DE102009018767A1 - Fuel injection valve for internal combustion engine, has nozzle body with hollow chamber which is divided into valve seat hole and stud hole is adjacent to valve seat hole - Google Patents

Fuel injection valve for internal combustion engine, has nozzle body with hollow chamber which is divided into valve seat hole and stud hole is adjacent to valve seat hole Download PDF

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Abstract

The fuel injection valve has a nozzle body (10) with a hollow chamber which is divided into a valve seat hole (31) and a stud hole (35) is adjacent to a valve seat hole. A valve seat surface (32) is defined at an inner wall bounding the valve seat hole. A valve seat section (21) has a conically tapered outer circumference, which defines another valve seat surface (22) aligned for interaction with the valve seat surface so that a controllable valve (V) is formed in flow-through cross-section. The stud hole is formed in direction to a base (36) of the stud hole in conically tapered manner.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The The invention relates to a fuel injection nozzle for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1

Eine Kraftstoffeinspritzdüse der eingangs genannten Art ist aus DE 10 2006 043 460 A1 bekannt.A fuel injector of the type mentioned is out DE 10 2006 043 460 A1 known.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine unter dem Gesichtspunkt von Kraftstoffverbrauch und Abgasemission einer Brennkraftmaschine verbesserte Kraftstoffeinspritzdüse bereitzustellen.Of the Invention is based on the object, a from the point of view of fuel consumption and exhaust emission of an internal combustion engine to provide improved fuel injector.

Dies wird mit einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß Anspruch 1 erreicht. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.This is with a fuel injector according to claim 1 reached. Further developments of the invention are in the dependent Claims defined.

Gemäß der Erfindung weist eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine auf: einen Düsenkörper mit einem Hohlraum, der unterteilt ist in ein Ventilsitzloch und ein sich an das Ventilsitzloch anschließendes Sackloch, von dem wenigstens eine Kraftstoffeinspritzpassage abzweigt, wobei das Ventilsitzloch in Richtung zum Sackloch hin konisch zulaufend ausgebildet ist und an einer das Ventilsitzloch begrenzenden Innenwand eine erste Ventilsitzfläche definiert ist, und eine in den Hohlraum des Düsenkörpers axial verschiebbar eingesetzte Düsennadel, die einen Ventilsitzabschnitt und einen sich an den Ventilsitzabschnitt anschließenden Spitzenabschnitt aufweist, wobei der Ventilsitzabschnitt einen konisch zulaufenden Außenumfang hat, der eine zweite Ventilsitzfläche definiert, die eingerichtet ist zum Zusammenwirken mit der ersten Ventilsitzfläche, so dass ein im Durchflussquerschnitt steuerbares Ventil gebildet ist.According to the Invention has a fuel injector for an internal combustion engine on: a nozzle body with a cavity which is divided into a valve seat hole and a blind hole adjoining the valve seat hole, of the at least one fuel injection passage branches, wherein the valve seat hole tapering towards the blind hole is formed and on a valve seat hole bounding inner wall a first valve seat surface is defined, and an in the cavity of the nozzle body axially displaceable used nozzle needle having a valve seat portion and a tip portion adjoining the valve seat portion wherein the valve seat portion has a tapered Outside has a second valve seat surface defined for cooperation with the first valve seat surface, so that a controllable in the flow area valve is formed.

Die Kraftstoffeinspritzdüse zeichnet sich dadurch aus, dass das Sackloch bzw. dessen im Wesentlichen geradliniger bzw. planarer Wandungsabschnitt in Richtung zu einem Boden des Sacklochs hin konisch zulaufend ausgebildet ist. Bevorzugt weist der Hohlraum einen kreisförmigen Querschnitt auf und weist der Boden des Sacklochs bzw. dessen Wandungsabschnitt eine kurvenförmig gekrümmte Kontur, wie eine kreisförmig gekrümmte Kontur oder eine hyperbelförmig gekrümmte Kontur, auf.The Fuel injector is characterized in that the blind hole or its substantially rectilinear or planar Wall section towards a bottom of the blind hole conically is formed tapered. Preferably, the cavity has a circular Cross-section and has the bottom of the blind hole or its wall portion a curved curved contour, like a circular one curved contour or a hyperbolic curved Contour, up.

Ferner endet der Spitzenabschnitt der Drehzahl bevorzugt punktförmig in einer Spitze und erstreckt sich über eine Ebene des Sacklochs, in der die Kraftstoffeinspritzpassage von dem Sackloch abzweigt, hinaus in das Sackloch hinein, was weitere strömungstechnische Vorteile mit sich bringt.Further ends the tip portion of the speed preferably punctiform in a tip and extends over a plane of the Blind hole, in the fuel injection passage from the blind hole branches off, out into the blind hole in what further fluidic Benefits.

Dadurch, dass gemäß der Erfindung das Sackloch konisch bzw. kegelig ausgebildet ist, weist das Sackloch bei gleicher Dimensionierung des Ventils ein gegenüber dem Stand der Technik reduziertes Volumen auf, was zu geringerem Kraftstoffverbrauch, weniger Kohlenwasserstoff-Emissionen (HC-Emissionen) und verringerter Verkokung der Kraftstoffeinspritzdüse (im Schwerölbetrieb) führt, wodurch auch der Verschleiß benachbarter Bauteile reduziert wird.Thereby, that according to the invention, the blind hole conical or conical, the blind hole has the same dimensions the valve a reduced volume compared to the prior art resulting in lower fuel consumption, less hydrocarbon emissions (HC emissions) and reduced coking of the fuel injector (in heavy oil operation) leads, whereby the wear of adjacent Components is reduced.

Ferner reduziert sich durch die konische bzw. kegelige Ausgestaltung des Sacklochs im Betrieb der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse die Wandablösung des einströmenden Kraftstoffs, was zu verringerter Kavitation und weniger Druckverlust führt, wodurch die Zerstäubung bei der Einspritzung des Kraftstoffs und damit die Verbrennung optimiert werden.Further is reduced by the conical or conical design of the Blind hole during operation of the fuel injection nozzle according to the invention the wall separation of the incoming fuel, resulting in reduced cavitation and less pressure loss, whereby the atomization during the injection of the fuel and thus the combustion can be optimized.

Mit anderen Worten stellt die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kraftstoffeinspritzdüse eine optimale Lösung hinsichtlich maximalem Sacklochdruck und minimalem Sacklochvolumen und ggf. zusätzlichen Randbedingungen dar. Bevorzugt beträgt ein die Konizität des Sacklochs definierender Sacklochwinkel 60 Grad bis 70 Grad.With In other words, the embodiment of the invention provides the fuel injector is an optimal solution in terms of maximum blind hole pressure and minimum blind hole volume and possibly additional boundary conditions. Preferably, a the conicity of the blind hole defining blind hole angle 60 degrees to 70 degrees.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Düsennadeldurchmesser an einem Übergang vom Ventilsitzabschnitt zum Spitzenabschnitt etwas größer, als ein Hohlraumdurchmesser an einem Übergang vom Ventilsitzloch zum Sackloch.According to one Embodiment of the invention is a nozzle needle diameter at a transition from the valve seat portion to the tip portion slightly larger than a cavity diameter at a transition from the valve seat hole to the blind hole.

Dadurch setzt die Düsenadel in einem Schließzustand des Ventils mit ihrer Ventilsitzfläche (zweite Ventilsitzfläche) etwas höher auf der Ventilsitzfläche (erste Ventilsitzfläche) des Düsenkörpers auf, so dass der Übergang von Ventilsitzloch zu Sackloch freiliegt. Mit dieser geometrischen Gestaltung wird bei offenem Ventil eine kontinuierliche Querschnittsverringerung des zuströmenden Kraftstoffs erreicht und ein ”Umschlagen” der Strömung vermieden. Bevorzugt beträgt ein die Konizität des Ventilsitzlochs und des Ventilsitzabschnitts definierender Ventilsitzwinkel ca. 90 Grad.Thereby sets the nozzle needle in a closed state of Valve with its valve seat surface (second valve seat surface) slightly higher on the valve seat surface (first valve seat surface) of the nozzle body, so the transition from valve seat hole to blind hole exposed. With this geometric Design becomes a continuous cross-sectional reduction when the valve is open reaches the inflowing fuel and a "turnover" of Flow avoided. Preferably, a is the Conicity of the valve seat hole and the valve seat portion defining valve seat angle about 90 degrees.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform und unter Bezugnahme auf die beigefügte Figur detaillierter beschrieben.in the The invention is based on a preferred embodiment and with reference to the attached figure in more detail described.

1 zeigt eine schematische Schnittansicht einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 1 shows a schematic sectional view of a fuel injection nozzle according to an embodiment of the invention.

In 1 ist eine Kraftstoffeinspritzdüse 1 für eine Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) wie einen Verbrennungsmotor gezeigt.In 1 is a fuel injector 1 for an internal combustion engine (not shown) such as an internal combustion engine shown.

Die Kraftstoffeinspritzdüse 1 weist einen Düsenkörper 10 und eine Düsennadel 20 mit kreiszylindrischem Querschnitt auf.The fuel injector 1 has a nozzle body 10 and a nozzle needle 20 with kreiszylin drischem cross-section on.

Der Düsenkörper 10 weist einen im Querschnitt kreiszylindrischen Hohlraum 30 auf, der in ein Ventilsitzloch 31 und ein sich an das Ventilsitzloch 31 anschließendes Sackloch 35 unterteilt ist.The nozzle body 10 has a circular cylindrical cross-section cavity 30 on that in a valve seat hole 31 and a to the valve seat hole 31 subsequent blind hole 35 is divided.

Das Ventilsitzloch 31 ist in Richtung zum Sackloch 35 hin in einem Ventilsitzwinkel σ konisch bzw. keglig zulaufend ausgebildet, wobei an einer das Ventilsitzloch 31 begrenzenden Innenwand eine erste Ventilsitzfläche 32 definiert ist.The valve seat hole 31 is towards the blind hole 35 formed tapered in a valve seat angle σ conical or conically, wherein at one the valve seat hole 31 limiting inner wall a first valve seat surface 32 is defined.

Das Sackloch 35 ist in Richtung zu einem Boden 36 des Sacklochs 35 hin in einem Sacklockwinkel ε konisch bzw. keglig zulaufend ausgebildet, wobei der die Konizität des Sacklochs 35 definierende Sacklochwinkel ε = 60 Grad bis 70 Grad (in der gezeigten Ausführungsform ist ε ≈ 62 Grad) beträgt. Von dem Sackloch 35 zweigt wenigstens eine Kraftstoffeinspritzpassage 33 ab, welche zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.The blind hole 35 is towards a ground 36 the blind hole 35 formed in a blind angle ε tapered or conically tapering, wherein the conicity of the blind hole 35 defining blind hole angle ε = 60 degrees to 70 degrees (in the embodiment shown is ε ≈ 62 degrees). From the blind hole 35 branches at least one fuel injection passage 33 from which is provided for injecting fuel into a combustion chamber of the internal combustion engine.

Der Hohlraum 30 weist an einem Übergang vom Ventilsitzloch 31 zum Sackloch 35 einen Hohlraumdurchmesser DU auf.The cavity 30 indicates a transition from the valve seat hole 31 to the blind hole 35 a cavity diameter D U on.

Die Düsennadel 20 ist in einer Längsrichtung dieser axial gegen eine durch eine nicht gezeigte Feder erzeugte Schließkraft verschiebbar in den Hohlraum 30 des Düsenkörpers 10 eingesetzt. Die Düsennadel 20 weist einen Ventilsitzabschnitt 21 und einen sich an den Ventilsitzabschnitt 21 anschließenden Spitzenabschnitt 25 auf.The nozzle needle 20 is displaceable in a longitudinal direction of this axially against a closing force, not shown by a spring, not shown in the cavity 30 of the nozzle body 10 used. The nozzle needle 20 has a valve seat portion 21 and a to the valve seat portion 21 subsequent top section 25 on.

Der Ventilsitzabschnitt 21 der Düsennadel 20 weist einen in dem Ventilsitzwinkel σ konisch bzw. keglig zulaufenden Außenumfang auf, der eine zweite Ventilsitzfläche 22 definiert. Die zweite Ventilsitzfläche 22 ist durch ihre winkelgleiche Ausgestaltung zur ersten Ventilsitzfläche 32 und durch ihre Anordnung am Längsende der Düsennadel 20 eingerichtet zum Zusammenwirken mit der ersten Ventilsitzfläche 22, so dass ein im Durchflussquerschnitt steuerbares Ventil V gebildet ist.The valve seat section 21 the nozzle needle 20 has an outer circumference conically or conically tapering in the valve seat angle σ, which has a second valve seat surface 22 Are defined. The second valve seat surface 22 is by their same angle configuration to the first valve seat surface 32 and by their arrangement at the longitudinal end of the nozzle needle 20 adapted to cooperate with the first valve seat surface 22 , so that a valve V controllable in the flow cross-section is formed.

Der Spitzenabschnitt 25 der Düsennadel 20 weist einen in einem Spitzenwinkel α konisch bzw. keglig zulaufenden Außenumfang auf, wobei gemäß der gezeigten Ausführungsform der Spitzenwinkel α ≈ 60 Grad ist.The top section 25 the nozzle needle 20 has an outer circumference conically tapered at a point angle α, wherein according to the embodiment shown, the point angle α is ≈ 60 degrees.

Gemäß der gezeigten Ausführungsform beträgt der die Konizität des Ventilsitzlochs 31 und des Ventilsitzabschnitts 21 definierende Ventilsitzwinkel σ = 90 Grad.According to the embodiment shown, this is the conicity of the valve seat hole 31 and the valve seat portion 21 defining valve seat angle σ = 90 degrees.

Die Düsennadel 20 weist an einem Übergang vom Ventilsitzabschnitt 21 zum Spitzenabschnitt 25 einen Düsennadeldurchmesser du auf.The nozzle needle 20 indicates a transition from the valve seat portion 21 to the top section 25 a nozzle needle diameter you on.

Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist der Düsennadeldurchmesser du etwas größer als der Hohlraumdurchmesser DU, so dass im gezeigten Schließzustand des Ventils V der Übergang an der Düsennadel 20 bzw. der Düsennadeldurchmesser du um eine Höhendifferenz Δh (gemäß der gezeigten Ausführungsform ist Δh ≈ 0,5 mm bis 1 mm) höher angeordnet ist, als der Übergang im Hohlraum 30 bzw. der Hohlraumdurchmesser D.According to the embodiment shown, the nozzle needle diameter du is slightly larger than the cavity diameter D U , so that in the closed state of the valve V shown, the transition to the nozzle needle 20 or the nozzle needle diameter du by a height difference .DELTA.h (according to the illustrated embodiment, Δh ≈ 0.5 mm to 1 mm) is arranged higher than the transition in the cavity 30 or the cavity diameter D.

Mit dieser geometrischen Gestaltung wird bei offenem Ventil V eine kontinuierliche Querschnittsverringerung des zuströmenden Kraftstoffs erreicht und ein ”Umschlagen” der Strömung vermieden.With This geometric design is a continuous valve V open Cross-section reduction of the incoming fuel reached and avoided a "turnover" of the flow.

Im Fazit wird gemäß der Erfindung dadurch, dass das Sackloch 35 konisch bzw. kegelig ausgebildet ist, ein gegenüber dem Stand der Technik reduziertes Volumen für das Sackloch 35 realisiert, was zu geringerem Kraftstoffverbrauch, weniger Kohlenwasserstoff-Emissionen (HC-Emissionen) und verringerter Verkokung der Kraftstoffeinspritzdüse (im Schwerölbetrieb) führt, wodurch auch der Verschleiß benachbarter Bauteile reduziert wird.In conclusion, according to the invention characterized in that the blind hole 35 is conical or conical, a reduced compared to the prior art volume for the blind hole 35 resulting in lower fuel consumption, less hydrocarbon emissions (HC emissions) and reduced coking of the fuel injector (in heavy oil operation), which also reduces wear on adjacent components.

Ferner reduziert sich durch die konische bzw. kegelige Ausgestaltung des Sacklochs 35 im Betrieb der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse 1 die Wandablösung des einströmenden Kraftstoffs, was zu verringerter Kavitation und weniger Druckverlust führt, wodurch die Zerstäubung bei der Einspritzung des Kraftstoffs und damit die Verbrennung optimiert werden. Mit anderen Worten stellt die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kraftstoffeinspritzdüse 1 eine optimale Lösung hinsichtlich maximalem Sacklochdruck und minimalem Sacklochvolumen bereit.Further reduced by the conical or conical configuration of the blind hole 35 during operation of the fuel injection nozzle according to the invention 1 the wall separation of the incoming fuel, which leads to reduced cavitation and less pressure loss, whereby the atomization in the injection of the fuel and thus the combustion are optimized. In other words, the inventive design of the fuel injector 1 an optimal solution in terms of maximum blind hole pressure and minimum blind hole volume ready.

11
Kraftstoffeinspritzdüsefuel Injector
1010
Düsenkörpernozzle body
2020
Düsennadelnozzle needle
2121
VentilsitzabschnittValve seat portion
2222
zweite Ventilsitzflächesecond Valve seat
2525
Spitzenabschnitttip portion
3030
Hohlraumcavity
3131
VentilsitzlochValve seat hole
3232
erste Ventilsitzflächefirst Valve seat
3333
KraftstoffeinspritzpassageFuel injection passage
3535
Sacklochblind
3636
Bodenground
VV
VentilValve
DU D U
HohlraumdurchmesserCavity diameter
dU d U
DüsennadeldurchmesserNozzle needle diameter
Δh.delta.h
Höhendifferenzheight difference
εε
SacklochwinkelBlind angle
σσ
VentilsitzwinkelValve seat angle
αα
SpitzenwinkelPoint angle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 102006043460 A1 [0002] - DE 102006043460 A1 [0002]

Claims (4)

Kraftstoffeinspritzdüse (1) für eine Brennkraftmaschine, aufweisend: einen Düsenkörper (10) mit einem Hohlraum (30), der unterteilt ist in ein Ventilsitzloch (31) und ein sich an das Ventilsitzloch (31) anschließendes Sackloch (35), von dem wenigstens eine Kraftstoffeinspritzpassage (33) abzweigt, wobei das Ventilsitzloch (31) in Richtung zum Sackloch (35) hin konisch zulaufend ausgebildet ist und an einer das Ventilsitzloch (31) begrenzenden Innenwand eine erste Ventilsitzfläche (32) definiert ist, und eine in den Hohlraum (30) des Düsenkörpers (10) axial verschiebbar eingesetzte Düsennadel (20), die einen Ventilsitzabschnitt (21) und einen sich an den Ventilsitzabschnitt (21) anschließenden Spitzenabschnitt (25) aufweist, wobei der Ventilsitzabschnitt (21) einen konisch zulaufenden Außenumfang hat, der eine zweite Ventilsitzfläche (22) definiert, die eingerichtet ist zum Zusammenwirken mit der ersten Ventilsitzfläche (32), so dass ein im Durchflussquerschnitt steuerbares Ventil (V) gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Sackloch (35) in Richtung zu einem Boden (36) des Sacklochs (35) hin konisch zulaufend ausgebildet ist.Fuel injection nozzle ( 1 ) for an internal combustion engine, comprising: a nozzle body ( 10 ) with a cavity ( 30 ), which is divided into a valve seat hole ( 31 ) and a to the valve seat hole ( 31 ) subsequent blind hole ( 35 ), of which at least one fuel injection passage ( 33 ), wherein the valve seat hole ( 31 ) towards the blind hole ( 35 ) is formed conically tapered and at a valve seat hole ( 31 ) limiting inner wall a first valve seat surface ( 32 ), and one in the cavity ( 30 ) of the nozzle body ( 10 ) axially displaceable inserted nozzle needle ( 20 ) having a valve seat portion ( 21 ) and a to the valve seat portion ( 21 ) subsequent tip section ( 25 ), wherein the valve seat portion ( 21 ) has a tapered outer periphery having a second valve seat surface ( 22 ) which is adapted to cooperate with the first valve seat surface ( 32 ), so that a controllable in the flow area valve (V) is formed, characterized in that the blind hole ( 35 ) towards a floor ( 36 ) of the blind hole ( 35 ) is tapered towards tapering. Kraftstoffeinspritzdüse (1) gemäß Anspruch 1, wobei ein Düsennadeldurchmesser (du) an einem Übergang vom Ventilsitzabschnitt (21) zum Spitzenabschnitt (25) größer ist, als ein Hohlraumdurchmesser (Du) an einem Übergang vom Ventilsitzloch (31) zum Sackloch (35).Fuel injection nozzle ( 1 ) according to claim 1, wherein a nozzle needle diameter (du) at a transition from the valve seat portion (FIG. 21 ) to the top section ( 25 ) is greater than a cavity diameter (D u) at a transition from the valve seat hole (FIG. 31 ) to the blind hole ( 35 ). Kraftstoffeinspritzdüse (1) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei ein die Konizität des Sacklochs (35) definierender Sacklochwinkel (ε) 60 Grad bis 70 Grad beträgt.Fuel injection nozzle ( 1 ) according to claim 1 or 2, wherein the conicity of the blind hole ( 35 ) defining blind hole angle (ε) is 60 degrees to 70 degrees. Kraftstoffeinspritzdüse (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei ein die Konizität des Ventilsitzlochs (31) und des Ventilsitzabschnitts (21) definierender Ventilsitzwinkel (σ) ca. 90 Grad beträgt.Fuel injection nozzle ( 1 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the conicity of the valve seat hole ( 31 ) and the valve seat portion ( 21 ) defining valve seat angle (σ) is about 90 degrees.
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