, der sich aus den Querschnitten der Strömungskanäle 4 zusammensetzt, maximiert werden. Diese Lösung führt zu keinen oder nahezu keinen Mehrkosten bei der Herstellung der Bauteile.

[0020] Durch die nichtplanare Ausführung der Begrenzungswände 41, 42 wird eine grössere Strömungsfläche für den Kraftstofffluss bereitgestellt, was zu weniger Druckverlust zwischen einem nicht gezeigten Speicher bzw. einer Kraftstoffpumpe und dem Düsensitz führt. Die Gesamtfläche der Führungsflächen 5 kann dabei unvermindert bestehen bleiben. Der Einfluss auf die Fertigung ist gering. Es muss lediglich eine Schleifscheibe, welche den geforderten Radius der ersten Begrenzungswände 41 darstellt, verwendet und ein neuer Verfahrweg der entsprechenden Herstellungsmaschine eingestellt werden.

Claims (8)

1. Injektor (1) mit Düse (2) und Nadel (3), wobei die Düse (2) eine Aussparung (21) umfasst, in der die Nadel (3) verschieblich gelagert ist, und wobei zwischen Düse (2) und Nadel (3) wenigstens ein Strömungskanal (4) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungskanal (4) von wenigstens zwei Begrenzungswänden (41, 42) begrenzt ist, wobei beide Begrenzungswände (41, 42) nichtplanar sind.

2. Injektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste nichtplanare Begrenzungswand (41) des wenigstens einen Strömungskanals (4) Teil der Nadel (3) ist, und/oder dass die zweite nichtplanare Begrenzungswand (42) des wenigstens einen Strömungskanals (4) Teil der Innenwand (22) der Aussparung (21) ist.

3. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (21) zylinderförmig ist.

4. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungswände (41, 42) konkav geformt sind.

5. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Querschnitt der ersten Begrenzungswand (41) im Wesentlichen kreisbogenförmig ist.

6. Injektor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisbogenform des Querschnitts der ersten Begrenzungswand (41) über deren gesamte oder nahezu gesamte Länge im Wesentlichen gleich ist.

7. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des wenigstens einen Strömungskanals (4) der Form von zwei an ihren Flachabschnitten bündig zusammengesetzten Zylinderabschnitten entspricht.

8. Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Dieselmotor, mit wenigstens einem Injektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.