DE102013202139A1 - Valve for injecting fuel - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung ein Ventil zum Einspritzen von Kraftstoff, umfassend wenigstens ein Spritzloch (2), welches einen Querschnitt aufweist, der sich in Durchströmungsrichtung (A) von einer Eintrittsseite (3) zu einer Austrittsseite (4) vergrößert, wobei die Vergrößerung des Spritzlochs (2) absatzweise in Durchströmungsrichtung mittels eines ersten Absatzes (24) und eines zweiten Absatzes (25) erfolgt, wobei das Spritzloch (2) einen Eintrittsbereich (21), einen Austrittsbereich (23) und einen Zwischenbereich (22) umfasst, wobei der Zwischenbereich (22) in Durchströmungsrichtung (A) zwischen dem Eintrittsbereich (21) und dem Austrittsbereich (23) angeordnet ist, wobei der Eintrittsbereich (21), der Austrittsbereich (23) und der Zwischenbereich (22) jeweils zylindrisch ausgebildet sind, und wobei eine Länge (L2) des Zwischenbereichs (22) in Axialrichtung (X-X) des Spritzlochs (2) kürzer ist als eine Länge (L1) des Eintrittsbereichs (21) in Axialrichtung (X-X) und kürzer ist als eine Länge (L3) der Austrittsbereichs (23) in Axialrichtung (X-X).The present invention relates to a valve for injecting fuel, comprising at least one spray hole (2) which has a cross-section which increases in the direction of flow (A) from an inlet side (3) to an outlet side (4), wherein the enlargement of the spray hole ( 2) intermittently in the direction of flow by means of a first shoulder (24) and a second shoulder (25), the spray hole (2) comprising an inlet area (21), an outlet area (23) and an intermediate area (22), the intermediate area ( 22) in the flow direction (A) between the inlet region (21) and the outlet region (23) is arranged, wherein the inlet region (21), the outlet region (23) and the intermediate region (22) are each cylindrical, and wherein a length ( L2) of the intermediate portion (22) in the axial direction (XX) of the injection hole (2) is shorter than a length (L1) of the entry portion (21) in the axial direction (XX) and shorter i st as a length (L3) of the exit region (23) in the axial direction (X-X).
Description
Stand der TechnikState of the art
Ventile zum Einspritzen von Kraftstoff sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Bei Hochdruckeinspritzventilen werden häufig Mehrlochdüsen verwendet, bei denen der Kraftstoff durch Spritzlöcher in einen Brennraum eingespritzt wird. Hierbei ist es bekannt, die Spritzlöcher an einem austrittsseitigen Ende mit einer sogenannten Vorstufenbohrung zu versehen, welche bündig zu einer Bauteiloberfläche abschließt. Hierbei ist ein Durchmesser der Vorstufenbohrung größer als ein Durchmesser der Spritzlöcher. Ferner ist aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Das erfindungsgemäße Ventil zum Einspritzen von Kraftstoff mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass auch ohne Reduzierung der Spritzlochlänge eine Zerstäubung in feinste Tropfen und eine reduzierte Strahleindringtiefe erreicht werden können. Hierdurch werden verbesserte Abgaswerte erreicht. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein Spritzloch einen sich von einer Eintrittsseite zu einer Austrittsseite vergrößernden Querschnitt aufweist. Der Querschnitt vergrößert sich dabei stufenweise in Strömungsrichtung mit genau einem ersten und einem zweiten Absatz. Hierbei umfasst das erfindungsgemäße Spritzloch insgesamt drei Bereiche, nämlich einen Eintrittsbereich, einen Austrittsbereich und einen Zwischenbereich, welcher zwischen dem Eintrittsbereich und dem Austrittsbereich angeordnet ist. Die drei Bereiche sind dabei jeweils zylindrisch ausgebildet und eine Länge des Zwischenbereichs in Axialrichtung des Spritzlochs ist dabei jeweils kürzer als eine Länge des Eintrittsbereichs und eine Länge des Austrittsbereichs in Axialrichtung des Spritzlochs. Durch diese erfindungsgemäße Dimensionierung des Zwischenbereichs erfolgt eine aerodynamische Wechselwirkung zwischen dem Einspritzstrahl und der Luft im und am Bereich des Spritzlochs. Hierdurch entsteht ein stabiles, lokales Unterdruckgebiet, wodurch der eingespritzte Kraftstoffstrahl sehr gut aufgefächert wird und eine Zerstäubung in feinste Tröpfchen unterstützt wird. The valve according to the invention for injecting fuel with the features of claim 1 has the advantage that even without reducing the spray hole length atomization in the finest drops and a reduced jet penetration depth can be achieved. As a result, improved emissions are achieved. This is achieved according to the invention in that an injection hole has a cross-section which enlarges from an inlet side to an outlet side. The cross section increases stepwise in the flow direction with exactly a first and a second paragraph. Here, the injection hole according to the invention comprises a total of three areas, namely an inlet area, an outlet area and an intermediate area, which is arranged between the inlet area and the outlet area. The three areas are each cylindrical and a length of the intermediate area in the axial direction of the injection hole is in each case shorter than a length of the inlet area and a length of the outlet area in the axial direction of the injection hole. As a result of this inventive dimensioning of the intermediate region, an aerodynamic interaction takes place between the injection jet and the air in and at the region of the injection hole. This creates a stable, local vacuum area, whereby the injected fuel jet is fanned out very well and atomization is supported in fine droplets.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung. Vorzugsweise ist eine Länge des Zwischenbereichs in Axialrichtung des Spritzlochs in einem Bereich von 1/3 bis einer Hälfte einer Länge des Austrittsbereichs in Axialrichtung. Bei Einhaltung dieser Dimension des Zwischenbereichs wurde überraschenderweise eine besonders gute Zerstäubung und eine reduzierte Strahleindringtiefe erhalten.The dependent claims show preferred developments of the invention. Preferably, a length of the intermediate portion in the axial direction of the injection hole is in a range of 1/3 to 1/2 of a length of the discharge portion in the axial direction. By adhering to this dimension of the intermediate region, a particularly good atomization and a reduced jet penetration depth were surprisingly obtained.
Weiter bevorzugt erfüllt ein Durchmesser des Zwischenbereichs die folgende Ungleichung:
D2 ein Durchmesser des Zwischenbereichs des Spritzlochs ist, L1 eine Länge des Eintrittsbereichs in Axialrichtung ist und
L3 eine Länge des Austrittsbereichs in Axialrichtung ist.More preferably, a diameter of the intermediate region satisfies the following inequality:
D2 is a diameter of the intermediate portion of the injection hole, L1 is a length of the entry portion in the axial direction, and
L3 is a length of the exit region in the axial direction.
Weiter bevorzugt ist eine Länge L2 des Zwischenbereichs in einem Bereich von 40 µm bis 80 µm, vorzugsweise 50 µm bis 70 µm. Weiter bevorzugt ist ein Durchmesser D1 des Eintrittsbereichs in einem Bereich von 100 µm bis 250 µm, vorzugsweise 120 µm bis 230 µm. Ferner weiter bevorzugt ist ein Durchmesser D3 des Austrittsbereichs in einem Bereich von 400 µm bis 600 µm, vorzugsweise 420 µm bis 580 µm und beträgt besonders bevorzugt ungefähr 470 µm. Weiter bevorzugt ist ein Durchmesser D2 des Zwischenbereichs in einem Bereich von 250 µm bis 450 µm, vorzugsweise 280 µm bis 420 µm.More preferably, a length L2 of the intermediate region is in a range of 40 μm to 80 μm, preferably 50 μm to 70 μm. More preferably, a diameter D1 of the inlet region in a range of 100 microns to 250 microns, preferably 120 microns to 230 microns. Furthermore, a diameter D3 of the exit region is further preferably in a range from 400 μm to 600 μm, preferably 420 μm to 580 μm, and is particularly preferably approximately 470 μm. More preferably, a diameter D2 of the intermediate region in a range of 250 microns to 450 microns, preferably 280 microns to 420 microns.
Weiter bevorzugt umfasst das Ventil eine Anzahl von 5 bis 10 Spritzlöchern. Die Spritzlöcher sind besonders bevorzugt alle identisch aufgebaut.More preferably, the valve comprises a number of 5 to 10 spray holes. The spray holes are particularly preferably all constructed identically.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Ventil eine Spritzlochscheibe, in welcher die Spritzlöcher angeordnet sind.According to a further preferred embodiment of the invention, the valve comprises a spray perforated disk, in which the injection holes are arranged.
Vorzugsweise ist eine Länge L1 des Eintrittsbereichs größer als eine Länge L3 des Austrittsbereichs. Weiter bevorzugt ist eine Länge L1 des Eintrittsbereichs größer als eine Hälfte einer Gesamtlänge L des Spritzlochs. Bevorzugt ist die Gesamtlänge L des Spritzlochs größer als 0,3 mm.Preferably, a length L1 of the entry region is greater than a length L3 of the exit region. More preferably, a length L1 of the inlet region is greater than one half of a total length L of the injection hole. Preferably, the total length L of the injection hole is greater than 0.3 mm.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Eintrittsbereich, der Zwischenbereich und der Austrittsbereich konzentrisch zur Mittelachse des Spritzlochs angeordnet.According to a further preferred embodiment of the invention, the inlet region, the intermediate region and the outlet region are arranged concentrically to the center axis of the injection hole.
Das erfindungsgemäße Ventil wird vorzugsweise zur Hochdruckdirekteinspritzung verwendet. The valve according to the invention is preferably used for high-pressure direct injection.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist: Hereinafter, a preferred embodiment of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:
Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die
Wie aus
Der Magnetanker
Ein erfindungsgemäßes Spritzloch
Wie aus
Der Magnetanker, welcher in
Erfindungsgemäß sind nun nur die drei Bereiche, nämlich der Eintrittsbereich
Ferner weist der Eintrittsbereich
Der Eintrittsbereich
Durch den Aufbau des Spritzlochs
Das erfindungsgemäße, zweistufig abgestufte Spritzloch
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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