DE102015220410A1 - A nozzle assembly for a fuel injector for injecting a gaseous and / or liquid fuel, fuel injector - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Düsenbaugruppe für ein Brennstoffeinspritzventil zum Einspritzen eines gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffs in einen Brennraum (1) einer Brennkraftmaschine, umfassend ein nadelförmiges erstes Einspritzventilglied (2), das zum Freigeben und Verschließen mindestens eines Spritzlochs (3), über das der flüssige Brennstoff einspritzbar ist, in einem zumindest abschnittsweise als Hohlnadel ausgebildeten zweiten Einspritzventilglied (4) hubbeweglich geführt ist, wobei das zweite Einspritzventilglied (4) außenumfangseitig eine Dichtkontur (5) aufweist, die mit einem Dichtsitz (6) zusammenwirkt, der in einem das zweite Einspritzventilglied (4) zumindest abschnittsweise umgebenden Düsenkörper (7) ausgebildet ist. Erfindungsgemäß weist der Düsenkörper (7) eine zentrale Öffnung (8) auf, durch die ein Endabschnitt (9) des zweiten Einspritzventilglieds (4), in dem das mindestens eine Spritzloch (3) ausgebildet ist, geführt ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Brennstoffeinspritzventil mit einer solchen Düsenbaugruppe.The invention relates to a nozzle assembly for a fuel injection valve for injecting a gaseous and / or liquid fuel into a combustion chamber (1) of an internal combustion engine, comprising a needle-shaped first injection valve member (2) for releasing and closing at least one injection hole (3) via which liquid fuel is injectable, in a at least partially formed as a hollow needle second injection valve member (4) is guided in a liftable manner, wherein the second injection valve member (4) has a sealing contour (5) on the outer circumference, which cooperates with a sealing seat (6) in one the second Injection valve member (4) at least partially surrounding nozzle body (7) is formed. According to the invention, the nozzle body (7) has a central opening (8), through which an end portion (9) of the second injection valve member (4), in which the at least one injection hole (3) is formed, is guided. Furthermore, the invention relates to a fuel injection valve with such a nozzle assembly.
Description
Die Erfindung betrifft eine Düsenbaugruppe für ein Brennstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Brennstoffeinspritzventil zum Einspritzen eines gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit einer solchen Düsenbaugruppe. Derartige Brennstoffeinspritzventile sind auch als Zweikraftstoffinjektoren oder Dual-Fuel-Injektoren bekannt.The invention also relates to a fuel injector for injecting a gaseous and / or liquid fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine having such a nozzle assembly. Such fuel injectors are also known as dual fuel injectors or dual fuel injectors.
Stand der TechnikState of the art
Aus der Offenlegungsschrift
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Düsenbaugruppe für ein Brennstoffeinspritzventil zum Einspritzen eines gasförmigen und/oder eines flüssigen Brennstoffs anzugeben, bei welcher sämtliche strahlbildenden Geometrien optimal aufeinander abstimmbar bzw. abgestimmt sind. Ferner soll die Düsenbaugruppe eine sichere Medientrennung gewährleisten.The present invention has for its object to provide a nozzle assembly for a fuel injection valve for injecting a gaseous and / or a liquid fuel, in which all the beam-forming geometries are optimally matched or tuned. Furthermore, the nozzle assembly is to ensure a secure media separation.
Zur Lösung der Aufgabe wird die Düsenbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen. Ferner wird ein Brennstoffeinspritzventil mit einer solchen Düsenbaugruppe angegeben.To solve the problem, the nozzle assembly is proposed with the features of
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die für ein Brennstoffeinspritzventil zum Einspritzen eines gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine vorgeschlagene Düsenbaugruppe umfasst ein nadelförmiges erstes Einspritzventilglied, das zum Freigeben und Verschließen mindestens eines Spritzlochs, über das der flüssige Brennstoff einspritzbar ist, in einem zumindest abschnittsweise als Hohlnadel ausgebildeten zweiten Einspritzventilglied hubbeweglich geführt ist, wobei das zweite Einspritzventilglied außenumfangseitig eine Dichtkontur aufweist, die mit einem Dichtsitz zusammenwirkt, der in einem das zweite Einspritzventilglied zumindest abschnittsweise umgebenden Düsenkörper ausgebildet ist. Erfindungsgemäß weist der Düsenkörper eine zentrale Öffnung auf, durch die ein Endabschnitt des zweiten Einspritzventilglieds, in dem das mindestens eine Spritzloch ausgebildet ist, geführt ist.The nozzle assembly proposed for a fuel injection valve for injecting a gaseous and / or liquid fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine comprises a needle-shaped first injection valve member which is designed to release and close at least one injection hole through which the liquid fuel can be injected in an at least partially hollow needle second injection valve member is guided in a liftable manner, wherein the second injection valve member has the outer peripheral side a sealing contour which cooperates with a sealing seat which is formed in a nozzle body surrounding the second injection valve member at least partially. According to the invention, the nozzle body has a central opening, through which an end portion of the second injection valve member, in which the at least one injection hole is formed, is guided.
Der durch die Öffnung des Düsenkörpers geführte Endabschnitt des zweiten Einspritzventilglieds kann in der Weise ausgebildet sein, dass er die Öffnung verschließt oder begrenzt. Wird die Öffnung durch den Endabschnitt des zweiten Einspritzventilglieds lediglich begrenzt, verbleibt ein freier Öffnungsquerschnitt zwischen dem Einspritzventilglied und dem Düsenkörper, über den der gasförmige Brennstoff einspritzbar ist. Das heißt, dass der gasförmige Brennstoff nicht zwingend über ein Spritzloch in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingebracht werden muss. Wird die Öffnung durch den Endabschnitt des zweiten Einspritzventilglieds jedoch dauerhaft verschlossen, ist mindestens ein weiteres Spritzloch zum Einspritzen des gasförmigen Brennstoffs vorzusehen. Dieses ist dann ebenfalls im Endabschnitt des zweiten Einspritzventilglieds ausgebildet.The guided through the opening of the nozzle body end portion of the second injection valve member may be formed in such a manner that it closes or limits the opening. If the opening is merely limited by the end section of the second injection valve member, a free opening cross section remains between the injection valve member and the nozzle body, via which the gaseous fuel can be injected. This means that the gaseous fuel does not necessarily have to be introduced via an injection hole into the combustion chamber of the internal combustion engine. However, if the opening is permanently closed by the end portion of the second injection valve member, at least one further injection hole for injecting the gaseous fuel is provided. This is then also formed in the end portion of the second injection valve member.
Das heißt, dass – unabhängig von der konkreten Ausgestaltung des Endabschnitts des zweiten Einspritzventilglieds – im Wesentlichen alle strahlbildenden Geometrien an einem Bauteil ausgebildet sind, und zwar am zweiten Einspritzventilglied. Dies ermöglicht eine optimale Abstimmung der strahlbildenden Geometrien aufeinander.This means that - regardless of the specific configuration of the end portion of the second injection valve member - substantially all the beam-forming geometries are formed on a component, namely on the second injection valve member. This enables optimum matching of the beam-forming geometries to one another.
Der durch die zentrale Öffnung des Düsenkörpers geführte Endabschnitt des zweiten Einspritzventilglieds bildet vorzugsweise eine Art Kappe aus, so dass das zumindest abschnittsweise als Hohlnadel ausgebildete zweite Einspritzventilglied vorne, d. h. brennraumseitig, geschlossen ist. Das kappenartige Ende des zweiten Einspritzventilglieds unterstützt eine wirksame Medientrennung.The guided through the central opening of the nozzle body end portion of the second injection valve member preferably forms a kind of cap, so that the at least partially formed as a hollow needle second injection valve member front, d. H. on the combustion chamber side, is closed. The cap-like end of the second injection valve member assists effective media separation.
Bevorzugt weist der Endabschnitt des zweiten Einspritzventilglieds eine sich zumindest über einen Teilumfangsbereich ersteckende, strömungslenkende Außenkontur auf, die in Strömungsrichtung des gasförmigen Brennstoffs stromabwärts der Dichtkontur angeordnet ist. Öffnet das zweite Einspritzventilglied, wird der gasförmige Brennstoff über den im Düsenkörper ausgebildeten Dichtsitz der strömungslenkenden Außenkontur des Einspritzventilglieds zugeführt und entsprechend umgelenkt. Der Gasstrom kann beispielsweise in Richtung eines zwischen dem Einspritzventilglied und dem Düsenkörper verbleibenden Öffnungsquerschnitts oder in Richtung mindestens eines Spritzlochs umgelenkt werden, so dass Öffnungsquerschnitt oder Spritzloch optimal angeströmt werden. Sofern der gasförmige Brennstoff über einen freien Öffnungsquerschnitt zwischen dem Einspritzventilglied und dem Düsenkörper eingespritzt wird, kann über die Gestaltung der Außenkontur ferner Einfluss auf das Spritzbild genommen werden. Beispielsweise kann der Spritzwinkel über die strömungslenkende Außenkontur vorgegeben werden.The end section of the second injection valve member preferably has a flow-guiding outer contour which extends over at least a partial circumferential area and which is arranged downstream of the sealing contour in the flow direction of the gaseous fuel. Opens the second injection valve member, the gaseous fuel via the formed in the nozzle body sealing seat of the flow-guiding outer contour of the Injection valve member supplied and deflected accordingly. The gas stream can be deflected, for example, in the direction of an opening cross section remaining between the injection valve member and the nozzle body or in the direction of at least one injection hole, so that the opening cross section or injection hole are optimally flown. If the gaseous fuel is injected via a free opening cross-section between the injection valve member and the nozzle body, can also be taken on the design of the outer contour influence on the spray pattern. For example, the spray angle can be specified via the flow-directing outer contour.
Des Weiteren bevorzugt bildet der Endabschnitt des zweiten Einspritzventilglieds einen Brennstoffsammelraum aus, in den das mindestens eine Spritzloch zum Einbringen des flüssigen Brennstoffs mündet. Der Brennstoffsammelraum fördert eine gleichmäßige Abgabe des flüssigen Brennstoffs in den Brennraum. Dies gilt insbesondere, wenn der Brennstoffsammelraum durch eine umlaufende Nut oder einen umlaufenden Kanal ausgebildet wird. Der Querschnitt der Nut bzw. des Kanals kann dabei über den Umfang gleichbleibend sein oder sich verändern.Furthermore, the end section of the second injection valve member preferably forms a fuel collecting space, into which the at least one injection hole for introducing the liquid fuel opens. The fuel plenum promotes uniform delivery of the liquid fuel into the combustion chamber. This is especially true if the fuel collection space is formed by a circumferential groove or a circumferential channel. The cross section of the groove or of the channel can be constant over the circumference or change.
Der Brennstoffsammelraum ist vorzugsweise im Bereich der strömungslenkenden Außenkontur des Endabschnitts des zweiten Einspritzventilglieds angeordnet. Im Brennstoffsammelraum sammeln sich demnach flüssiger und gasförmiger Brennstoff, allerdings zeitlich versetzt zueinander, da die beiden Einspritzventilglieder bevorzugt nacheinander geöffnet werden. Die strömungslenkende Außenkontur kann demnach auch zur Strömungslenkung des flüssigen Brennstoffs genutzt werden.The fuel collecting space is preferably arranged in the region of the flow-guiding outer contour of the end section of the second injection valve member. Accordingly, liquid and gaseous fuel accumulate in the fuel collecting space, but with a time offset from one another, since the two injection valve members are preferably opened in succession. The flow-directing outer contour can therefore also be used for the flow guidance of the liquid fuel.
Zur Optimierung der Strömungslenkung wird vorgeschlagen, dass der Brennstoffsammelraum unmittelbar mit dem Brennraum verbunden ist. Das heißt, dass sich der Brennstoffsammelraum zum Brennraum hin öffnet. Hierzu kann beispielsweise der Brennstoffsammelraum als umlaufende oder sich zumindest über einen Teilumfangsbereich des zweiten Einspritzventilglieds erstreckende Nut ausgebildet sein. Es können auch mehrere solcher Nuten vorgesehen sein, die vorzugsweise in gleichem Winkelabstand zueinander angeordnet sind.To optimize the flow control, it is proposed that the fuel collecting space is connected directly to the combustion chamber. This means that the fuel collection chamber opens to the combustion chamber. For this purpose, for example, the fuel collecting space may be formed as a circumferential or at least over a partial circumferential region of the second injection valve member extending groove. It can also be provided several such grooves, which are preferably arranged at the same angular distance from each other.
Alternativ kann vorgesehen sein, dass der Brennstoffsammelraum lediglich mittelbar über mindestens ein weiteres Spritzloch mit dem Brennraum verbunden ist. Das weitere Spritzloch dient dann dem Einspritzen des gasförmigen und des flüssigen Brennstoffs. Vorzugsweise ist das weitere Spritzloch koaxial in Bezug auf das erste Spritzloch angeordnet, über welches der flüssige Brennstoff in den Brennstoffsammelraum gelangt. Die koaxiale Anordnung vereinfacht die Fertigung der Spritzlöcher.Alternatively it can be provided that the fuel collecting space is connected only indirectly via at least one further injection hole with the combustion chamber. The further injection hole then serves to inject the gaseous and the liquid fuel. Preferably, the further injection hole is arranged coaxially with respect to the first injection hole, through which the liquid fuel passes into the fuel collecting space. The coaxial arrangement simplifies the production of the injection holes.
Die konkrete Ausgestaltung des Endabschnitts des zweiten Einspritzventilglieds kann demnach entscheidend für das Spritzbild des gasförmigen und des flüssigen Brennstoffs sein. Dies gilt insbesondere, wenn der Brennstoffsammelraum unmittelbar mit dem Brennraum der Brennkraftmaschine verbunden ist.The specific embodiment of the end portion of the second injection valve member may therefore be decisive for the spray pattern of the gaseous and the liquid fuel. This is especially true when the fuel plenum is directly connected to the combustion chamber of the internal combustion engine.
In Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass am Düsenkörper, vorzugsweise im Bereich des im zweiten Einspritzventilglied ausgebildeten Brennstoffsammelraums, eine Steuerkante ausgebildet ist. Diese bewirkt, dass sich der freie Öffnungsquerschnitt zwischen dem zweiten Einspritzventilglied und dem Düsenkörper in Abhängigkeit vom Hub des zweiten Einspritzventilglieds verändert. Über den sich hubabhängig verändernden freien Öffnungsquerschnitt lassen sich in einfacher Weise eine Ratenformung und eine Variation der Eindringtiefe darstellen.In a further development of the invention, it is proposed that a control edge is formed on the nozzle body, preferably in the region of the fuel collecting space formed in the second injection valve member. This causes the free opening cross section between the second injection valve member and the nozzle body to change depending on the stroke of the second injection valve member. By way of the free opening cross-section, which varies as a function of the stroke, rate shaping and a variation of the penetration depth can be represented in a simple manner.
Ferner bevorzugt ist im Endabschnitt des zweiten Einspritzventilglieds ein Dichtsitz für das erste Einspritzventilglied ausbildet. Dieser ist vorzugsweise konisch geformt, so dass das erste Einspritzventilglied automatisch eine Zentrierung erfährt.Further preferably, a sealing seat for the first injection valve member is formed in the end portion of the second injection valve member. This is preferably conically shaped, so that the first injection valve member automatically undergoes a centering.
Vorteilhafterweise ist der im Düsenkörper für das zweite Einspritzventilglied ausgebildete Dichtsitz ebenfalls konisch geformt. Auf diese Weise kann eine automatische Zentrierung des zweiten Einspritzventilglieds in Bezug auf den Düsenkörper erreicht werden.Advantageously, the sealing seat formed in the nozzle body for the second injection valve member is also conically shaped. In this way, an automatic centering of the second injection valve member with respect to the nozzle body can be achieved.
Da die Vorteile der Erfindung insbesondere bei einem Brennstoffeinspritzventil zum Einspritzen eines gasförmigen und/oder flüssigen Brennstoffs in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine zum Tragen kommen, wird darüber hinaus ein solches Brennstoffeinspritzventil mit einer erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe vorgeschlagen.Since the advantages of the invention, in particular in a fuel injection valve for injecting a gaseous and / or liquid fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine come to fruition, such a fuel injection valve is proposed with a nozzle assembly according to the invention.
Bevorzugte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Düsenbaugruppe werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:Preferred embodiments of a nozzle assembly according to the invention are described below with reference to the accompanying drawings. These show:
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen Detailed description of the drawings
Die in den
Das zweite Einspritzventilglied
Im kappenartigen Endabschnitt
Das Spritzloch
Der Brennstoffsammelraum
Den
Die in den
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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