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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düsenbaugruppe für einen Injektor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.
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Zur Schaffung von Injektoren, welche gemäß dem Sacklochdüsenprinzip arbeiten, werden regelmäßig Düsenkörper und/oder Ventilsitzkörper, s. z. B. die Druckschrift
DE 10 2008 061 219 A1 , verwendet, welche eine als Sacklochbohrung ausgeführte Axialbohrung aufweisen, in welcher eine Düsennadel axial verschieblich mit einem Ventilsitz zusammenwirken kann. Von einem Ende der Sacklochbohrung, gebildet in einer Düsenkuppe, erstrecken sich die jeweiligen Spritzlöcher des Injektors bzw. des Düsenkörpers weg, i. e. kanalförmig.
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Bei einer derartigen Ausgestaltung sind die Einströmbedingungen seitens der Sacklochbohrung in die jeweiligen Spritzlöcher der Düsenkuppe wegen der erforderlichen starken Richtungsänderung des Kraftstoffstroms oftmals ungünstig. Der das Düsennadelventil bzw. den Ventilsitz durchströmende Kraftstoff muss, gerade bei Sacklochdüsen, bisweilen um deutlich mehr als 90 Grad umgelenkt werden, woraus Einbußen beim Strömungsbeiwert an der Einmündung in die bzw. am Einlauf der Spritzlöcher als auch Kaviationserscheinungen resultieren können. Weiterhin ist nachteilig, dass durch das Einströmen in das Sacklochvolumen ein nicht unerheblicher Teil an Impuls verloren geht (Verwirbelung).
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Um diese Nachteile zu beseitigen schlagen die Druckschriften
WO 92/19 859 A1 ,
DE 43 36 972 A1 ,
JP 2 019 654 A und
DE 12 12 352 B je vor, ein strömungsleitendes Element in die Düsenkuppe einzubringen. Neben Lösungen, bei welchen das strömungsleitende Element integral mit dem Düsenkörper gebildet ist, s. z. B. die Druckschrift DE 12 12 352 B, welche jedoch erheblichen Fertigungsaufwand erfordern, wird auch vorgeschlagen, einen Strömungsleitkörper in das Sackloch einzubringen und darin z. B. festzulöten oder festzukleben, s. z. B. die Druckschrift WO 92/19 859 A1. Diese letzteren Verfahren sind jedoch auch nachteilig insoweit als Positionierung des Strömungsleitelements und Finishing ein Arbeiten innerhalb der beengten Sacklochbohrung erfordern. Weitere Lösungen gemäß der Druckschriften WO 92/19859 A1 und JP 2 019 654 A sehen insoweit vor, das Strömungsleitelement in eine Durchgangsbohrung der Düsenkuppe von außen einzubringen und dasselbe mittels Presspassen, Hämmern oder Walzen dauerhaft an der Düsenkuppe zu befestigen. Aber auch diese Verfahren sind im Hinblick auf Positionierung, Justierung und Endbearbeitung aufwändig.
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Ausgehend hiervon liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Düsenbaugruppe bereitzustellen, bei welcher der Strömungsleitkörper unaufwändig montiert und weiterhin problemlos justierbar an der Düsenkuppe aufgenommen ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausführungsformen sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Vorgeschlagen wird erfindungsgemäß eine Düsenbaugruppe, insbesondere für einen Injektor bzw. ein Einspritzventil (nach dem Sacklochdüsenprinzip), welche(r) bevorzugt mit einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, weiterhin insbesondere eines Kraftfahrzeugs verwendbar ist. Die Düsenbaugruppe ist bevorzugt zur Verwendung mit einem Common-Rail-System bereitgestellt und allgemein zur Verwendung mit Brennkraftmaschinen in Form von Otto- oder Dieselmotoren, insbesondere Großdieselmotoren und weiterhin insbesondere Fahrzeugmotoren vorgesehen, z. B. in Offroad- oder Schiffsanwendungen.
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Die Düsenbaugruppe weist erfindungsgemäß einen Körper mit einer Düsenkuppe auf, in welche sich ein durch den Körper geführter Bohrkanal erstreckt. Der Körper, welcher zur Ausbildung einer Düse nach dem Sacklochdüsenprinzip vorgesehen ist, kann ein Ventilsitzkörper sein, welcher in einem Düsenkörper eines Injektors bzw. Einspritzventils anordenbar ist (wie dies z. B. die Druckschrift
DE 10 2008 061 219 A1 zeigt). Bevorzugt ist der Körper ein Düsenkörper. Der Körper mit der darin gebildeten Bohrung bzw. dem Bohrkanal weist bevorzugt hohlzylindrische bzw. hülsenförmige Gestalt auf.
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Die Düsenkuppe des Körpers, welche bevorzugt an einem stirnseitigen Ende desselben vorgesehen ist, ist insbesondere integral mit dem Körper gebildet und bereitgestellt, um (hoch)druckbeaufschlagten Kraftstoff abzugeben, welcher über den Bohrkanal in die Düsenkuppe einbringbar ist.
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Der Bohrkanal im Körper, welcher sich bis in die Düsenkuppe erstreckt, insbesondere auch durch diese hindurch, ist bevorzugt als Axialbohrung ausgeführt, um eine Düsennadel aufnehmen zu können, i. e. axial verschieblich. Über den Bohrkanal ist wenigstens ein Spritzloch in der Düsenkuppe, bevorzugt eine Mehrzahl von Spritzlöchern, anströmbar, i. e. mit Kraftstoff.
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An der Düsenkuppe der Düsenbaugruppe ist weiterhin ein Strömungsleitkörper angeordnet, welcher sich zumindest mit einem strömungsformenden Abschnitt in den Bohrkanal erstreckt.
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Durch den sich in den Bohrkanal erstreckenden Strömungsleitkörper wird es ermöglicht, mit insbesondere vorteilhaft geringem Fertigungs-, Material- und Montageaufwand deutlich verbesserte Strömungseigenschaften an einem jeweiligen Spritzloch zu erzielen, i. e. gegenüber herkömmlichen Sacklochdüsen.
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Erfindungsgemäß ist der vorteilhaft klein bauende Strömungsleitkörper, welcher als separates Bauteil zur Bildung der Düsenbaugruppe bereitgestellt werden kann, in die Düsenkuppe auf einfache Weise eingeschraubt, wobei der Bohrkanal im Körper, i. e. zur Kraftstoffzufuhr an die Spritzlöcher, vorteilhaft auch zur Aufnahme des Strömungsleitkörpers vorgesehen werden kann, insbesondere dadurch, dass der Bohrkanal durch die Düsenkuppe geführt ist. Zu einem Verschrauben muss der Bohrkanal düsenkuppenseitig lediglich mit einem Gewinde versehen werden. Derart kann der Strömungsleitkörper auf einfache Weise ausgetauscht werden, z. B. auch gegen einen Strömungsleitkörper bedarfsgerecht angepasster, verschiedener Geometrie.
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Zusätzlich zu einem Verschrauben kann z. B. auch ein Verschweißen vorgesehen sein. Zur Befestigung an der Düsenkuppe weist der Strömungsleitkörper bevorzugt einen Befestigungsabschnitt auf.
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Im Rahmen der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, dass sich, wie vor erwähnt, der Strömungsleitkörper zumindest mit einem Strömungsleitabschnitt in den Bohrkanal erstreckt, insbesondere weg von der Düsenkuppe und weiterhin insbesondere in einen Abschnitt des Bohrkanals, über welchen derselbe mit den jeweiligen Spritzlöchern der Düsenkuppe kommuniziert. Der Strömungsleitabschnitt verjüngt sich hierbei bevorzugt von einem relativ größeren Querschnitt benachbart zur Düsenkuppe hin zu einem relativ kleineren Querschnitt, insbesondere kontinuierlich, i. e. in der axialen Richtung. Ein derartiger Strömungsleitabschnitt kann konus- oder dornförmig sein, insbesondere kegelig, pyramidenförmig, (rund)zeltdachförmig oder sich in ähnlicher Weise verjüngend, insbesondere auch an einem von der Düsenkuppe entfernten Ende abgeplattet. Durch diese Ausgestaltung des Strömungsleitabschnitts kann eine Strömung vorteilhaft strömungsgünstig an die jeweiligen Spritzlöcher geführt werden.
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Bevorzugt wird mittels des Strömungsleitkörpers und des Körpers, i. e. dessen Bohrkanalwandung, weiterhin ein Ringraum in der Bohrung bzw. dem Bohrkanal gebildet, über welchen wenigstens ein Spritzloch der Düsenkuppe anströmbar ist, wobei der Ringraum insbesondere den Strömungsleitabschnitt umgibt. Bevorzugt ist hierbei das wenigstens eine Spritzloch an einem düsenkuppenseitigen Ende des Ringraums bzw. des Strömungsleitabschnitts angeordnet, weiterhin bevorzugt eine Mehrzahl von Spritzlöchern. Eine Mehrzahl von Spritzlöchern ist insbesondere in einer ringförmigen Anordnung um den Strömungsleitabschnitt, weiterhin insbesondere dessen düsenkuppenseitiges Ende angeordnet.
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Zur weiterhin verbesserten Strömungsführung ist der Strömungsleitabschnitt am düsenkuppenseitigen Ende bevorzugt verrundet. Weiterhin ist der Strömungsleitabschnitt, welcher bevorzugt kreisförmigen Querschnitt aufweist, in dem Bohrkanal des Körpers bevorzugt mit diesem konzentrisch ausgerichtet aufgenommen. Bevorzugt wird mit dem Strömungsleitabschnitt, insbesondere mittels düsenkuppenseitiger Querschnitte desselben, eine Einlaufrichtung in die jeweiligen Spritzlöcher vorgegeben, d. h. für im Bohrkanal geführten Kraftstoff, welche mit der Erstreckungsrichtung der Spritzlöcher korrespondiert. Das düsenkuppenseitige Ende des Strömungsleitabschnitts fluchtet hierbei bevorzugt mit dem düsenkuppenseitigen Umfangsrand eines jeweiligen Spritzlochs.
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Mittels vorstehender vorteilhafter Ausgestaltungen können Verwirbelungen, welche ansonsten bei Einströmen in das Ende einer Sacklochbohrung entstehen, wirksam vermieden werden, so dass die Impulsverluste geringer sind.
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Das wenigstens eine Spritzloch, insbesondere sämtliche Spritzlöcher ist/sind insbesondere entfernt von einem in dem Bohrkanal gebildeten Ventilsitz für eine Düsennadel gebildet, insbesondere stromabwärts des Ventilsitzes in Bezug auf eine vorgesehene Strömungsrichtung. Die derart ausgebildete Düsenbaugruppe sieht ein Volumen bzw. Restvolumen zwischen dem Ventilsitz und der Düsenkuppe vor, i. e. ist nach dem Prinzip der Sacklochdüse ausgebildet.
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Vorgeschlagen wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch ein Injektor für eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, wobei der Injektor eine wie vorstehend beschriebene Düsenbaugruppe aufweist.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, anhand der Figuren der Zeichnungen, die erfindungswesentliche Einzelheiten zeigen, und aus den Ansprüchen. Die einzelnen Merkmale können je einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination bei einer Variante der Erfindung verwirklicht sein.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
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1 exemplarisch und schematisch in einer abgebrochenen Schnittansicht eine – von der Erfindung nicht mitumfasste – Düsenbaugruppe, welche mit einem Körper zur Ausbildung einer Düse gebildet ist, welcher als Ventilsitzkörper bereitgestellt ist; und
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2 exemplarisch und schematisch in einer abgebrochenen Schnittansicht eine Düsenbaugruppe gemäß einer möglichen Ausführungsform der Erfindung, welche mit einem Körper zur Ausbildung einer Düse gebildet ist, welcher als Düsenkörper bereitgestellt ist.
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In der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen entsprechen gleichen Bezugszeichen Elemente gleicher oder vergleichbarer Funktion.
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1 zeigt schematisch eine – von der Erfindung nicht mitumfasste – Düsenbaugruppe 1 mit einem Körper 2 in Form eines Ventilsitzkörpers, welcher zur Ausbildung einer Düse, i. e. eines Einspritzventils bzw. eines Injektors, bereitgestellt ist und in einem Düsenkörper 3 verschraubt aufgenommen ist. Der Ventilsitzkörper 2 ist im Wesentlichen hohlzylindrisch mit einem darin axial verlaufenden Bohrkanal 4 bzw. einer Bohrung gebildet. Der Bohrkanal 4 ist dazu vorgesehen, Kraftstoff an eine Düsenkuppe 5 zuführen zu können, insbesondere an eine Mehrzahl von Spritzlöchern 6, welche in der Düsenkuppe 5 zur Kraftstoffabgabe im Zuge von Einspritzvorgängen gebildet sind. Hierzu erstreckt sich der Bohrkanal 4 bis in die Düsenkuppe 5, i. e. mit den Spritzlöchern 6 kommunizierend.
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Im Bohrkanal 4 ist ferner ein Ventilsitz 7 bereitgestellt, i. e. in Form einer Sitzfläche, welcher dazu vorgesehen ist, mit einer Düsennadel (nicht dargestellt) zusammenzuwirken, d. h. ein Düsenventil zu bilden. Mittels eines derartigen Ventils kann Kraftstoff über den Bohrkanal 4 in Abhängigkeit der Nadelstellung selektiv an die Spritzlöcher 6 zugeführt werden.
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Um insbesondere die Strömungseigenschaften bei der Anströmung der Spritzlöcher 6 über den Bohrkanal 4 zu verbessern, weist die Düsenbaugruppe 1 weiterhin einen Strömungsleitkörper 8 auf, welcher als separates Bauteil gebildet ist. Der Strömungsleitkörper 8 ist an der Düsenkuppe 5 angeordnet, wobei der Strömungsleitkörper 8 sich in den Bohrkanal 4 erstreckt, insbesondere darin eingebracht ist. Der Bohrkanal 4 ist hierbei durch die Düsenkuppe 8 hindurch geführt, so dass der Strömungsleitkörper 8 auf einfache Weise von außen in den Bohrkanal 4 eingebracht und an der Düsenkuppe 5 aufgenommen werden kann.
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Der Strömungsleitkörper 8 ist hierbei mit einem Befestigungsabschnitt 9 an der Düsenkuppe 5 befestigt, i. e. im Inneren des Bohrkanals 4, wobei der Bohrkanal 4 an der Düsenkuppe 5 durch den Strömungsleitkörper 8 endseitig verschlossen wird.
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Von dem Befestigungsabschnitt 9 erstreckt sich ein strömungsleitender Abschnitt bzw. Strömungsleitabschnitt 10 des Strömungsleitelements 8 von der Düsenkuppe 5 weg in den Bohrkanal 4, i. e. in Richtung zu dem Ventilsitz 7. Der Strömungsleitabschnitt 10 weist sich kontinuierlich verjüngenden Querschnitt in Richtung von der Düsenkuppe 5 zum Ventilsitz 7 auf. Ersichtlich erstreckt sich der Strömungsleitabschnitt 10 in einen Abschnitt des Bohrkanals 4, über welchen die Spritzlöcher 6 angeströmt werden können bzw. mit dem Bohrkanal 4 kommunizieren. Der Strömungsleitabschnitt 10 ist hierbei von den Spritzlöchern 6 umgeben, i. e. in Umfangsrichtung.
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Mittels des Strömungsleitabschnitts 10, welcher über einen Abschnitt geschossförmig und an dem düsenkuppenseitigen Ende 10a verrundet ist, ist innerhalb des Ventilsitzkörpers 2, i. e. stromabwärts des Ventilsitzes 7 somit ein Ringraum 11 gebildet. Über den Ringraum 11 können die – ebenfalls in einer ringförmigen Anordnung um den Strömungsleitabschnitt 10 angeordneten – Spritzlöcher 6 an dessen düsenkuppenseitigen Ende 11a angeströmt werden. Der Querschnitt des Ringraums 11 nimmt hierbei in Richtung vom Ventilsitz 7 zur Düsenkuppe 5 ab, i. e. aufgrund der Ausgestaltung des Strömungsleitabschnitts 10. Diese Ausgestaltung der Düsenbaugruppe 1 ermöglicht, den Kraftstoff mit nur sehr geringen Strömungsverlusten zu einem jeweiligen Spritzloch 6 lenken zu können. Vor den Spritzlöchern 6 kann somit ein höherer Sacklochdruck bereitgestellt werden, i. e. auch ein höherer Strahlimpuls in einem Brennraum.
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Wie 1 weiterhin zu entnehmen ist, fluchtet das in Bezug auf die Zeichenebene untere Ende 10a des – konzentrisch zum Bohrkanal 4 ausgerichteten – Strömungsleitabschnitts 10 mit dem unteren Mündungsrand eines jeweiligen Spritzlochs 6, wodurch eine Verwirbelung verringert ist. Über den verrundeten Endabschnitt 10a des Strömungsleitabschnitts 10 ist ferner für den Kraftstoff eine Einlaufrichtung in ein jeweiliges Spritzloch 6 vorgegeben, welche vorteilhaft mit der Erstreckungsrichtung der Spritzlöcher 6 korrespondiert. Auch hierdurch kann eine vorteilhaft wirbelarme Strömung ausgebildet werden.
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2 zeigt exemplarisch eine bevorzugte Ausführungsform der Düsenbaugruppe 1, wobei der Bohrkanal 4 in einem Körper 2 gebildet ist, welcher als Düsenkörper 3, i. e. eines Injektors, bereitgestellt ist. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform ist der Strömungsleitkörper 8 weiterhin an der Düsenkuppe 5 verschraubt aufgenommen, wozu der Befestigungsabschnitt 9 ein Gewinde aufweist. Der Bohrkanal 4, in welchem der Befestigungsabschnitt 9 festgelegt ist, weist in der Düsenkuppe 5 ein korrespondierendes Gewinde auf.
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Diese Ausführungsform ermöglicht einen einfachen Austausch des Strömungsleitkörpers 8 neben einer einfachen Montage an der Düsenkuppe 6.
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Wie bei der vorhergehenden, von der Erfindung nicht mitumfassten Ausführungsform weist der Strömungsleitabschnitt 10 des Strömungsleitkörpers 8, welcher sich wieder in den mit den Spritzlöchern 6 kommunizierenden Abschnitt der Bohrung erstreckt, einen Querschnitt auf, welcher sich in axialer Richtung von der Düsenkuppe 5 hin zum Ventilsitz 7 kontinuierlich verjüngt. Das obere Ende 10b des Strömungsleitabschnitts 10, i. e. das stromaufwärtige Ende, ist abgeplattet, so dass ein etwaiges Brechen vermieden werden kann.
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Angemerkt sei, dass bei dieser Ausführungsform auch eine Konterung über das Gewinde des Befestigungsabschnitts 9 vorgesehen sein kann.
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Mittels der Erfindung kann ein hoher Druck vor den Spritzlöchern 6 aufgrund nur geringen Impulsverlustes erzielt werden, woraus ein hoher Strahlimpuls in einem Brennraum stromabwärts der Spritzlöcher 6 resultiert. Durch das – mittels des Strömungsleitkörpers 8 erzielte – gerichtete An- bzw. Einströmen in das jeweilige Spritzloch 6 ergibt sich ein höherer Einlaufbeiwert, vorteilhaft verringerte Kaviationsneigung und somit höhere Maßhaltigkeit des Spritzlochs auch nach langer Betriebszeit. Durch ein gleichzeitig verringertes Volumen stromabwärts des Ventilsitzes 7 können auch die HC-Emissionen vorteilhaft reduziert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Düsenbaugruppe
- 2
- Körper
- 3
- Düsenkörper
- 4
- Bohrkanal
- 5
- Düsenkuppe
- 6
- Spritzloch
- 7
- Ventilsitz
- 8
- Strömungsleitkörper
- 9
- Befestigungsabschnitt
- 10
- Strömungsleitabschnitt
- 10a
- düsenkuppenseitiges Ende
- 10b
- oberes Ende
- 11
- Ringraum
- 11a
- düsenkuppenseitiges Ende
