DE102013009418A1 - Kraftstoffeinspritzdüse - Google Patents
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Abstract
Kraftstoffeinspritzdüse einer Brennkraftmaschine, mit einem Düsenkörper (11) und einer in dem Düsenkörper (11) positionierten Düsennadel (12), wobei der Düsenkörper (11) einen Ventilsitz (13) für die als Ventilkörper dienende Düsennadel (12) derart bereitstellt, dass bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse ein Bereich (15) der Düsennadel (12) gegen den vom Düsenkörper (11) bereitgestellten Ventilsitz (13) drückt, wobei der vom Düsenkörper (11) bereitgestellte Ventilsitz (13) konisch konturiert ist, und wobei der Bereich (15) der Düsennadel (12), der bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse gegen den vom Düsenkörper (11) bereitgestellten Ventilsitz (13) drückt, von einem sphärisch konturierten Abschnitt (17) der Düsennadel (12) bereitgestellt ist.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Kraftstoffeinspritzdüsen sind aus der Praxis hinlänglich bekannt. So verfügt eine Kraftstoffeinspritzdüse, die auch als Kraftstoffinjektor ausgeführt sein kann, über einen Düsenkörper und eine im Düsenkörper positionierte Düsennadel. Der Düsenkörper stellt einen Ventilsitz für die als Ventilkörper dienende Düsennadel bereit. Bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse drückt ein Bereich der Düsennadel gegen den vom Düsenkörper bereitgestellten Ventilsitz. Bei geöffneter Kraftstoffeinspritzdüse ist dieser Bereich der Düsennadel vom Ventilsitz des Düsenkörpers abgehoben.
- Bei aus der Praxis bekannten Kraftstoffeinspritzdüsen sind sowohl der vom Düsenkörper bereitgestellte Ventilsitz als auch der Bereich der Düsennadel, die bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse gegen den Ventilsitz des Düsenkörpers drückt, jeweils konisch konturiert, und zwar mit unterschiedlichen Konuswinkeln.
- Bei aus der Praxis bekannten Kraftstoffeinspritzdüsen muss die Düsennadel im Düsenkörper aufwändig zentriert werden, um eine Schiefstellung der Düsennadel im Düsenkörper zu vermeiden und so bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse eine gute Dichtwirkung zwischen dem Düsenkörper und der Düsennadel zu gewährleisten. Ferner müssen bei aus der Praxis bekannten Kraftstoffeinspritzdüsen die konisch konturierten Flächen von Düsenkörper und Düsennadel mit hoher Oberflächenqualität gefertigt werden, wodurch sich ein hoher Fertigungsaufwand ergibt.
- Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Kraftstoffeinspritzdüse zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch eine Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist der Bereich der Düsennadel, der bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse gegen den vom Düsenkörper bereitgestellten Ventilsitz drückt, von einem sphärisch konturierten Abschnitt der Düsennadel bereitgestellt. Bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse ist derjenige Bereich der Düsennadel, der bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse gegen den vom Düsenkörper bereitgestellten, konisch konturierten Ventilsitz drückt, nicht konisch konturiert, sondern von einem sphärisch konturierten Abschnitt der Düsennadel bereitgestellt. Hiermit können gegenüber bekannten Kraftstoffeinspritzdüsen eine Vielzahl von Vorteilen realisiert werden. So kann auf eine aufwändige Zentrierung der Düsennadel im Düsenkörper verzichtet werden, da selbst bei einer Schiefstellung der Düsennadel im Düsenkörper eine gute Dichtwirkung zwischen Düsennadel und Düsenkörper bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse gewährleistet werden kann. Daher können auch die zusammenwirkenden Oberflächen von Düsennadel und Düsenkörper mit geringerem Aufwand gefertigt werden. Ferner können Fertigungsstreuungen und somit Streuungen in der von der Kraftstoffeinspritzdüse bereitgestellten Einspritzmenge reduziert werden.
- Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung geht der sphärisch konturierte Abschnitt der Düsennadel oberhalb des Ventilsitzes des Düsenkörpers und damit an einer von Spritzlöchern abgewandten Seite des Düsenkörpers in einen nicht-sphärisch konturierten Abschnitt der Düsennadel über, wobei eine Gerade, die sich einerseits durch einen Auflagepunkt des sphärisch konturierten Abschnitts der Düsennadel auf dem konisch konturierten Ventilsitz und andererseits durch einen Übergangspunkt zwischen dem sphärisch konturierten Abschnitt der Düsennadel und dem angrenzenden nicht-sphärisch konturierten Abschnitt der Düsennadel erstreckt, mit dem konisch konturierten Ventilsitz einen Winkel von weniger als 10° einschließt. Hierzu ist der sphärisch konturierte Abschnitt der Düsennadel als Kugelabschnitt bzw. Kugelkalotte oder als Kugelschicht bzw. Kugelscheibe ausgeführt.
- Nach einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung geht der sphärisch konturierte Abschnitt der Düsennadel unterhalb des Ventilsitzes des Düsenkörpers und damit an einer von Spritzlöchern zugewandten Seite des Düsenkörpers in einen weiteren nicht-sphärisch konturierten Abschnitt der Düsennadel über, wobei eine Gerade, die sich einerseits durch einen Auflagepunkt des sphärisch konturierten Abschnitts der Düsennadel auf dem konisch konturierten Ventilsitz und andererseits durch einen Übergangspunkt zwischen dem sphärisch konturierten Abschnitt der Düsennadel und dem angrenzenden, weiteren nicht-sphärisch konturierten Abschnitt der Düsennadel erstreckt, mit dem konisch konturierten Ventilsitz einen Winkel von weniger als 10° einschließt. Hierzu ist der sphärisch konturierte Abschnitt der Düsennadel als Kugelschicht bzw. Kugelscheibe ausgeführt.
- Mit den obigen Weiterbildungen der Erfindung können die erfindungsgemäßen Vorteile besonders einfach realisiert werden.
- Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert.
- Dabei zeigt:
-
1 : einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse, -
2 : einen Ausschnitt aus einer Düsennadel der Kraftstoffeinspritzdüse; -
3 : das vergrößerte Detail III der1 ; -
4 : das abermals vergrößerte Detail IV der3 ; und -
5 : einen Ausschnitt aus einer alternativen Düsennadel der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse. - Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, insbesondere für eine Schiffsdieselbrennkraftmaschine. Bei der Kraftstoffeinspritzdüse kann es sich um einen Kraftstoffinjektor handeln.
-
1 zeigt einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse10 , wobei die Kraftstoffeinspritzdüse10 einen Düsenkörper11 und eine im Düsenkörper11 positionierte Düsennadel12 aufweist. Der Düsenkörper11 stellt einen Ventilsitz13 für die als Ventilkörper dienende Düsennadel12 bereit, wobei bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse10 ein Federelement14 einen Bereich15 der Düsennadel12 gegen den vom Düsenkörper11 bereitgestellten Ventilsitz13 drückt. Dann, wenn bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse10 die Düsennadel12 mit ihrem Bereich15 gegen den vom Düsenkörper11 bereitgestellten Ventilsitz13 drückt, kann durch sogenannte Spritzlöcher16 des Düsenkörpers11 kein Kraftstoff gespritzt werden. Nur dann, wenn die Düsennadel12 mit ihrem Bereich15 vom Ventilsitz13 des Düsenkörpers11 abgehoben ist, kann über die Spritzlöcher16 Kraftstoff verspritzt werden. - Der vom Düsenkörper
11 bereitgestellte Ventilsitz13 ist, wie aus dem Stand der Technik üblich, konisch konturiert. - Der Bereich
15 der Düsennadel12 , der bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse10 gegen den vom Düsenkörper11 bereitgestellten, konisch konturierten Ventilsitz13 drückt, ist erfindungsgemäß von einem sphärisch konturierten Abschnitt17 der Düsennadel12 bereitgestellt. - Im Ausführungsbeispiel der
1 bis4 ist dieser sphärisch konturierte Abschnitt17 der Düsennadel12 als Kugelschicht ausgebildet, wobei eine solche Kugelschicht auch als Kugelscheibe bezeichnet werden kann, die durch zwei parallel zueinander verlaufende Schnittflächen durch eine Kugel definiert ist. - Dann, wenn der sphärisch konturierte Abschnitt
17 der Düsennadel12 als Kugelschicht bzw. Kugelscheibe ausgeführt ist, geht der sphärisch konturierte Abschnitt17 der Düsennadel12 oberhalb des Ventilsitzes13 und damit an einer von den Spritzlöchern16 abgewandten Seite des Düsenkörpers11 in einen nicht-sphärisch konturierten Abschnitt18 der Düsennadel12 und weiterhin unterhalb des Ventilsitzes13 und damit an einer den Spritzlöchern16 zugewandten Seite des Düsenkörpers11 in einen weiteren nicht-sphärisch konturierten Abschnitt19 der Düsennadel12 über. - im Ausführungsbeispiel der
1 bis4 ist der von den Spritzlöchern16 abgewandte, nicht-sphärisch konturierte Abschnitt18 der Düsennadel12 zylindrisch und der den Spritzlöchern16 zugewandte, weitere nicht-sphärisch konturierte Abschnitt19 der Düsennadel12 konisch konturiert. - Der Bereich
15 der Düsennadel12 , der bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse10 gegen den Ventilsitz13 des Düsenkörpers11 drückt, ist demnach von dem sphärisch konturierten Abschnitt17 der Düsennadel12 bereitgestellt, wobei in3 und4 eine gestrichelte Linie diesen Anlagebereich der Düsennadel12 am Ventilsitz13 des Düsenkörpers11 visualisiert. - Dann, wenn wie in
1 bis4 gezeigt, der sphärisch konturierte Abschnitt17 der Düsennadel12 als Kugelschicht bzw. Kugelscheibe ausgeführt ist, schließt eine Gerade20 , die sich gemäß4 einerseits durch einen Auflagepunkt21 des sphärisch konturierten Abschnitts17 der Düsennadel12 auf den konisch konturierten Ventilsitz13 und andererseits durch einen Übergangspunkt22 zwischen dem sphärisch konturierten Abschnitt17 der Düsennadel12 und dem angrenzenden, von den Spritzlöchern16 abgewandten, nicht-sphärisch konturierten Abschnitt18 der Düsennadel12 erstreckt, mit dem konisch konturierten Ventilsitz13 einen Winkel β1 von weniger als 10° ein. - Ebenso schließt dann, wenn der sphärisch konturierte Abschnitt
17 der Düsennadel12 von einer Kugelschicht bzw. Kugelscheibe bereitgestellt ist, eine Gerade23 , die sich einerseits durch den Auflagepunkt21 des sphärisch konturierten Abschnitts17 der Düsennadel12 auf dem konisch konturierten Ventilsitz13 und andererseits durch einen Übergangspunkt24 zwischen dem sphärisch konturierten Abschnitt17 der Düsennadel12 und dem angrenzenden, den Spritzlöchern16 zugewandten, weiteren nicht-sphärisch konturierten Abschnitt19 der Düsennadel12 erstreckt, mit den konisch konturierten Ventilsitz13 einen Winkel β2 von ebenfalls weniger als 10° ein. - Die Winkel β1 und β2 können voneinander abweichen oder identisch sein.
- Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel der
1 bis4 ist es auch möglich, dass der sphärisch konturierte Abschnitt17 der Düsennadel12 gemäß5 von einem Kugelabschnitt bereitgestellt wird, wobei ein solcher Kugelabschnitt auch als Kugelkalotte bezeichnet wird. Dann, wenn der sphärisch konturierte Abschnitt17 der Düsennadel12 gemäß5 von einem Kugelabschnitt bzw. einer Kugelkalotte bereitgestellt ist, geht derselbe ausschließlich an einer von den Spritzlöchern16 des Düsenkörpers11 abgewandten Seite in den nicht-sphärisch konturierten Abschnitt18 , insbesondere einen zylindrisch konturierten Abschnitt18 , der Düsennadel12 über, wobei dann in diesem Übergangsbereich die Düsennadel12 analog zu der Düsennadel12 der1 bis4 ausgebildet bzw. konturiert ist. - Mit der Erfindung können eine Vielzahl von Vorteilen realisiert werden. So ermöglicht die vorgeschlagene Geometrie bzw. Konturierung des Abschnitts
17 der Düsennadel12 eine einfache Herstellung, zum Beispiel durch Polieren des sphärischen Radius des sphärisch konturierten Abschnitts17 der Düsennadel12 . Dies ist selbst dann möglich, wenn die Düsennadel aus harten Werkstoffen wie aus gehärtetem Stahl oder einer Keramik gefertigt wird. - Die sphärische Konturierung der Düsennadel
12 im Abschnitt17 ermöglicht weiterhin eine einfache Zentrierung der Düsennadel12 im Düsenkörper11 . Selbst dann, wenn die Düsennadel12 infolge einer nicht exakten Zentrierung zum Ventilsitz13 des Düsenkörpers11 schief steht, ist eine gute Dichtwirkung im Bereich des Ventilsitzes13 gewährleistet. - Über die sphärische Konturierung des Abschnitts
17 der Düsennadel12 , der bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse gegen den Ventilsitz13 des Düsenkörpers11 drückt, können Fertigungsstreuungen und somit Einspritzmengenstreuungen über die Kraftstoffeinspritzdüse reduziert werden. - Ferner ist bedingt durch die sphärische Konturierung des Abschnitts
17 der Düsennadel12 , die mit dem Ventilsitz13 des Düsenkörpers11 zusammenwirkt, die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse10 weniger verschleißanfällig. Dann wenn beim Schließen der Kraftstoffeinspritzdüse10 die Düsennadel12 mit dem sphärisch konturierten Abschnitt17 gegen den Ventilsitz13 des Düsenkörpers11 schlägt, steht im Vergleich zu aus der Praxis bekannten Einspritzdüsen eine größere Auflagefläche für die Düsennadel12 auf dem Ventilsitz13 des Düsenkörpers11 zur Verfügung. Hierdurch reduziert sich die Belastung für den Ventilsitz13 sowie für den mit dem Ventilsitz13 zusammenwirkenden, sphärisch konturierten Abschnitt17 der Düsennadel12 . Ein durch das Aufschlagen der Düsennadel12 auf dem Ventilsitz13 bewirkter Verschleiß wird verringert, wodurch die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse10 eine höhere Standzeit und damit Lebensdauer aufweist. Ferner kann über die Lebensdauer das Einspritzverhalten der Kraftstoffeinspritzdüse10 verbessert werden. - Die Ausbildung des sphärisch konturierten Abschnitts
17 der Düsennadel12 als Kugelabschnitt bzw. Kugelkalotte oder als Kugelschicht bzw. Kugelscheibe ist bevorzugt. Alternativ kann auch eine Kugel an die Düsennadel12 zur Bereitstellung des sphärisch konturierten Abschnitts17 angebunden sein. - Bezugszeichenliste
-
- 10
- Kraftstoffeinspritzdüse
- 11
- Düsenkörper
- 12
- Düsennadel
- 13
- Ventilsitz
- 14
- Federelement
- 15
- Bereich
- 16
- Spritzloch
- 17
- sphärisch konturierter Abschnitt
- 18
- nicht-sphärisch konturierter Abschnitt
- 19
- nicht-sphärisch konturierter Abschnitt
- 20
- Gerade
- 21
- Auflagepunkt
- 22
- Übergangspunkt
- 23
- Gerade
- 24
- Übergangspunkt
Claims (5)
- Kraftstoffeinspritzdüse einer Brennkraftmaschine, mit einem Düsenkörper (
11 ) und einer in dem Düsenkörper (11 ) positionierten Düsennadel (12 ), wobei der Düsenkörper (11 ) einen Ventilsitz (13 ) für die als Ventilkörper dienende Düsennadel (12 ) derart bereitstellt, dass bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse ein Bereich (15 ) der Düsennadel (12 ) gegen den vom Düsenkörper (11 ) bereitgestellten Ventilsitz (13 ) drückt, wobei der vom Düsenkörper (11 ) bereitgestellten Ventilsitz (13 ) konisch konturiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (15 ) der Düsennadel (12 ), der bei geschlossener Kraftstoffeinspritzdüse gegen den vom Düsenkörper (11 ) bereitgestellten Ventilsitz (13 ) drückt, von einem sphärisch konturierten Abschnitt (17 ) der Düsennadel (12 ) bereitgestellt ist. - Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der sphärisch konturierte Abschnitt (
17 ) der Düsennadel (12 ) oberhalb des Ventilsitzes (13 ) des Düsenkörpers (11 ) und damit an einer von Spritzlöchern (16 ) abgewandten Seite des Düsenkörpers (12 ) in einen nicht-sphärisch konturierten Abschnitt (18 ) der Düsennadel (12 ) übergeht, wobei eine Gerade (20 ), die sich einerseits durch einen Auflagepunkt (21 ) des sphärisch konturierten Abschnitts (17 ) der Düsennadel (12 ) auf dem konisch konturierten Ventilsitz (13 ) und andererseits durch einen Übergangspunkt (22 ) zwischen dem sphärisch konturierten Abschnitt (17 ) der Düsennadel (12 ) und dem angrenzenden nicht-sphärisch konturierten Abschnitt (18 ) der Düsennadel (12 ) erstreckt, mit dem konisch konturierten Ventilsitz (13 ) einen Winkel (β1) von weniger als 10° einschließt. - Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der sphärisch konturierte Abschnitt (
17 ) der Düsennadel (12 ) ein Kugelabschnitt ist. - Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der sphärisch konturierte Abschnitt (
17 ) der Düsennadel (12 ) eine Kugelschicht ist. - Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der sphärisch konturierte Abschnitt (
17 ) der Düsennadel (12 ) unterhalb des Ventilsitzes (13 ) des Düsenkörpers (11 ) und damit an einer von Spritzlöchern (16 ) zugewandten Seite des Düsenkörpers (11 ) in einen weiteren nicht-sphärisch konturierten Abschnitt (19 ) der Düsennadel (12 ) übergeht, wobei eine Gerade (23 ), die sich einerseits durch einen Auflagepunkt (21 ) des sphärisch konturierten Abschnitts (17 ) der Düsennadel (12 ) auf dem konisch konturierten Ventilsitz (13 ) und andererseits durch einen Übergangspunkt (24 ) zwischen dem sphärisch konturierten Abschnitt (17 ) der Düsennadel (12 ) und dem angrenzenden, weiteren nicht-sphärisch konturierten Abschnitt (19 ) der Düsennadel (12 ) erstreckt, mit dem konisch konturierten Ventilsitz (13 ) einen Winkel (12 ) von weniger als 10° einschließt.
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