DE10020148B4 - Kraftstoffeinspritzdüse - Google Patents
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Abstract
Kraftstoffeinspritzdüse mit einem Düsenkörper (101, 201), der düsenendseitig einen Kraftstoffzulauf aufweist und düsenspitzenseitig zum Einspritzen des Kraftstoffs zumindest einen nach außen gerichteten Einspritzkanal (102, 202) aufweist, der einen Einlaufbereich hat, über den Kraftstoff dem Einspritzkanal (102, 202) zugeführt wird, wobei Kraftstoff dem Einlaufbereich über eine am Düsenkörper (101, 201) vorgesehene Umfangsnut (104, 204) zugeführt wird, die den Einspritzkanal (102, 202) nur in seinem düsenendseitigen Abschnitt (108, 208) mit ihrem düsenspitzenseitigen Abschnitt (108, 208) schneidet, dadurch gekennzeichnet, dass der düsenspitzenseitige Abschnitt (108, 208) eine düsenspitzenseitige Begrenzungswand aufweist, deren Kontur im Längsschnitt durch den Düsenkörper (101, 201) in radialer Richtung zunehmend in den Querschnitt des Einspritzkanals (102, 202) hinein ragt und mit einer konkaven Kurve in die radial äußere Seitenwand der Umfangsnut (104, 204) übergeht.
Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzdüse.
- In einer bekannten Kraftstoffeinspritzdüse sind Einspritzlöcher, die eine Innenseite des Düsenkörpers und eine Außenseite des Düsenkörpers verbinden, zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Düsenkörper vorgesehen. Ein Beispiel dieser Kraftstoffeinspritzdüse ist beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
JP 2-67459 A - In der Kraftstoffeinspritzdüse, die in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
JP 2-67459 A - Ein anderes Beispiel einer Kraftstoffeinspritzdüse, in welcher Einspritzlöcher, die eine Innenseite eines Düsenkörpers und eine Außenseite des Düsenkörpers verbinden, zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Düsenkörper vorgesehen sind, ist beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
JP 4-86373 A - In der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr.
JP 4-86373 A - Aus dem Dokument
JP 5-83369 U - Das Dokument
JP 4-86373 A - Aus den Dokumenten
DE 197 26 099 A1 undJP 4-81566 A - Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzdüse zu schaffen, die in der Lage ist, einen gleichmäßigen hohlkegelförmigen Kraftstoffstrahl zu bilden, wenn der Hub der Ventilnadel der Einspritzdüse relativ klein ist, unabhängig davon, ob die Ventilnadel bezüglich eines Düsenkörpers exzentrisch angeordnet ist.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 gleichermaßen gelöst. Gemäß Anspruch 1 weist der düsenspitzenseitige Abschnitt des Einspritzkanals eine düsenspitzenseitige Begrenzungswand auf, deren Kontur im Längsschnitt durch den Düsenkörper in radialer Richtung zunehmend in den Querschnitt des Einspritzkanals hinein ragt und mit einer konkaven Kurve in die radial äußere Seitenwand der Umfangsnut übergeht.
- Gemäß Anspruch 2 ist eine Ventilnadel in dem Düsenkörper angeordnet, die einen Vorsprung aufweist, wobei die Kontur der Wand des düsenspitzenseitigen Abschnitts des Vorsprungs im Längsschnitt durch den Düsenkörper eine konkave Kurve bildet.
- Durch diese Gestaltung der Einspritzdüsen wird erreicht, dass sich in der Umfangsnut vor dem Einlauf des Kraftstoffs in den Einspritzkanal ein Kraftstoffwirbel bildet, der sich im Einspritzkanal fortsetzt, wodurch erreicht wird, dass der Kraftstoff mit einem hohlkegelförmigen Kraftstoffstrahl eingespritzt werden kann. Durch die Ausbildung des hohlkegelförmigen Kraftstoffstrahls mittels des genannten Wirbels in dem Einspritzkanal kann die hohlkegelförmige Gestalt des Kraftstoffstrahls bei einem kleinen Ventilhub und unabhängig davon ob die Ventilnadel bezüglich des Düsenkörpers exzentrisch ist, gewährleistet werden. Es wird eine Zerstäubung des Kraftstoffs erzielt und auf diese Weise eine gute Verbrennung ermöglicht.
- Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung deutlicher, worin gleiche Bezugszeichen verwendet sind; um gleiche Elemente zu bezeichnen, und worin:
-
1 ein Teil einer Längsschnittansicht eines Vergleichsbeispiels ist; -
2A und2B vergrößerte Ansichten eines Abschnitts der in1 gezeigten Kraftstoffeinspritzdüse sind, wobei der Abschnitt einen düsenendseitigen Abschnitt eines Einspritzlochs umfasst; -
3 eine Ansicht einer in2A und2B gezeigten Umfangsnut ist, welche von einer Düsenendseite gesehen ist; -
4A und4B vergrößerte Ansichten einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind, die2A und2B entsprechende Ansichten bzw. Ansichtsdarstellungen sind; -
5A und5B vergrößerte Ansichten einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind, die den Ansichten von2A und2B entsprechen; -
6A und6B vergrößerte Ansichten einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß einem Vergleichsbeispiel sind, die den Ansichten von2A und2B entsprechen; -
7A und7B vergrößerte Ansichten einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung sind, die den Ansichten von2A und2B entsprechen. - Bevorzugte Ausführungsbeispiele und Vergleichsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend genauer unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung erläutert.
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1 ist ein Teil einer Längsschnittansicht eines Vergleichsbeispiels einer Kraftstoffeinspritzdüse.2A und2B sind vergrößerte Ansichten eines Abschnitts der in1 gezeigten Kraftstoffeinspritzdüse, wobei der Abschnitt einen düsenendseitigen Abschnitt eines Einspritzlochs umfasst.3 ist eine Ansicht einer in2A und2B gezeigten Umfangsnut, welche von einer düsenendseitigen Seite gesehen ist.2B und3 zeigen Wirbel, die durch Kraftstoffströme in einem Einspritzloch und der Umfangsnut hervorgerufen sind. Wie in1 bis3 gezeigt ist, hat ein Düsenkörper1 Einspritzlöcher2 , die eine Innenseite des Düsenkörpers1 und eine Außenseite des Düsenkörpers1 zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Düsenkörper1 verbinden. Eine Umfangsnut4 ist in einer Innenwandoberfläche des Düsenkörpers1 ausgebildet. Wie aus1 bis3 zu erkennen ist, ist ein Einlass5 jedes Einspritzlochs2 der Kraftstoffeinspritzdüse gemäß diesem Ausführungsbeispiel bezüglich der Umfangsnut4 derart angeordnet, dass ein düsenendseitiger Abschnitt6 des Einspritzlocheinlasses5 einen düsenspitzenseitigen Abschnitt8 der Umfangsnut4 überlappt, dass ein düsenspitzenseitiger Abschnitt7 des Einspritzlocheinlasses5 die Umfangsnut4 nicht überlappt und dass ein düsenendseitiger Abschnitt9 der Umfangsnut4 den Einspritzlocheinlass5 nicht überlappt. Eine Ventilnadel10 ist in dem Düsenkörper1 angeordnet. - Wie in
2A und2B gezeigt ist, wird, wenn der Hub der Ventilnadel10 relativ klein ist, ein Raum zwischen einer Außenwandoberfläche der Ventilnadel10 und der Innenwandoberfläche3 des Düsenkörpers1 kleiner als ein Raum, der in der Umfangsnut4 begrenzt ist, und ferner trifft ein Zustrom von Kraftstoff in die Umfangsnut4 auf den düsenspitzenseitigen Abschnitt8 der Umfangsnut4 , so dass in die Umfangsnut4 fließender Kraftstoff darin Wirbel bildet. Wenn eine Mittelachse L (in3 angedeutet) von Wirbeln in der Umfangsnut4 im Wesentlichen parallel zu einer Tangentialrichtung bezüglich der Umfangsnut4 ist, werden die Wirbel sehr instabil. Folglich ändert sich die Richtung der Mittelachse L der Wirbel, so dass die Wirbel in der Umfangsnut4 einen schrägen oder schiefen Zustand einnehmen, wie in3 gezeigt ist. Wegen des schiefen oder schrägen Zustands der Wirbel in der Umfangsnut4 bildet von der Umfangsnut4 in jedes Einspritzloch2 strömender Kraftstoff ebenfalls Wirbel in dem Einspritzloch2 , wie in2B und3 gezeigt ist. Folglich bildet aus den Einspritzlöchern2 eingespritzter Kraftstoff eine gleichmäßige hohlkegelförmige Strahlform, wenn die Ventilnadel10 bezüglich einer Mittelachse des Düsenkörpers1 nicht exzentrisch ist. Wenn die Ventilnadel10 jedoch bezüglich der Mittelachse des Düsenkörpers1 exzentrisch ist, werden die Kraftstoffwirbel in der Umfangsnut4 geschwächt, aber die Wirbel werden in jedem Einspritzloch2 , infolge des aus der Umfangsnut4 in den Einspritzlocheinlass5 über seinen düsenspitzenseitigen Abschnitt7 strömenden Kraftstoffs, verstärkt. Im Ergebnis bildet aus den Einspritzlöchern2 eingespritzter Kraftstoff eine gleichmäßige hohlkegelförmige Strahlform wie in dem Fall, in welchem die Ventilnadel10 bezüglich der Mittelachse des Düsenkörpers1 nicht exzentrisch ist. - Wenn in diesem Vergleichsbeispiel der Hub der Ventilnadel
10 relativ klein ist, kann ein gleichmäßiger hohlkegelförmiger Strahl gebildet werden, unabhängig davon, ob die Ventilnadel10 bezüglich des Düsenkörpers1 exzentrisch ist. Die Bildung eines gleichmäßigen hohlkegelförmigen Kraftstoffstrahls ist einer Situation zuzuschreiben, in welcher der zwischen der Außenwandoberfläche der Ventilnadel10 und der Innenwandoberfläche3 des Düsenkörpers1 begrenzte Raum kleiner ist als der in der Umfangsnut4 begrenzte Raum. Wenn folglich der Hub der Ventilnadel10 relativ groß wird, wird der hohlkegelförmige Kraftstoffstrahl nicht erzielt, sondern es tritt eine Eindring- oder Durchschlagseinspritzung von den Einspritzlöchern2 auf. -
4A und4B zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzdüse gemäß der Erfindung in vergrößerten Ansichten entsprechend jenen von2A und2B .4B zeigt Wirbel, die durch Kraftstoffströme in einer Umfangsnut104 und einem Einspritzloch102 hervorgerufen sind. In4A und4B sind Teile oder Abschnitte, die im Wesentlichen gleich jenen in1 bis3 gezeigten sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, die in1 bis3 verwendet sind. In einem Düsenkörper101 sind eine Innenseite des Düsenkörpers101 und eine Außenseite des Düsenkörpers101 verbindende Einspritzlöcher102 vorgesehen, um Kraftstoff aus dem Düsenkörper101 einzuspritzen. Eine Umfangsnut104 ist in einer Innenwandoberfläche103 des Düsenkörpers101 ausgebildet. Wie aus4A und4B zu erkennen ist, ist ein Einlass105 jedes Einspritzlochs102 der Kraftstoffeinspritzdüse dieses Ausführungsbeispiels bezüglich der Umfangsnut104 derart angeordnet, dass der düsenendseitige Abschnitt106 des Einspritzlocheinlasses105 einen düsenspitzenseitigen Abschnitt108 der Umfangsnut104 überlappt, dass ein düsenspitzenseitiger Abschnitt107 des Einspritzlocheinlasses105 die Umfangsnut104 nicht überlappt und dass ein düsenendseitiger Abschnitt109 der Umfangsnut104 den Einspritzöffnungseinlass105 nicht überlappt. In der Kraftstoffeinspritzdüse dieses Ausführungsbeispiels ist ein Abschnitt einer Wandoberfläche des düsenspitzenseitigen Abschnitts108 der Umfangsnut104 , wobei der Abschnitt mit der Innenwandoberfläche103 des Düsenkörpers fortlaufend ist, so ausgebildet, dass er in einer Richtung eines Radius des Düsenkörpers101 auswärts zeigt. - In diesem Ausführungsbeispiel wird Kraftstoff, der über den Abschnitt der Wandoberfläche des düsenspitzenseitigen Abschnitts
108 der Umfangsnut104 in Fortsetzung zu der inneren Wandoberfläche103 des Düsenkörpers101 in die Umfangsnut104 fließt, entlang einer Wandoberfläche des düsenspitzenseitigen Abschnitts108 der Umfangsnut104 , der relativ zu dem Düsenkörper101 in einer radial auswärtigen Richtung zeigt, geführt. Folglich bilden sich in diesem Ausführungsbeispiel die Kraftstoffwirbel in der Umfangsnut104 schneller oder bereitwilliger als in dem ersten Ausführungsbeispiel. -
5A und5B zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzdüse der Erfindung in vergrößerten Ansichten entsprechend jenen von2A und2B .5B zeigt Wirbel, die durch Kraftstoffströme in einer Umfangsnut204 und einem Einspritzloch202 hervorgerufen sind. In5A und5B sind Teile oder Abschnitte, die im Wesentlichen gleich jenen in1 bis4B gezeigten sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, die in1 bis4B verwendet sind. Ein Düsenkörper201 hat Einspritzlöcher202 , die eine Innenseite des Düsenkörpers201 und eine Außenseite des Düsenkörpers201 zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Düsenkörper201 verbinden. Eine Umfangsnut204 ist in einer inneren Wandoberfläche203 des Düsenkörpers201 ausgebildet. Wie aus5A und5B zu erkennen ist, ist ein Einlass205 jedes Einspritzlochs202 der Kraftstoffeinspritzdüse dieses Ausführungsbeispiels bezüglich der Umfangsnut204 so angeordnet, dass ein düsenendseitiger Abschnitt206 des Einspritzlocheinlasses205 einen düsenspitzenseitigen Abschnitt208 der Umfangsnut204 überlappt, ein düsenspitzenseitiger Abschnitt207 des Einspritzlocheinlasses205 die Umfangsnut204 nicht überlappt und dass ein düsenendseitiger Abschnitt209 der Umfangsnut204 den Einspritzlocheinlass205 nicht überlappt. In der Kraftstoffeinspritzdüse dieses Ausführungsbeispiels ist eine Wandoberfläche des düsenspitzenseitigen Abschnitts208 der Umfangsnut204 so geformt, dass, in einem Längsschnitt der Kraftstoffeinspritzdüse gemäß5A und5B gesehen, eine Kontur der Wandoberfläche des düsenspitzenseitigen Abschnitts208 eine sanfte konkave Kurve bildet. - Weil dieses Ausführungsbeispiel die sanfte konkave Wandoberfläche des düsenspitzenseitigen Abschnitts
208 der Umfangsnut204 hat, wird in die Umfangsnut204 fließender Kraftstoff entlang der sanften konkaven Wandoberfläche des düsenspitzenseitigen Abschnitts208 der Umfangsnut204 geführt. Folglich bilden sich in diesem Ausführungsbeispiel Kraftstoffwirbel in der Umfangsnut204 leichter oder bereitwilliger als in dem Vergleichsbeispiel. -
6A und6B zeigen ein zweites Vergleichsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzdüse in vergrößerten Ansichten entsprechend jenen von2A und2B .6B zeigt Wirbel, die durch Kraftstoffströme in einer Umfangsnut4 und einem Einspritzloch2 hervorgerufen sind. In6A und6B sind Teile oder Abschnitte, die im Wesentlichen gleich den in1 bis5B gezeigten sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, die in1 bis5B verwendet sind. Eine Ventilnadel510 hat einen Vorsprung513 , der in der Umfangsnut4 aufgenommen ist, wenn die Ventilnadel510 in einer geschlossenen Ventilstellung ist. - Wenn in diesem Vergleichsbeispiel die Ventilnadel
510 in der geschlossenen Ventilstellung ist, gelangt der Vorsprung513 in die Umfangsnut4 . Folglich ist die Kapazität oder das Fassungsvermögen eines Kraftstoffdurchlasses stromabwärts eines Ventilsitzabschnitts (nicht gezeigt, jedoch oberhalb des in6A und6B gezeigten Abschnitts angeordnet) vermindert, verglichen mit dem ersten Vergleichsbeispiel, in welchem ein solcher Vorsprung nicht vorgesehen ist. Im Ergebnis nimmt die in dem Kraftstoffdurchlass stromabwärts des Ventilsitzabschnitts verbleibende Kraftstoffmenge ab, wenn die Ventilnadel510 geschlossen ist. Folglich kann eine Verschlechterung der Kohlenwasserstoffemissionen vermindert werden, die dadurch hervorgerufen sind, dass Restkraftstoff infolge eines Unterdrucks außerhalb des Düsenkörpers1 aus dem Düsenkörper1 gesaugt wird. Wenn die Ventilnadel510 geöffnet ist, ist der Zustrom von Kraftstoff in die Umfangsnut4 durch den Vorsprung513 erleichtert, wie aus6B zu verstehen ist. Folglich bilden sich in diesem Vergleichsbeispiel Kraftstoffwirbel in der Umfangsnut schneller oder leichter als in dem ersten Vergleichsbeispiel. -
7A und7B zeigen drittes Ausführungsbeispiel der Kraftstoffeinspritzdüse gemäß der Erfindung in vergrößerten Ansichten entsprechend jenen von2A und2B .7B zeigt Wirbel, die durch Kraftstoffströme in einer Umfangsnut4 und einem Einspritzloch2 hervorgerufen sind. In7A und7B sind Teile oder Abschnitte, die im Wesentlichen gleich jenen in1 bis6B gezeigten sind, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, die in1 bis6B verwendet sind. Eine Ventilnadel610 hat einen Vorsprung613 , der in einer Umfangsnut4 aufgenommen ist, wenn die Ventilnadel610 in einer geschlossenen Ventilstellung ist. Wie in7A und7B gezeigt ist, ist ein düsenspitzenseitiger Abschnitt614 des Vorsprungs613 so geformt, dass, in einem Längsschnitt der Kraftstoffeinspritzdüse gesehen, eine Kontur der Wandoberfläche des düsenspitzenseitigen Abschnitts614 des Vorsprungs613 eine sanfte konkave Kurve bildet. - In diesem Ausführungsbeispiel ist der düsenspitzenseitige Abschnitt
614 des Vorsprungs613 so geformt, dass eine Kontur der Wandoberfläche des düsenspitzenseitigen Abschnitts614 des Vorsprungs613 eine sanfte konkave Kurve ist. Wenn folglich die Ventilnadel610 geöffnet ist (wie in7B gezeigt ist), macht es der düsenspitzenseitige Abschnitt614 des Vorsprungs613 in diesem Ausführungsbeispiel dem Kraftstoff leichter, in die Umfangsnut4 zu strömen als in dem zweiten Vergleichsbeispiel. Folglich bilden sich in diesem Ausführungsbeispiel Kraftstoffwirbel in der Umfangsnut4 leichter oder bereitwilliger als in dem zweiten Vergleichsbeispiel.
Claims (2)
- Kraftstoffeinspritzdüse mit einem Düsenkörper (
101 ,201 ), der düsenendseitig einen Kraftstoffzulauf aufweist und düsenspitzenseitig zum Einspritzen des Kraftstoffs zumindest einen nach außen gerichteten Einspritzkanal (102 ,202 ) aufweist, der einen Einlaufbereich hat, über den Kraftstoff dem Einspritzkanal (102 ,202 ) zugeführt wird, wobei Kraftstoff dem Einlaufbereich über eine am Düsenkörper (101 ,201 ) vorgesehene Umfangsnut (104 ,204 ) zugeführt wird, die den Einspritzkanal (102 ,202 ) nur in seinem düsenendseitigen Abschnitt (108 ,208 ) mit ihrem düsenspitzenseitigen Abschnitt (108 ,208 ) schneidet, dadurch gekennzeichnet, dass der düsenspitzenseitige Abschnitt (108 ,208 ) eine düsenspitzenseitige Begrenzungswand aufweist, deren Kontur im Längsschnitt durch den Düsenkörper (101 ,201 ) in radialer Richtung zunehmend in den Querschnitt des Einspritzkanals (102 ,202 ) hinein ragt und mit einer konkaven Kurve in die radial äußere Seitenwand der Umfangsnut (104 ,204 ) übergeht. - Kraftstoffeinspritzdüse mit einem Düsenkörper (
1 ), der düsenendseitig einen Kraftstoffzulauf aufweist und düsenspitzenseitig zum Einspritzen des Kraftstoffs zumindest einen nach außen gerichteten Einspritzkanal (2 ) aufweist, der einen Einlaufbereich hat, über den Kraftstoff dem Einspritzkanal (2 ) zugeführt wird, wobei Kraftstoff dem Einlaufbereich über eine am Düsenkörper (1 ) vorgesehene Umfangsnut (4 ) zugeführt wird, die den Einspritzkanal (2 ) nur in seinem düsenendseitigen Abschnitt (108 ,208 ) mit ihrem düsenspitzenseitigen Abschnitt (108 ,208 ) schneidet, wobei eine Ventilnadel (510 ,610 ) in dem Düsenkörper (1 ) angeordnet ist, die einen Vorsprung (513 ,613 ) aufweist, der, wenn die Ventilnadel in einer geschlossenen Ventilstellung ist, in die Umfangsnut (4 ) hinein ragt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontur der Wand des düsenspitzenseitigen Abschnitts des Vorsprungs (513 ,613 ) im Längsschnitt durch den Düsenkörper (1 ) eine konkave Kurve bildet.
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