DE102017214820A1 - Injector with improved injection - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einbringen eines Fluids, umfassend: eine Spritzlochanordnung (3) mit einer Vielzahl von ersten Spritzlöchern (30a, 30b, 30c) und einer Vielzahl von zweiten Spritzlöchern (30d, 30e, 30f), und ein Schließelement (4) zum Freigeben und Verschließen der Spritzlöcher, wobei die Vielzahl von ersten Spritzlöchern (30a, 30b, 30c) auf einem ersten Teilkreis (31) angeordnet sind, und wobei die Vielzahl von zweiten Spritzlöchern (30d, 30e, 30f) auf einem zweiten Teilkreis (32) angeordnet sind. The present invention relates to an injector for introducing a fluid, comprising: a spray hole assembly (3) having a plurality of first spray holes (30a, 30b, 30c) and a plurality of second spray holes (30d, 30e, 30f), and a closure member (4 ) for releasing and closing the spray holes, the plurality of first spray holes (30a, 30b, 30c) being arranged on a first pitch circle (31), and wherein the plurality of second spray holes (30d, 30e, 30f) are arranged on a second pitch circle (30). 32) are arranged.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einbringen eines Fluids, insbesondere ein Kraftstoffinjektor, mit einem signifikant verbesserten Spritzbild.The present invention relates to an injector for introducing a fluid, in particular a fuel injector, with a significantly improved spray pattern.
Injektoren sind z.B. in Form von Kraftstoffinjektoren in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Hierbei sind je nach Anwendungsfall ein oder mehrere Spritzlöcher vorgesehen, welche bei einem Öffnungsvorgang des Injektors beispielsweise Kraftstoff direkt in einen Brennraum einspritzen. Üblicherweise weisen die Spritzlöcher eine kreisrunde Form auf. Dabei ist auch bekannt, dass sich die aus den Spritzlöchern austretenden Strahlen treffen können, wobei sich die Strahlen üblicherweise in Nähe der Spritzlöcher unter einem bestimmten Winkel treffen. Diese sog. Kollisionsstrahlen reduzieren jedoch eine Flexibilität bei der Auslegung der Injektoren. Aufgrund der Kollisionsanforderung sind die Spritzlöcher üblicherweise auch jeweils in einem anderen Winkel zu einer Mittelachse des Injektors angeordnet, was im Betrieb, auch abhängig vom Druckniveau, zu nicht vollständigen Füllungen der Spritzlöcher bei geöffnetem Injektor führen kann.Injectors are e.g. in the form of fuel injectors in different configurations. Here, depending on the application, one or more injection holes are provided which, for example, inject fuel directly into a combustion chamber during an opening process of the injector. Usually, the injection holes have a circular shape. It is also known that the jets emerging from the spray holes can meet, with the jets usually meet in the vicinity of the spray holes at a certain angle. However, these so-called collision beams reduce flexibility in the design of the injectors. Due to the collision requirement, the injection holes are usually also arranged at a different angle to a central axis of the injector, which can lead to incomplete fillings of the injection holes when the injector is open, also depending on the pressure level.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Der erfindungsgemäße Injektor zum Einbringen eines Fluids mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass eine deutlich größere Flexibilität hinsichtlich einer Anordnung einer Vielzahl von Spritzlöchern möglich ist. Hierdurch kann eine vereinfachte Anpassung von Spritzbildern an die jeweiligen Anforderungen verschiedener Motorenhersteller erreicht werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Injektor eine Spritzlochanordnung mit einer Vielzahl von ersten Spritzlöchern und einer Vielzahl von zweiten Spritzlöchern aufweist. Ferner umfasst der Injektor ein Schließelement zum Freigeben und Verschließen der Spritzlöcher. Die Vielzahl von ersten Spritzlöchern ist dabei auf einem ersten Teilkreis angeordnet und die Vielzahl von zweiten Spritzlöchern ist auf einem zweiten Teilkreis angeordnet. Die erfindungsgemäße Anordnung der Spritzlöcher auf einem ersten Teilkreis und einem zweiten Teilkreis erlaubt eine flexible Gestaltung der aus den Spritzlöchern austretenden Fluidstrahlen. Weiterhin kann eine festigkeitsoptimierte Auslegung des Bauteils, in welchem die Spritzlöcher angeordnet sind, erreicht werden.The injector according to the invention for introducing a fluid with the features of claim 1 has the advantage that a much greater flexibility in terms of an arrangement of a plurality of spray holes is possible. As a result, a simplified adaptation of spray patterns to the respective requirements of various engine manufacturers can be achieved. This is inventively achieved in that the injector has a spray pattern with a plurality of first spray holes and a plurality of second spray holes. Furthermore, the injector comprises a closing element for releasing and closing the injection holes. The plurality of first spray holes is arranged on a first pitch circle and the plurality of second spray holes is arranged on a second pitch circle. The inventive arrangement of the injection holes on a first pitch circle and a second pitch circle allows a flexible design of the fluid jets emerging from the spray holes. Furthermore, a strength-optimized design of the component, in which the injection holes are arranged, can be achieved.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.
Vorzugsweise sind alle Mittelpunkte der Vielzahl der ersten Spritzlöcher auf dem ersten Teilkreis angeordnet und alle Mittelpunkte der Vielzahl der zweiten Spritzlöcher sind auf dem zweiten Teilkreis angeordnet. Hierdurch kann eine besonders einfache Herstellung der Spritzlochanordnung erreicht werden.Preferably, all centers of the plurality of first injection holes are arranged on the first pitch circle and all midpoints of the plurality of second injection holes are arranged on the second pitch circle. In this way, a particularly simple production of the spray hole arrangement can be achieved.
Besonders bevorzugt sind der erste und zweite Teilkreis konzentrisch zueinander.Particularly preferably, the first and second pitch circle are concentric with each other.
Weiter bevorzugt sind die beiden konzentrisch zueinander angeordneten Teilkreise auch konzentrisch zu einer Mittelachse des Injektors angeordnet. Hierdurch kann insbesondere eine gleichmäßige Füllung der Vielzahl von Spritzlöchern erreicht werden.More preferably, the two concentrically arranged partial circuits are also arranged concentrically to a central axis of the injector. In this way, in particular a uniform filling of the plurality of spray holes can be achieved.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die Anzahl der ersten und zweiten Spritzlöcher jeweils gleich. Hierdurch kann insbesondere auf einfache Weise eine Spritzlochanordnung realisiert werden, bei der jeweils ein Spritzloch des ersten Teilkreises und des zweiten Teilkreises so angeordnet werden, dass sich die Fluidstrahlen dieser beiden Spritzlöcher nach dem Austritt aus den Spritzlöchern treffen.According to a further preferred embodiment of the invention, the number of first and second spray holes are the same. In this way, in particular, a spray hole arrangement can be realized in a simple manner, in each case a spray hole of the first pitch circle and the second pitch circle are arranged so that meet the fluid jets of these two injection holes after exiting the spray holes.
Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass ein erster Mittelpunkt eines ersten Spritzlochs und ein zweiter Mittelpunkt eines zweiten Spritzlochs auf einer Geraden durch einen Teilkreismittelpunkt eines der Teilkreise, welche ein Spritzlochpaar bilden, liegen.A further preferred embodiment of the invention provides that a first center of a first injection hole and a second center of a second injection hole lie on a straight line through a partial circle center of one of the partial circles, which form a spray hole pair.
Weiter bevorzugt sind wenigstens zwei Spritzlöcher derart eingerichtet, Fluidstrahlen zu erzeugen, welche sich nach einem Spritzlochaustritt treffen. Hierdurch können Kollisionsstrahlen, beispielsweise in einem Brennraum auf einfache Weise realisiert werden. Weiter bevorzugt ergibt sich hierbei in einer Ebene senkrecht zu einer Mittelachse des Injektors ein ovalförmiges Spritzbild.More preferably, at least two spray holes are arranged to produce fluid jets which meet after a spray hole outlet. As a result, collision beams can be realized in a simple manner, for example in a combustion chamber. More preferably, this results in a plane perpendicular to a central axis of the injector, an oval-shaped spray pattern.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind die ersten Spritzlöcher und/oder die zweiten Spritzlöcher mit einem elliptischen Querschnitt ausgebildet. Durch Verwendung des elliptischen Querschnitts ergibt sich eine größere Füllung der Spritzlöcher, wodurch eine Einspritzmenge pro Zeiteinheit vergrößert werden kann.According to a further preferred embodiment of the invention, the first injection holes and / or the second injection holes are formed with an elliptical cross-section. By using the elliptical cross section results in a larger filling of the injection holes, whereby an injection quantity per unit time can be increased.
Weiter bevorzugt weisen die ersten und/oder zweiten Spritzlöcher jeweils wenigstens eine Vorstufe auf.More preferably, the first and / or second injection holes each have at least one precursor.
Vorzugsweise liegt ein Kollisionspunkt der Fluidstrahlen mindestens in einem Abstand von einem Austritt aus dem Spritzloch, welcher größer ist als die Hälfte des Durchmessers des Spritzlochs. Bei elliptischen Spritzlöchern ist der Abstand größer als die Hälfte des kleinen Ellipsendurchmessers.Preferably, a collision point of the fluid jets is at least at a distance from an exit from the injection hole, which is greater than half the diameter of the injection hole. For elliptical spray holes, the distance is greater than half of the small ellipse diameter.
Der erfindungsgemäße Injektor ist besonders bevorzugt ein Kraftstoffinjektor. Der Kraftstoffinjektor kann hierbei ein direkt einspritzender Injektor sein, welcher Kraftstoff direkt in einen Brennraum einspritzt, oder ein Kraftstoffinjektor, welcher Kraftstoff in ein Saugrohr oder dgl. einspritzt. Alternativ ist der Injektor zur Einspritzung von Harnstoff oder Wasser ausgebildet. The injector according to the invention is particularly preferably a fuel injector. The fuel injector may in this case be a direct injection injector, which injects fuel directly into a combustion chamber, or a fuel injector, which injects fuel into a suction pipe or the like. Alternatively, the injector is designed for the injection of urea or water.
Ferner betrifft die Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Injektor.Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine with an injector according to the invention.
Figurenlistelist of figures
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine schematische Schnittansicht eines Injektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
2 eine schematische Ansicht einer einspritzseitigen Seite des Injektors von1 mit einem entsprechenden Spritzbild, -
3 eine schematische Ansicht einer einspritzseitigen Seite eines Injektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel mit einem entsprechenden Spritzbild, -
4 eine schematische Ansicht einer einspritzseitigen Seite eines Injektors gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel mit einem entsprechenden Spritzbild, und -
5 eine schematische Ansicht einer einspritzseitigen Seite eines Injektors gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel mit einem entsprechenden Spritzbild.
-
1 a schematic sectional view of an injector according to a first embodiment of the invention, -
2 a schematic view of an injection-side side of the injector of1 with a corresponding spray pattern, -
3 FIG. 2 a schematic view of an injection-side side of an injector according to a second exemplary embodiment with a corresponding spray pattern, FIG. -
4 a schematic view of an injection side of an injector according to a third embodiment with a corresponding spray pattern, and -
5 a schematic view of an injection-side side of an injector according to a fourth embodiment with a corresponding spray pattern.
Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention
Nachfolgend wir unter Bezugnahme auf die
Wie aus
Der in
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Dichtsitz
Die Spritzlochanordnung
Die drei Spritzlöcher
Wie weiter aus
M bezeichnet einen Mittelpunkt des ersten und zweiten Teilkreises
Wie weiter aus
Die jeweils Spritzlochpaare
Hierdurch kann durch die Positionierung der ersten und zweiten Spritzlöcher auf einem ersten und zweiten Teilkreis eine unerwünscht starke Strahlausbreitung in einem Brennraum
Die Anordnung der ersten und zweiten Spritzlöcher auf dem ersten und zweiten Teilkreis
Die beiden Teilkreise
Zu allen beschriebenen Ausführungsbeispielen sei angemerkt, dass jeweils Vorstufen an den Spritzlöchern am ersten Teilkreis und/oder am zweiten Teilkreis vorgesehen werden können. Weiterhin können auch die Ausführungsbeispiele, in welchen ein kreisförmiger Querschnitt der Spritzlöcher beschrieben wurde, mit einem elliptischen Querschnitt ausgebildet sein.For all described embodiments, it should be noted that in each case precursors can be provided on the spray holes on the first pitch circle and / or on the second pitch circle. Furthermore, the embodiments in which a circular cross section of the injection holes has been described, may be formed with an elliptical cross section.
In den Ausführungsbeispielen wurde ferner beschrieben, dass jeweils zwei Spritzlöcher ein Strahlpaar bilden, welches Fluidstrahlen erzeugt, die sich nach dem Austritt aus den Spritzlöchern treffen. Es ist jedoch auch möglich, dass noch ein drittes Spritzloch und/oder weitere Spritzlöcher vorgesehen sind, deren Fluidstrahlen sich mit den Fluidstrahlen des Spritzlochpaars treffen.In the exemplary embodiments, it has also been described that in each case two spray holes form a pair of beams, which generates fluid jets which meet after emerging from the spray holes. However, it is also possible that a third injection hole and / or further injection holes are provided, the fluid jets meet with the fluid jets of the spray hole pair.
Auch können die Durchmesser der kreisförmig dargestellten Spritzlöcher jeweils variieren.Also, the diameters of the spray holes shown in a circle can each vary.
Eine weitere Kombinationsmöglichkeit ist gegeben, wenn statt einem ersten und einem zweiten Teilkreis zusätzlich noch ein dritter Teilkreis oder ein vierter Teilkreis oder eine Vielzahl von Teilkreisen vorgesehen wird. Auch ist eine beliebige Kombination von Spritzlöchern mit kreisförmigem Querschnitt und elliptischem Querschnitt möglich.Another combination option is given if, in addition to a first and a second pitch circle, a third pitch circle or a fourth pitch circle or a plurality of pitch circles is additionally provided. Also, any combination of spray holes of circular cross section and elliptical cross section is possible.
Der erfindungsgemäße Injektor ist bevorzugt als Kraftstoffinjektor ausgebildet, kann jedoch auch als Harnstoffinjektor oder als Wasserinjektor ausgebildet sein.The injector according to the invention is preferably designed as a fuel injector, but may also be designed as a urea injector or as a water injector.
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