DE102017205665A1 - Injektor zum Einbringen eines Fluids mit verbesserter Strahlaufbereitung - Google Patents

Injektor zum Einbringen eines Fluids mit verbesserter Strahlaufbereitung Download PDF

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DE102017205665A1
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Peter Keck
Lars Opfer
Philipp ROGLER
Tobias Knorsch
Jens Soerensen
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor (1) zum Einspritzen eines Fluids (10), insbesondere zur Einspritzung von Kraftstoff (10), umfassend mindestens ein Schließelement (5) zum Öffnen und Verschließen wenigstens einer Durchgangsöffnung (20), wobei die Durchgangsöffnung (20) ein Einspritzloch (21) mit einer ersten Mittelachse (22) und eine Vorstufe (23) mit einer zweiten Mittelachse (24) umfasst, wobei die erste Mittelachse (22) des Einspritzlochs (21) und die zweite Mittelachse (24) der Vorstufe (23) mindestens einer der Durchgangsöffnungen (20) auseinanderfallen.

Description

  • Stand der Technik
  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einbringen eines Fluids, insbesondere eines Kraftstoffs in einen Brennraum, mit einer verbesserten Strahlaufbereitung am Düsenaustritt.
  • Injektoren zum Einbringen von Fluiden, beispielsweise als Kraftstoff-Injektoren zum Einspritzen von flüssigem Kraftstoff oder zum Einblasen eines gasförmigen Kraftstoffs sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt, und werden typischerweise zur Direkteinspritzung von Kraftstoff in den Brennraum verwendet. Derartige Injektoren sind beispielsweise aus der DE 10 2013 220 836 A1 bekannt und bestehen typischerweise aus einem Gehäuse, in das ein Druckraum eingearbeitet ist. Entlang einer Längsachse des Druckraumes ist ein Schließelement beweglich angeordnet, das bei einer Lateralbewegung mit einem in dem Gehäuse angebrachten Schließelementsitz zusammenwirkt. Das Schließelement öffnet und schließt somit in Abhängigkeit von seiner Position eine oder mehrere in dem Gehäuse bzw. in dem Schließelementsitz eingearbeitete Durchgangsöffnungen zum Einbringen des Kraftstoffes in den Brennraum. Der Kraftstoff steht hierzu in dem Druckraum unter einem hohen Druck, so dass dieser beim Austreten aus der Durchgangsöffnung und dem Eintreten in den Brennraum zerstäubt wird. Die Durchgangsöffnungen sind oftmals mit einem Einspritzloch und einer oder mehreren Vorstufen ausgebildet, die den Durchmesser der Durchgangsöffnung einmal oder mehrmals stufenförmig erweitern und herkömmlicherweise dazu eingesetzt sind, um die effektive Injektionslochlänge einzustellen und das eigentliche Spritzloch vor Verkokungen zu schützen.
  • Aufgrund von Turbulenz, Fertigungstoleranzen und unterschiedlicher Targeting-Ausrichtungen der Durchgangsöffnungen werden diese oftmals stark fehlangeströmt. In Folge dessen liegen an der Einlaufkante der Durchgangsöffnung eine Strömungsablösung und hohe Kavitationsgrade vor, die zu einer mehr oder weniger stark ausgeprägten einseitigen Lochfüllung führen und diese sich ungünstig auf den Lufteintrag in den Strahl, die Sprayausbreitung, die Eindringtiefe und die Benetzung auswirkt.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Injektor zum Einbringen eines Fluides, insbesondere eines Kraftstoffs, mit den Merkmalen des Anspruches 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass die Strahlaufbereitung des Injektors verbessert ist. Insbesondere können die Kuppenbenetzung und die Penetration des Kraftstoff-Strahls reduziert werden, und die Auffächerung des Kraftstoff-Strahls in radialer Richtung, unter Vermeidung einer einseitigen Strahleinschnürung an der Vorstufenwand, kann erhöht werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Injektor zum Einspritzen eines Fluids, insbesondere zur Direkteinspritzung von Kraftstoff, mindestens ein Schließelement zum Öffnen und Verschließen wenigstens einer Durchgangsöffnung aufweist, wobei die Durchgangsöffnung ein Einspritzloch mit einer ersten Mittelachse und eine Vorstufe mit einer zweiten Mittelachse umfasst, wobei die erste Mittelachse des Einspritzlochs und die zweite Mittelachse der Vorstufe auseinanderfallen. Somit weisen das Einspritzloch und die Vorstufe keine gemeinsame Mittelachse auf. Diese nicht koaxiale Anordnung der ersten Mittelachse und der zweiten Mittelachse ist derart ausgelegt, dass der Massen- und/oder Volumenschwerpunkt der Flüssigphase des aus dem Einspritzloch austretenden Kraftstoffstrahls vorzugsweise koaxial auf der zweiten Mittelachse der Vorstufe angeordnet ist. Durch die bevorzugte koaxiale Anordnung des Strahlenschwerpunktes auf der zweiten Mittelachse ist die Strahlaufbereitung deutlich verbessert und somit die Penetration des Kraftstoffes Sprays reduziert und die Kraftstoffausbreitung, insbesondere in radialer Richtung von der zweiten Mittelachse, erhöht, und die Kuppenbenetzung und Penetration des Kraftstoffes reduziert.
  • Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
  • Vorzugsweise sind die erste Mittelachse und die zweite Mittelachse parallel und beabstandet zueinander angeordnet, so dass durch den Abstand zwischen den beiden Achsen die Interaktion zwischen dem aus dem Spritzloch austretenden Strahl und der sich anschließenden Vorstufe über den gesamten Umfang eingestellt werden kann. Somit sind die erste und zweite Mittelachse exzentrisch zueinander angeordnet. Die Interaktion des Strahls mit der Vorstufe hat nämlich Einfluss auf die effektive Lochlänge und somit direkten Einfluss auf die Strahlaufbereitung. Der maximale Abstand zwischen der ersten Achse und der zweiten Achse bei dem Übergang von dem Einspritzloch zur Vorstufe entspricht bei zylindrischer Form des Einspritzloches und der Vorstufe bevorzugt der Differenz des Radius der Vorstufe und des Radius des Einspritzlochs.
  • Weiter bevorzugt ist die zweite Mittelachse in einem Winkel zu der ersten Mittelachse des Spritzloches angeordnet, so dass der aus dem Einspritzloch austretende Strahl, bzw. dessen Massemittelpunkt auf der zweiten Mittelachse der Vorstufe angeordnet ist. Die Länge des Einspritzlochs ist oftmals nicht ausreichend, um die sich einstellende Strömung derart auszurichten, dass diese parallel zu der ersten Mittelachse in die Vorstufe einströmt. Der Winkel zwischen der ersten und der zweiten Mittelachse kompensiert diese sogenannte Inzidenz, so dass der Strahl über die gesamte Länge entlang der Vorstufe gleichmäßig durch diese beeinflusst ist. Insbesondere die Strahlauffächerung in radialer Richtung, sowie die Verteilung des Kraftstoff-Sprays in dem Brennraum, werden durch diese Maßnahme besonders gleichmäßig. Die erste und die zweite Mittelachse sind oftmals in zwei unterschiedlichen Ebenen angeordnet. Darüber hinaus ist es jedoch besonders vorteilhaft, wenn die erste und die zweite Mittelachse einen Schnittpunkt aufweisen, welcher innerhalb der Durchgangsöffnung liegt.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Vorstufe in Strömungsrichtung des Kraftstoffs in der Durchgangsöffnung hinter dem Spritzloch angeordnet. Somit erfährt der aus dem Spritzloch austretende Strahl durch die Vorstufe eine schlagartige Querschnittserweiterung und es kann sich aufgrund von Reibungsprozessen, Impulsausgleich sowie Druckunterschieden innerhalb des Strahls eine sogenannte Entrainment Strömung ausbilden, durch die Luft aus der Umgebung in bzw. an den Strahl zur Bildung des Sprays geführt wird. Diese Strömung führt durch die wirbelartige Strömung zu einem Wiedereinsaugen von auf der Kuppe sich abgelagertem Kraftstoff und verbessert somit den Selbstreinigungseffekt und den Schutz vor Verkokung.
  • Um einen besonders kompakten Aufbau bereitzustellen und die effektive Länge des Einspritzlochs zu verkürzen, kann die Länge L1 des Einspritzlochs kürzer bemessen sein als die L2 Länge der Vorstufe.
  • Bevorzugt sind die Durchgangsöffnungen in dem Gehäuse des Injektors in einer Injektionslochscheibe angeordnet. Die Injektionslochscheibe kann ortsfest, flüssigkeits- und gasdicht mit dem Gehäuse gekoppelt sein, beispielsweise mittels einer form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung, und ermöglicht den Tausch einer Injektionsloch-Konfiguration des Injektors und vereinfacht dessen Individualisierung. Darüber hinaus weist die Injektionslochscheibe typischerweise eine einfache geometrische Abmessungen auf, die eine kostengünstige Fertigung aufgrund guter Zugänglichkeit der Injektionslöcher ermöglicht.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Vorstufe aus mindestens einer Querschnittserweiterung gebildet, so dass die Fläche der Vorstufe größer bemessen ist als die durchströmte Fläche des Spritzlochs. Besonders bevorzugt sind Flächenverhältnisse zwischen der Fläche der Vorstufe und der Fläche des Einspritzlochs von 1:1,3 bis 1:12, insbesondere 1:1,3 bis 1:3,0
  • Weiterhin ist es besonders bevorzugt, wenn der Massenschwerpunkt des Strahls am Ende des Einspritzlochs auf der zweiten Mittelachse der Vorstufe liegt. Dadurch wird eine besonders homogene Interaktion zwischen dem Strahl und der Vorstufe erzeugt, da die Strahlachse, also die Achse auf der der Massenmittelpunkt des Strahls liegt, koaxial zu der zweiten Achse verläuft und die Vorstufe den Strahl umfangssymmetrisch beeinflusst.
  • Vorzugsweise weist der Injektor mindestens eine Durchflusstasche in dem Druckraum auf, die in dem Bereich des Schließelementsitzes angeordnet ist. Die Durchflusstasche entspricht einer in die Innenwand des Druckraumes eingearbeitete Tasche oder Nut, die den effektiven Strömungsquerschnitt erhöht. Darüber hinaus kann in dem Bereich des Schließsitzes mindestens ein Steg angeformt oder eingearbeitet sein, der nach Art eines Gleitlagers eine Linearführung für die Ventilkugel zur Verfügung stellt. Die Vergrößerung des effektiven Strömungsquerschnittes im Bereich des Schließelementsitzes erhöht in geöffneter Stellung des Injektors die Durchflussrate durch den Dichtsitz und ermöglicht besonders eine konstante Ausflussrate/Injektionsrate über eine Vielzahl von Zyklen unabhängig von der in einem Zyklus ausgestoßenen Kraftstoff-Masse.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist die Länge des Einspritzloches in Strömungsrichtung kleiner bemessen als die Länge der Vorstufe. Die Länge der Vorstufe ermöglicht insbesondere eine weitere Auffächerung in radialer Richtung des Sprays durch eine Erhöhung des effektiven Kanalquerschnittes.
  • Weiterhin bevorzugt ist, dass das Einspritzloch und oder die Vorstufe eine zylindrische, konkave oder konvexe Form aufweisen, wodurch durch die Form des Strömungskanals gezielt Einfluss auf die aus dem Einspritzloch austretende Strahlform genommen wird. Durch diese Strömungskanalform kann die Penetration, und der Strahlaufbruchswinkel des Sprays eingestellt werden. Besonders bevorzugt weist die Vorstufe selbst noch mindestens eine Abstufung auf.
  • Figurenliste
  • Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung sind gleiche bzw. funktionale gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. In der Zeichnung ist:
    • 1 eine schematische Seitenansicht eines Injektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
    • 2 eine schematische, vergrößerte Teilschnittansicht des Injektors gemäß 1,
    • 3 eine schematische, vergrößerte Teilschnittansicht des Injektors entlang der Schnittlinie Y-Y gemäß 2,
    • 4 eine schematische Detailansicht einer Durchgangsöffnung des Injektors gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
    • 5 eine schematische Detailansicht gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
  • Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
  • Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein Kraftstoffinjektor gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.
  • Wie aus 1 ersichtlich, umfasst der Injektor 1 ein Gehäuse 3, einen Aktor 60 und ein Schließelement 5 in Form einer Ventilnadel. Das Schließelement 5 gibt eine Durchgangsöffnung 20 in dem Gehäuse 3 oder, wie in 2 gezeigt, in einer in dem Gehäuse 3 fest angeordneten Injektionslochscheibe 8 frei und verschließt diese. Die 1 und 2 zeigen dabei den geschlossenen Zustand des Injektors 1.
  • Der Injektor 1 ist ein sich nach Innen öffnender Injektor 1, wobei die Öffnungsrichtung entgegen der Ausströmrichtung A aus dem Injektor 1 ist.
  • Der Aktor 60 ist ein Magnet-Aktor und umfasst einen Anker 61 und eine Spule 62. Durch das Zusammenwirken des Aktors 60 und des Ankers 61 ist das Schließelement 5 in der Axialrichtung X-X bewegbar. Ein Rückstellelement 66 hält das Schließelement 5 in der in 1 und 2 gezeigten geschlossenen Stellung. Es versteht sich von selbst, dass der Aktor 60 ebenfalls als ein Piezosteller ausgebildet sein kann.
  • Der Injektor 1 umfasst ferner einen Druckraum 4, welcher den Innenraum des Gehäuses 3 umfasst. Der Druckraum 4 ist dabei mit dem einzubringenden Fluid bzw. Kraftstoff 10 gefüllt. In dem Druckraum 4 herrscht dabei ein hoher Druck, der in Abhängigkeit von dem einzubringenden Medium bis zu 350 × 105 Pa betragen kann.
  • Das Schließelement 5 ist im Detail aus 2 ersichtlich. Das Schließelement 5 ist als Ventilnadel mit einer Ventilkugel 51 und einem Anschlag 55 ausgebildet. Weiterhin ist das Gehäuse 3 mit einem Zuleitungsbereich 50 versehen, der in Axialrichtung X-X des Injektors 1 sich von einem Schließelementsitz 6 entgegen der Ausströmrichtung A entlang der Längsachse X-X erstreckt. Der Zuleitungsbereich 50 bildet zusammen mit dem Schließelement 5 einen Ringraum, der Teil des Druckraums 4 ist, durch den der Kraftstoff 10 in Ausströmrichtung A zu dem Schließelementsitz 6 geführt ist.
  • Der Injektor 1 ist dabei unmittelbar an einen Brennraum 2 angeordnet und ist vorzugsweise als ein Kraftstoff-Injektor 1 zum Direkteinspritzen des Kraftstoffs 10 ausgebildet. Der Kraftstoff 10 kann jedoch gasförmig oder flüssig sein.
  • Die Funktion des Injektors 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist dabei wie folgt. Wenn ein Öffnungsvorgang eingeleitet wird, wird eine Aktorkraft durch den Aktor 61 auf den Anker 60 ausgeübt, so dass der Anker 60 zusammen mit dem Schließelement 5 linear in Axialrichtung X-X entgegen der Ausströmrichtung A bewegt ist.
  • Durch die Bewegung des Schließelementes 5, welche entgegen der Federkraft des Rückstellelements 66 erfolgt, wird ein Ringraum zwischen der Ventilkugel 51 und dem Schließelementsitz 6 geöffnet und der Kraftstoff 10 fließt durch diesen Ringraum in einen Zuflussbereich 7. Der Zuflussbereich 7 leitet den Kraftstoff 10 zu einer Durchgangsöffnung 20, durch die der Kraftstoff 10 aus dem Druckraum 4 in den Brennraum 2 geleitet wird. Im Ruhezustand des Injektors 1, welche in den 1 und 2 dargestellt ist, ist die Ventilkugel 51 durch die Federkraft des Rückstellelements 66 gegen den Schließelementsitz 6 gepresst, so dass der Zuflussbereich 7 gas- und flüssigkeitsdicht von dem übrigen Druckraum 4 verschlossen bzw. getrennt ist. Hierzu ist die Form des Schließelementsitzes 6 an die Form der Ventilkugel 51 angepasst.
  • 3 zeigt einen Schnitt durch den Injektor 1 gemäß 2 entlang einer Ebene in der Schnittlinie Y-Y. In das Gehäuse 3 sind über den Umfang mehrere Durchflusstaschen 52 und Stege 53 angeordnet. Die Durchflusstaschen 52 erhöhen den effektiven durchströmten Querschnitt in axialer Richtung X-X des Injektors 1 im Bereich des Zuleitungsbereichs 50, so dass der Kraftstoff 10 durch diese Querschnittsvergrößerung möglichst schnell und druckverlustarm in den Zuflussbereich 7 und somit in die Durchgangsöffnung 20 strömen kann. Die Durchflusstaschen 52 können hierzu in das Gehäuse 3 eingearbeitet sein, so dass zwischen den Durchflusstaschen 52 ein oder mehrere Stege 53 gebildet sind. Die Stege 53 bilden Lagerflächen und Führungsflächen für die Ventilkugel 51 bzw. das Schließelement 5 und stützen dieses in radialer Richtung ab. Die Durchflusstaschen 52 und die Stege 53 erstrecken sich von dem Schließelementsitz 6 demnach in axialer Richtung X-X des Injektors 1 über vorzugsweise einen gesamten Hubweg, den die Ventilkugel 51 beim Öffnen und Schließen durchläuft.
  • Die Durchgangsöffnungen 20 sind über den Umfang entsprechend zu der Winkelteilung der Durchflusstaschen 52 in den Zuflussbereich 7 und in das Gehäuse 3 eingearbeitet, so dass die Umfangspositionen der Durchflusstaschen 52 und der Durchgangsöffnungen 20 korrespondieren. In Abhängigkeit von der Anzahl der Durchgangsöffnungen 20 können die Durchgangsöffnungen 20 relativ zu den Durchflusstaschen 52 unabhängig voneinander positioniert sein.
  • Insbesondere 4 ist eine vergrößerte Darstellung des Gehäuses 3 im Bereich des Zuflussbereichs 7 und der Durchgangsöffnung 20 zu entnehmen. Die Durchgangsöffnung 20 umfasst ein Einspritzloch 21 mit einer ersten Mittelachse 22 und einer Vorstufe 23 mit einer zweiten Mittelachse 24. Der Kraftstoff 10 strömt somit aus dem Zuflussbereich 7 über eine Einlaufkante 25 in das Spritzloch 21. Das Spritzloch 21 mündet in die Vorstufe 23, durch die der Kraftstoff 10 aus einer Kuppe 26 des Injektors 1 diesen als ein in ein Spray 13 zerfallender Strahl 11 verlässt. Der Durchmesser der Vorstufe 23 ist deutlich größer bemessen als der Durchmesser des Spritzlochs 21. Die dargestellte Ausführung der Durchgangsöffnung 20 des Injektors 1 ist eine Durchgangsöffnung 20 mit sogenannter tiefer, enger Vorstufe. Die Länge L2 der Vorstufe 23 in Strömungsrichtung ist größer bemessen als die Länge L1 des Spritzlochs 21. Darüber hinaus beträgt das Durchmesserverhältnis der durchströmten Flächen der Vorstufe 23 und des Spritzlochs 21 ca. 2:1.
  • An der Einlaufkante 25 des Einspritzlochs 21 bildet sich aufgrund von einer starken Umlenkung und Turbulenz eine Ablösung und infolge dessen bildet sich in dem Einspritzloch 21 eine inhomogene Kanalströmung mit hohen Kavitationsgraden aus. Aufgrund der kurzen Länge L1 des Einspritzlochs 21 ist ein austretender Strahl 11 nicht gleichgerichtet, so dass eine Strahlmittelachse 12 des Strahls 11 nicht koaxial, sondern in einem Winkel β zu der ersten Mittelachse 22 verläuft. Ein gleichgerichteter Strahl 11 liegt dann vor, wenn die Strahlachse 12 parallel zu der Mittelachse 22 ausgerichtet ist.
  • Die Vorstufe 23 weist eine Mittelachse 24 auf, die ist parallel und beabstandet zu der Mittelachse 22 des Einspritzlochs 21 angeordnet ist. Diese exzentrisch versetzte Vorstufe 23 führt zu einem homogenen Abstand zwischen dem Strahl 11 und der Wand der Vorstufe 23 über den Vorstufenumfang. Daraus ergibt sich insbesondere eine homogenere Interaktion über den Umfang mit dem Strahl 11, so dass die Kuppenbenetzung und die Penetration vermindert ist, der Strahlenaufbruchswinkel durch die Vermeidung einer einseitigen Strahleinschnürung an der Vorstufenwand durch eine Kollision mit dieser erhöht ist. Das sich in der Vorstufe 23 ausbildende Wirbelsystem, Teil der Entrainment-Strömung ist, führt zu einem Wiedereinsaugen von sich auf der Kuppe 26 abgelagertem Kraftstoff 10 und führt diesen dem Strahl 11 wieder zu. Darüber hinaus erlaubt die exzentrisch-versetzte Anordnung der Vorstufe 23 gegenüber dem Spritzloch 21 eine Erhöhung der System Robustheit gegenüber Fertigungstoleranzen.
  • In 5 ist ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel dargestellt. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Mittelachse 22 und die Mittelachse 24 nicht parallel zueinander ausgerichtet. Die Mittelachse 24 der Vorstufe 23 ist parallel zu der Strahlachse 12 ausgerichtet und in einem Winkel α zu der Mittelachse 22 des Einspritzlochs 21 geneigt. Der Strahl 11 bzw. die Strahlachse 12 ist somit koaxial und umfangssymmetrisch auf der Mittelachse 24 der Vorstufe 23. Um die Strahlauffächerung, also die räumliche Ausbreitung in radialer Richtung des durch den Strahl 11 gebildeten Sprays 13 zu verbessern, weist das Einspritzloch 21 einen divergenten Strömungskanal auf. Der divergente Strömungskanal weist folglich in Strömungsrichtung einen sich stetig vergrößernden Kanalquerschnitt auf. Der Winkel α ist bevorzugt in einem Bereich von 3° bis 7°. Ein Schnittpunkt S der beiden Mittelachsen 22, 24 liegt dabei innerhalb der Durchgangsöffnung 20.
  • Darüber hinaus kann die Einlaufkante 25 des Einspritzlochs 21 mit einer Verrundung versehen sein, durch die die Ablösung in dem Einspritzloch 21 und der Kavitationsgrad in dem Strömungskanal des Einspritzlochs 21 reduziert sind. Die Gleichrichterwirkung des Einspritzlochs 21 ist somit verbessert.
  • Es versteht sich von selbst, dass das Einspritzloch 21 einen konstanten - also einen zylindrischen-, einen divergenten oder konvergenten Kanalquerschnitt aufweisen kann. Das Flächenverhältnis zwischen dem engsten Spritzloch-Querschnitt und dem Vorstufenquerschnitt beträgt dabei Werte von 1:1,3 bis 1:12.
  • Die erfindungsgemäßen Ausführungsformen haben gemeinsam, dass das Einspritzloch 21 bei dem Übergang in die Vorstufe 23 immer innerhalb der Vorstufe 23 liegt. Somit ergibt es sich, dass sich der Kanalquerschnitt in dem Übergang von dem Einspritzloch 21 in die Vorstufe 23 annähernd über den gesamten Umfang vergrößert. Bei maximalem Auseinanderfallen der Mittelachsen 22, 24 kann somit an einer Umfangsposition die Mantelfläche des Einspritzloches 21 stufenlos in die Mantelfläche der Vorstufe 23 übergehen.
  • Weiterhin versteht es sich, dass die wenigstens eine Durchgangsöffnung 20 in das Gehäuse 3 oder in die Injektionslochscheibe 8 eingearbeitet sind. Die Injektionslochscheibe 8 kann mit einer form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung gas- und flüssigkeitsdicht an dem Gehäuse 3 befestigt sein, so dass diese teilweise den Zuflussbereich 7 umschließt. Die Injektionslochscheibe 8 ermöglicht eine einfache und kostengünstige Individualisierung des Injektors 1.
  • Somit kann erfindungsgemäß ein Injektor 1 mit mindestens einer Vorstufe 23 bereitgestellt werden, der eine deutlich verbesserte Strahlaufbereitung auch bei reduzierter Fertigungstoleranzen aufweist. Durch die mittige Ausrichtung des Massenschwerpunktes des Strahls 11 in der Vorstufe 23 wird erfindungsgemäß die Kuppenbenetzung und Penetration vermindert, und der Strahlaufbruchswinkel durch Vermeidung einer einseitigen Strahleinscherung an der Vorstufenwand erhöht. Durch die umfangssymmetrische Durchströmung der Vorstufe 23 ist der Selbstreinigungseffekt durch das Wiedereinsaugen von auf der Kuppe 26 deponiertem Kraftstoff 10 durch ein ausgeprägtes Wirbelsystem verbessert und somit insgesamt die Systemrobustheit gegenüber Fertigungstoleranzen erhöht.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102013220836 A1 [0002]

Claims (10)

  1. Injektor (1) zum Einspritzen eines Fluids (10), insbesondere zur Einspritzung von Kraftstoff (10), umfassend: - mindestens ein Schließelement (5) zum Öffnen und Verschließen wenigstens einer Durchgangsöffnung (20), - wobei die Durchgangsöffnung (20) ein Einspritzloch (21) mit einer ersten Mittelachse (22) und eine Vorstufe (23) mit einer zweiten Mittelachse (24) umfasst, - wobei die erste Mittelachse (22) des Einspritzlochs (21) und die zweite Mittelachse (24) der Vorstufe (23) mindestens einer der Durchgangsöffnungen (20) auseinanderfallen.
  2. Injektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Mittelachse (22) parallel und beabstandet zu der zweiten Mittelachse (24) ist.
  3. Injektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Mittelachse (24) in einem Winkel (a) zu der ersten Mittelachse (22) ausgerichtet ist.
  4. Injektor (1) nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Mittelachse (24) die erste Mittelachse (22) innerhalb der Durchgangsöffnung (20) schneidet.
  5. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorstufe (23) in Strömungsrichtung durch die Durchgangsöffnung (20) hinter dem Einspritzloch (21) angeordnet ist.
  6. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzloch (21) und/oder die Vorstufe (23) einen zylindrischen, divergenten oder konvergenten Strömungskanal aufweisen.
  7. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (L1) des Einspritzloches (21) in Strömungsrichtung kleiner ist als die Länge (L2) der Vorstufe (23).
  8. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flächenverhältnis der kleinsten durchströmten Fläche des Einspritzloches (21) und der kleinsten durchströmten Fläche der Vorstufe (23) 1:1,3 bis 1:12 beträgt.
  9. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Masseschwerpunkt eines Strahls (11) am Ende des Einspritzloches (21) auf der Mittelachse (24) der Vorstufe (23) liegt.
  10. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass das der Injektor (1) mindestens eine Durchflusstasche (52) aufweist.
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