DE102009054399A1 - Nozzle assembly for injection valve, has nozzle body, in which nozzle body cutout and injection opening are disposed, where nozzle body cutout is hydraulically coupled to high-pressure circuit of fluid - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil und ein Einspritzventil mit einer Düsenbaugruppe.The invention relates to a nozzle assembly for an injection valve and an injection valve with a nozzle assembly.
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden. Ein Ansatzpunkt hierbei ist, die von der Brennkraftmaschine erzeugten Schadstoffemissionen zu senken. Die Bildung von Ruß ist stark abhängig von der Aufbereitung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine.Ever stricter legal regulations regarding the permissible pollutant emissions of internal combustion engines, which are arranged in motor vehicles, make it necessary to carry out various measures by which the pollutant emissions are reduced. One starting point here is to reduce the pollutant emissions generated by the internal combustion engine. The formation of soot is highly dependent on the preparation of the air / fuel mixture in the respective cylinder of the internal combustion engine.
Eine entsprechend verbesserte Gemischaufbereitung kann erreicht werden, wenn der Kraftstoff unter sehr hohem Druck zugemessen wird. Derart hohe Drücke stellen sowohl hohe Anforderungen an das Material der Düsenbaugruppe, an deren Konstruktion als auch an das gesamte Kraftstoffsystem.A correspondingly improved mixture preparation can be achieved if the fuel is metered under very high pressure. Such high pressures place high demands on the material of the nozzle assembly, on its construction as well as on the entire fuel system.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Düsenbaugruppe und ein Einspritzventil zu schaffen, die einen zuverlässigen und präzisen Betrieb ermöglichen.The object of the invention is to provide a nozzle assembly and an injection valve which enable reliable and precise operation.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.The object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
Gemäß eines ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil, mit einem Düsenkörper, in dem eine Düsenkörperausnehmung und mindestens zwei Einspritzöffnungen angeordnet sind. Die Düsenkörperausnehmung ist mit einem Hochdruckkreis eines Fluids hydraulisch koppelbar. Die Düsenbaugruppe hat mindestens eine in der Düsenkörperausnehmung axial beweglich angeordnete Düsennadel mit einer Zentralachse und einer Nadelkuppe. An einer Wand der Düsenkörperausnehmung ist ein Dichtsitz und auf der Nadelkuppe ist ein Sitzbereich ausgebildet. Der Sitzbereich wirkt mit dem Dichtsitz derart zusammen, dass die Düsennadel in der Schließposition den Fluidfluss durch die mindestens zwei Einspritzöffnungen verhindert und in der Offenposition den Fluidfluss durch die mindestens zwei Einspritzöffnungen freigibt. Stromabwärts des Dichtsitzes ist ein Abschnitt der Düsenkörperausnehmung ausgebildet, der mit den mindestens zwei Einspritzöffnungen hydraulisch gekoppelt ist. In einer Wand des Abschnitts der Düsenkörperausnehmung sind Ausnehmungen und/oder Erhebungen derart angeordnet und ausgebildet, dass mittels der Ausnehmungen und/oder der Erhebungen ein Fluidwirbel in jeder der Einspritzöffnungen erzeugbar ist.According to a first aspect, the invention is characterized by a nozzle assembly for an injection valve, with a nozzle body, in which a nozzle body recess and at least two injection openings are arranged. The nozzle body recess can be hydraulically coupled to a high pressure circuit of a fluid. The nozzle assembly has at least one nozzle needle axially movably arranged in the nozzle body recess with a central axis and a needle tip. On a wall of the nozzle body recess is a sealing seat and on the Nadelkuppe a seating area is formed. The seating area cooperates with the sealing seat in such a way that the nozzle needle in the closed position prevents fluid flow through the at least two injection openings and, in the open position, releases the fluid flow through the at least two injection openings. Downstream of the sealing seat, a portion of the nozzle body recess is formed, which is hydraulically coupled to the at least two injection openings. Recesses and / or elevations are arranged and formed in a wall of the section of the nozzle body recess such that a fluid vortex can be generated in each of the injection openings by means of the recesses and / or the elevations.
Die Ausnehmungen und/oder Erhebungen sind derart ausgebildet, dass das Fluid den Einspritzöffnungen derart zuführbar ist, dass eine Wirbelbildung in jeder der Einspritzöffnungen erreichbar ist.The recesses and / or elevations are designed such that the fluid can be supplied to the injection openings in such a way that vortex formation can be achieved in each of the injection openings.
Diese Anordnung hat den Vorteil, dass in den Einspritzöffnungen eine sichere Wirbelbildung möglich ist. Damit kann zum einen eine reduzierte axiale Geschwindigkeit und zum anderen eine zusätzliche tangentiale Geschwindigkeitskomponente erreicht werden. Durch die tangentiale Komponente entsteht in den Einspritzöffnungen eine Drallströmung mit einem niedrigeren Druck in der Drallachse. Unter gewissen Strömungsbedingungen kann dieser Druck Werte erreichen, bei denen eine Kavitation auftritt. Die bei der Kavitation entstehenden Kavitationsblasen kollabieren beim Austritt aus den Einspritzöffnungen, wobei Energie aus der Oberflächenspannung der Kavitationsblasen freigesetzt wird und Druckwellen entstehen. Die Kombination der tangentialen Strömungskomponente zusammen mit der Energie der Druckwellen und der Oberflächenspannung bewirkt eine sehr feine Zerstäubung des Fluids, eine Erweiterung der einzelnen Spraykegelwinkel und damit eine reduzierte axiale Eindringtiefe des Sprays.This arrangement has the advantage that a secure vortex formation is possible in the injection openings. Thus, on the one hand, a reduced axial velocity and, on the other hand, an additional tangential velocity component can be achieved. Due to the tangential component, a swirling flow with a lower pressure in the spin axis occurs in the injection openings. Under certain flow conditions, this pressure may reach levels at which cavitation occurs. The cavitation bubbles created during cavitation collapse on exiting the injection openings, releasing energy from the surface tension of the cavitation bubbles and causing pressure waves. The combination of the tangential flow component together with the energy of the pressure waves and the surface tension causes a very fine atomization of the fluid, an extension of the individual spray cone angles and thus a reduced axial penetration depth of the spray.
In einer vorteilhaften Ausführungsform ist jeder der Einspritzöffnungen mindestens eine der Ausnehmungen und/oder Erhebungen zugeordnet. Dies hat den Vorteil, dass nur geringfügige Modifikationen an dem Düsenkörper erforderlich sind, und dennoch eine sichere Wirbelbildung in jeder der Einspritzöffnungen erreicht werden, kann.In an advantageous embodiment, each of the injection openings is associated with at least one of the recesses and / or elevations. This has the advantage that only slight modifications to the nozzle body are required, and yet safe vortex formation can be achieved in each of the injection openings.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind jeder der Einspritzöffnungen jeweils zwei der Ausnehmungen und/oder Erhebungen zugeordnet. Damit ist eine Zuleitung von Fluid zu den Einspritzöffnungen jeweils aus zwei außermittigen Hauptstromrichtungen möglich, womit eine sehr gute und sichere Wirbelbildung in den Einspritzöffnungen möglich ist.In a further advantageous embodiment, each of the injection openings are each associated with two of the recesses and / or elevations. Thus, a supply of fluid to the injection ports each of two eccentric main flow directions is possible, whereby a very good and safe vortex formation in the injection ports is possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist der Abschnitt der Düsenkörperausnehmung als Sackloch mit einer Sacklochwand und einem Sacklochboden ausgebildet. Die Einspritzöffnungen sind in dem Sacklochboden angeordnet. Jeder der Einspritzöffnungen sind jeweils zwei der Ausnehmungen und/oder Erhebungen zugeordnet. Eine dieser Ausnehmungen und/oder Erhebungen ist in dem Sacklochboden angeordnet, und die weitere dieser Ausnehmungen und/oder Erhebungen ist in der Sacklochwand angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass eine Zuleitung von Fluid zu den Einspritzöffnungen jeweils als zwei entgegengesetzten Richtungen auf die Einspritzöffnungen zu und damit eine gezielte Ausbildung und Verstärkung von Fluidwirbeln in den Einspritzöffnungen möglich ist. Damit kann eine besonders günstige Dynamik des Fluids im Hinblick auf die Ausbildung des Wirbels in den Einspritzöffnungen er reicht werden.In a further advantageous embodiment, the portion of the nozzle body recess is formed as a blind hole with a blind hole wall and a blind hole bottom. The injection openings are arranged in the blind hole bottom. Each of the injection openings are each associated with two of the recesses and / or elevations. One of these recesses and / or elevations is arranged in the blind hole bottom, and the further of these recesses and / or elevations is arranged in the blind hole wall. This has the advantage that a supply of fluid to the injection openings in each case as two opposite directions to the injection openings and thus a targeted formation and reinforcement of fluid vortices in the injection openings is possible. This can be a particularly favorable dynamics of the fluid in terms of the formation of the vortex in the injection openings he goes.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Ausnehmungen kanalförmig und/oder die Erhebungen stabförmig ausgebildet und erstrecken sich jeweils in einer Längsrichtung. Die Längsrichtungen der Ausnehmungen und/oder Erhebungen sind Tangenten der Einspritzöffnungen. Dies hat den Vorteil, dass eine sehr einfache Fertigung der Ausnehmungen und/oder Erhebungen möglich ist.In a further advantageous embodiment, the recesses are channel-shaped and / or the elevations rod-shaped and each extending in a longitudinal direction. The longitudinal directions of the recesses and / or elevations are tangents of the injection openings. This has the advantage that a very simple production of the recesses and / or elevations is possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform sind die Ausnehmungen und/oder die Erhebungen zu den Einspritzöffnungen hin gekrümmt ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass eine Zuleitung von Fluid zu den Einspritzöffnungen jeweils aus zwei entgegengesetzten Richtungen auf die Einspritzöffnungen zu und damit eine gezielte Ausbildung einer vorgegebenen Rotationsrichtung des Fluids in den Einspritzöffnungen möglich ist. Damit ist eine Wirbelbildung in den Einspritzöffnungen in einer sehr stabilen Weise möglich.In a further advantageous embodiment, the recesses and / or the elevations are curved toward the injection openings. This has the advantage that a supply of fluid to the injection openings in each case from two opposite directions to the injection openings and thus a targeted formation of a predetermined direction of rotation of the fluid in the injection openings is possible. Thus, a vortex formation in the injection openings in a very stable manner possible.
Die Ausnehmungen und/oder Erhebungen auf dem Düsenkörper können sehr einfach und kostengünstig mittels eines Sinterverfahrens hergestellt werden.The recesses and / or elevations on the nozzle body can be produced very simply and inexpensively by means of a sintering process.
Gemäß eines zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Einspritzventil mit einer Düsenbaugruppe gemäß des ersten Aspekts und einem Aktuator. Der Aktuator ist zum Einwirken auf die Düsenbaugruppe ausgebildet.According to a second aspect, the invention is characterized by an injection valve with a nozzle assembly according to the first aspect and an actuator. The actuator is designed to act on the nozzle assembly.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are explained in more detail below with reference to the schematic drawings.
Es zeigen:Show it:
Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Elements of the same construction or function are provided across the figures with the same reference numerals.
Die Düsenbaugruppe
Der Düsenkörper
In dem Düsenkörper
Der Injektorkörper
Die Düsenfeder
An der Wand
Stromabwärts des Dichtsitzes
Zwischen dem als Sackloch ausgebildeten Abschnitt
In der Wand
In
In der in
In
In der Ausführungsform der
In der in
In der in
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