DE102018209101A1 - Injector and internal combustion engine with adaptive injection behavior - Google Patents

Injector and internal combustion engine with adaptive injection behavior Download PDF

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Gerhard Suenderhauf
Bernd Siewert
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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff, insbesondere direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfassend ein einteiliges Schließelement (2), einen Ventilkörper (3), eine erste Spritzlochanordnung (101) im Ventilkörper (3) mit einer Vielzahl von ersten Spritzlöchern (31), eine zweite Spritzlochanordnung (102) im Ventilkörper (3) mit wenigstens einem zweiten Spritzloch (32), wobei die erste Spritzlochanordnung (101) von der zweiten Spritzlochanordnung (102) in Axialrichtung des Injektors um einen vorbestimmten Abstand (A) versetzt ist, einen ersten Dichtsitz (4) zwischen dem Schließelement (2) und dem Ventilkörper (3), und einen zweiten Dichtsitz (5) zwischen dem Schließelement (2) und dem Ventilkörper (3), welcher in Axialrichtung des Injektors zwischen der ersten und zweiten Spritzlochanordnung (101, 102) angeordnet ist, wobei der zweite Dichtsitz (5) in Axialrichtung eine zylindrische Dichtfläche mit einer vorbestimmten Länge (L) aufweist, um im Öffnungsfall des Injektors eine gestufte Einspritzung des Kraftstoffs zu erreichen, und wobei die erste Spritzlochanordnung (101) gleich viele oder mehr Spritzlöcher als die zweite Spritzlochanordnung (102) aufweist.The present invention relates to an injector for injecting fuel, in particular directly into a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising a one-piece closing element (2), a valve body (3), a first injection nozzle arrangement (101) in the valve body (3) with a plurality of first injection holes (31), a second spray hole assembly (102) in the valve body (3) having at least a second spray hole (32), wherein the first spray hole arrangement (101) of the second spray hole assembly (102) in the axial direction of the injector offset by a predetermined distance (A) is a first sealing seat (4) between the closing element (2) and the valve body (3), and a second sealing seat (5) between the closing element (2) and the valve body (3), which in the axial direction of the injector between the first and second injection port arrangement (101, 102) is arranged, wherein the second sealing seat (5) in the axial direction of a cylindrical sealing surface with a predetermined Lä L (L), in order to achieve a stepped injection of the fuel in the opening case of the injector, and wherein the first injection nozzle arrangement (101) equal to many or more injection holes than the second injection nozzle arrangement (102).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum sowie eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Injektor, insbesondere zur Durchführung eines homogenen Brennverfahrens. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung eines erfindungsgemäßen Injektors sowie verschiedene Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine.The present invention relates to an injector for the direct injection of fuel into a combustion chamber and to an internal combustion engine having such an injector, in particular for carrying out a homogeneous combustion process. Furthermore, the present invention relates to the use of an injector according to the invention and various methods for operating an internal combustion engine.

Injektoren für Brennkraftmaschinen sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Bei Otto-Brennkraftmaschinen, bei denen im Vergleich zu Diesel-Brennkraftmaschinen geringere Einspritzdrücke vorliegen, sind Injektoren mit mehreren Einspritzlöchern bekannt, welche üblicherweise in einer Ebene senkrecht zu einer Mittelachse des Injektors liegen. Hierbei können Einspritzwinkel der einzelnen Spritzlöcher variiert werden, um unterschiedliche Spraybilder zu erzeugen. Aus der WO 2006/040283 A1 , der DE 10 2015 223 437 oder der DE 10 2010 063 355 A1 ist jeweils ein Injektor für eine Diesel-Brennkraftmaschine bekannt, bei dem Spritzlöcher in zwei Spritzlochreihen übereinander angeordnet sind. Hierbei ist zwischen einer Nadel und einem Ventilkörper nur genau ein Dichtsitz vorhanden. Beim Öffnen der Nadel vom Dichtsitz wird Kraftstoff dabei über die beiden Spritzlochreihen eingespritzt. Hierbei erfolgt immer eine paarweise Einspritzung von Kraftstoff durch die Übereinander-Anordnung der Spritzlöcher der beiden Spritzlochreihen. Durch unterschiedliche Winkel der Spritzlöcher der beiden Spritzlochreihen kann eine höhere Eindringtiefe der Kraftstoffspraystrahlen in den hochverdichteten Brennraum der Diesel-Brennkraftmaschine erreicht werden. Hierdurch können Vorteile bei der Dieselverbrennung erhalten werden.Injectors for internal combustion engines are known from the prior art in different embodiments. In Otto internal combustion engines, in which there are lower injection pressures compared to diesel internal combustion engines, injectors are known with a plurality of injection holes, which are usually in a plane perpendicular to a central axis of the injector. In this case, injection angles of the individual injection holes can be varied in order to produce different spray patterns. From the WO 2006/040283 A1 , of the DE 10 2015 223 437 or the DE 10 2010 063 355 A1 In each case, an injector for a diesel internal combustion engine is known in which injection holes are arranged one above the other in two spray-hole rows. In this case, only one sealing seat is present between a needle and a valve body. When the needle is opened from the sealing seat, fuel is injected through the two spray-hole rows. In this case, there is always a pairwise injection of fuel through the superposition arrangement of the injection holes of the two injection hole rows. Due to different angles of the injection holes of the two spray-hole rows, a higher penetration depth of the fuel spray jets into the highly compressed combustion chamber of the diesel internal combustion engine can be achieved. As a result, advantages can be obtained in the diesel combustion.

Für konventionelle ottomotorische Brennverfahren ist eine erhöhte Eindringtiefe aufgrund der vergleichsweise geringeren Gegendrücke insbesondere während der Saughubeinspritzung nicht zielführend. In der Anwendung für Ottomotoren ist es das Ziel, durch einen entsprechenden Sprayaufbruch und dessen Interaktion mit der Ladungsbewegung, Wandkontakt von eingespritztem Kraftstoff zu vermeiden und eine möglichst homogene Gemischzusammensetzung zu erreichen.For conventional Otto engine combustion methods, an increased penetration depth is not expedient due to the comparatively lower back pressure, in particular during the intake stroke injection. In the application for gasoline engines, the goal is to avoid by a corresponding spray breakup and its interaction with the charge movement, wall contact of injected fuel and to achieve a homogeneous mixture composition as possible.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Injektor einer Brennkraftmaschine zum Einspritzen von Kraftstoff mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass ein Brennverfahren der Brennkraftmaschine signifikant verbessert werden kann, wobei insbesondere weniger gasförmige Rohemissionen (HC-, CO- und NOx-Rohemissionen) als auch Partikelrohemissionen (Ruß) erreicht werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Injektor ein einteiliges Schließelement und einen Ventilkörper umfasst, in welchem Spritzlöcher ausgebildet sind. Hierbei ist eine erste Spritzlochanordnung im Ventilkörper mit einer Vielzahl von ersten Spritzlöchern vorgesehen und eine zweite Spritzlochanordnung im Ventilkörper mit wenigstens einem zweiten Spritzloch vorgesehen. Dabei ist eine Anzahl von Spritzlöchern der ersten Spritzlochanordnung gleich oder größer als eine Anzahl der Spritzlöcher der zweiten Spritzlochanordnung. Die spezielle Anordnung der Spritzlöcher ist dabei derart, dass die erste Spritzlochanordnung von der zweiten Spritzlochanordnung in Axialrichtung des Injektors um einen Abstand A versetzt ist. Weiterhin ist zwischen dem einteiligen Schließelement und dem Ventilkörper ein erster Dichtsitz und ein zweiter Dichtsitz ausgebildet. Dabei ist der zweite Dichtsitz in Axialrichtung des Injektors zwischen der ersten Spritzlochanordnung und der zweiten Spritzlochanordnung angeordnet. Der zweite Dichtsitz weist dabei in Axialrichtung des Injektors eine zylindrische Dichtfläche mit einer vorbestimmten Länge auf, um im Öffnungsfall des Ventils eine gestufte Einspritzung des Kraftstoffs zu erreichen. Durch die zylindrische Dichtfläche am zweiten Dichtsitz wird beim Öffnen des Schließelements zuerst die erste Spritzlochanordnung freigegeben, so dass Kraftstoff über die Spritzlöcher der ersten Spritzlochanordnung in einen Brennraum eingespritzt werden kann und nach Zurücklegen der vorbestimmten Länge am zweiten Dichtsitz durch das sich öffnende Schließelement werden die Spritzlöcher der zweiten Spritzlochanordnung freigegeben und wird über die Spritzlöcher der zweiten Spritzlochanordnung in den Brennraum eingespritzt. Somit kann eine gestufte Einspritzung erreicht werden, wobei alle Spritzlöcher vorzugsweise erst nach einem vordefinierten Hub, insbesondere einem Vollhub, des einteiligen Schließelements freigegeben sind.The injector according to the invention of an internal combustion engine for injecting fuel with the features of claim 1 has the advantage that a combustion process of the internal combustion engine can be significantly improved, in particular less gaseous raw emissions (HC, CO and NOx raw emissions) as well as particulate emissions (Soot) can be achieved. This is inventively achieved in that the injector comprises a one-piece closing element and a valve body, are formed in which injection holes. Here, a first injection nozzle arrangement is provided in the valve body with a plurality of first injection holes and a second injection nozzle arrangement is provided in the valve body with at least one second injection hole. In this case, a number of spray holes of the first spray hole arrangement is equal to or greater than a number of spray holes of the second spray hole arrangement. The special arrangement of the injection holes is such that the first injection nozzle arrangement is offset from the second injection nozzle arrangement in the axial direction of the injector by a distance A. Furthermore, a first sealing seat and a second sealing seat is formed between the one-piece closing element and the valve body. In this case, the second sealing seat is arranged in the axial direction of the injector between the first spray-hole arrangement and the second spray-hole arrangement. The second sealing seat has in the axial direction of the injector on a cylindrical sealing surface with a predetermined length in order to achieve a stepped injection of the fuel in the opening case of the valve. As a result of the cylindrical sealing surface on the second sealing seat, when opening the closing element, first the first spray-hole arrangement is released, so that fuel can be injected into a combustion space via the injection holes of the first injection-molding arrangement and after the predetermined length at the second sealing seat has been replaced by the opening closing element, the injection holes become the second spray hole arrangement released and is injected via the injection holes of the second spray hole arrangement in the combustion chamber. Thus, a stepped injection can be achieved, wherein all the injection holes are preferably released only after a predefined stroke, in particular a full stroke of the one-piece closing element.

Hierbei sei angemerkt, dass im geschlossenen Zustand der erste Dichtsitz vollständig abdichtet. Im Öffnungsfall ist der zweite Dichtsitz aufgrund der zylindrischen Führung nicht ganz dicht. Da mit immer weitergehendem Öffnungshub eine axiale Länge des zweiten Dichtsitzes immer kleiner wird, wirkt der zweite Dichtsitz wie eine variable Drossel. Somit kann der zweite Dichtsitz auch als variabler Drosselsitz bezeichnet werden. Im Öffnungsfall ist eine Leckage über den zweiten Dichtsitz mit zunehmendem Öffnungsweg immer größer, bis dann keine radiale Überdeckung zwischen dem Ventilkörper und der zylindrischen Führung des zweiten Dichtsitzes mehr vorhanden ist und der zweite Dichtsitz vollständig öffnet. Somit kann mittels des erfindungsgemäßen Injektors bei ottomotorischen Brennverfahren auf einfache Weise im Teillastbetrieb nur durch Öffnen der ersten Spritzlochanordnung und ein Volllastbetrieb durch Öffnen der ersten und zweiten Spritzlochanordnung ermöglicht werden. Bisher gab es im Stand der Technik bei ottomotorischen Brennverfahren immer einen Zielkonflikt zwischen einer Auslegung des Brennverfahrens für Teillast und Volllast. Dies kann erfindungsgemäß durch die Möglichkeit der gestuften Einspritzung gelöst werden. Hierbei ist die erste Spritzlochanordnung mit einer Vielzahl von Spritzlöchern für eine Teillast der Brennkraftmaschine optimiert und die zweite Spritzlochanordnung ist dann für höhere Lasten bzw. Volllast-Betriebspunkt der Otto-Brennkraftmaschine optimiert. Ein weiterer großer Vorteil der Erfindung liegt darin, dass es nun möglich ist, in der ersten Spritzlochanordnung spezielle Spritzlöcher für die Zündung vorzusehen, welche den Kraftstoff zur Zündkerze bzw. in einen Bereich nahe an der Zündkerze zuführen. Hier kann eine kompromisslose Auslegung eines derartigen Zünd-Spritzloches erfolgen, da die weitere benötigte Kraftstoffmenge über die anderen Spritzlöcher der ersten Spritzlochanordnung bei Teillast und bei höherer Lastanforderung als Teillast bzw. Volllast zusätzlich auch über die zweite Spritzlochanordnung eingespritzt werden können. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, den Einspritzvorgang derart zu gestalten, so dass die Verbrennung positiv beeinflusst wird und somit der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verbessert werden kann. Somit kann der erfindungsgemäße Injektor zwei optimierte Sprayauslegungen für Teillast und Volllast bzw. höhere Lastanforderungen realisieren.It should be noted that in the closed state, the first sealing seat completely seals. In the opening case, the second sealing seat is not quite tight due to the cylindrical guide. Since an axial length of the second sealing seat becomes smaller and smaller as the opening stroke continues, the second sealing seat acts like a variable throttle. Thus, the second sealing seat may also be referred to as a variable throttle seat. In the opening case leakage over the second sealing seat with increasing opening travel is always greater until then no radial overlap between the valve body and the cylindrical guide of the second sealing seat is more present and the second sealing seat opens completely. Thus, by means of the injector according to the invention in Otto engine combustion method simple way in partial load operation only by opening the first spray hole arrangement and a full load operation by opening the first and second spray hole arrangement are made possible. Up to now, there has always been a conflict of objectives in the state of the art in Otto engine combustion processes between a design of the combustion process for partial load and full load. This can be solved according to the invention by the possibility of the stepped injection. Here, the first injection nozzle arrangement is optimized with a plurality of spray holes for a partial load of the internal combustion engine and the second injection nozzle arrangement is then optimized for higher loads or full load operating point of the gasoline engine. Another major advantage of the invention is that it is now possible to provide in the first spray hole arrangement special injection injection ports, which supply the fuel to the spark plug or into a region close to the spark plug. Here, an uncompromising interpretation of such a Zünd-spray hole can be made because the additional amount of fuel required over the other spray holes of the first spray hole arrangement at partial load and higher load demand can be injected as a partial load or full load in addition to the second spray hole arrangement. This results in the possibility to design the injection process so that the combustion is positively influenced and thus the efficiency of the internal combustion engine can be improved. Thus, the injector according to the invention can realize two optimized spray designs for part load and full load or higher load requirements.

Es sei angemerkt, dass der Teillastbereich vorzugsweise bis zu einem Bereich von 70% einer maximalen Lastanforderung der Brennkraftmaschine reicht. Im Bereich von 70% bis 100% ist dann die Volllast bzw. höhere Lastanforderung gegeben.It should be noted that the partial load range preferably ranges up to a range of 70% of a maximum load requirement of the internal combustion engine. In the range of 70% to 100% then the full load or higher load requirement is given.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Vorzugweise ist ein maximaler Durchfluss von Kraftstoff durch die Spritzlöcher der ersten Spritzlochanordnung in einem Bereich von 30% bis 40% eines Gesamtdurchflusses des Kraftstoffs durch die Spritzlöcher der ersten und zweiten Spritzlochanordnung. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass bei Teillast nur relativ kleine eingespritzte Kraftstoffmassen eingespritzt werden, um eine gute Gemischbildung im Brennraum zu gewährleisten.Preferably, a maximum flow rate of fuel through the injection holes of the first injection pattern is in a range of 30% to 40% of a total flow of the fuel through the injection holes of the first and second spray holes. In this way it can be ensured that only relatively small injected fuel masses are injected at partial load in order to ensure a good mixture formation in the combustion chamber.

Weiter bevorzugt sind alle Spraykegel, welche durch die erste Spritzlochanordnung erzeugt werden, von einer Mittelachse des Injektors weiter entfernt als alle Spraykegel, welche durch die zweite Spritzlochanordnung erzeugt werden. Hierbei ist es besonders bevorzugt, wenn bis zu einem Abstand von mindestens 30 mm von einer Injektorspitze diese Voraussetzung, dass die Spraykegel der ersten Spritzlochanordnung weiter außen als die Spraykegel der zweiten Spritzlochanordnung verlaufen, erfüllt ist. In einem Bereich weiter entfernt als 30 mm von der Injektorspitze können sich die Spraykegel dann schneiden bzw. vermischen.More preferably, all spray cones generated by the first spray hole arrangement are farther from a central axis of the injector than all the spray cones generated by the second spray hole arrangement. In this case, it is particularly preferred if, up to a distance of at least 30 mm from an injector tip, this requirement that the spray cones of the first spray-hole arrangement run farther outward than the spray cones of the second spray-hole arrangement is fulfilled. In a region farther than 30 mm from the injector tip, the spray cones can then be cut or mixed.

Weiter bevorzugt ist wenigstens ein Spritzloch der ersten Spritzlochanordnung derart angeordnet, dass eine Ausbildung eines Spraykegels durch das Spritzloch der ersten Spritzlochanordnung in Richtung zu einer Zündkerze und/oder benachbart zu einer Zündkerze gerichtet ist. Dieses wenigstens eine Spritzloch kann auch als Zünd-Spritzloch bezeichnet werden und kann optimal auf die Ausbildung eines zündfähigen Gemisches im Bereich der Zündkerze ausgelegt werden. Besonders bevorzugt sind hierbei zwei Zünd-Spritzlöcher in der ersten Spritzlochanordnung vorgesehen. Die Spraykegel der beiden Zünd-Spritzlöcher sind dabei derart, dass im eingebauten Zustand in einer Brennkraftmaschine eine Zündkerze genau zwischen den beiden erzeugten Spraykegeln der Zünd-Spritzlöchern liegt.More preferably, at least one spray hole of the first spray hole arrangement is arranged such that a formation of a spray cone is directed through the spray hole of the first spray hole arrangement in the direction of a spark plug and / or adjacent to a spark plug. This at least one spray hole can also be referred to as an ignition spray hole and can be optimally designed for the formation of an ignitable mixture in the region of the spark plug. In this case, two ignition-injection holes are particularly preferably provided in the first spray-hole arrangement. The spray cone of the two ignition-injection holes are such that in the installed state in an internal combustion engine, a spark plug is exactly between the two generated spray cones of the ignition spray holes.

Ein besonders schadstoffarmes Brennverfahren kann erreicht werden, wenn eine Spritzrichtung der Spritzlöcher der ersten und zweiten Spritzlochanordnung derart ist, dass jede Spritzrichtung der Spritzlöcher bei einer Draufsicht in Axialrichtung des Injektors auf das Spraybild unterschiedlich ist. D.h., ausgehend von einer Mittellinie des Injektors ist die jeweilige radiale Hauptrichtung der gebildeten Spraykegel der Spritzlöcher unterschiedlich, so dass sich vorzugsweise keinerlei Überdeckung der Spraykegel aller Spritzlöcher ergibt. Weiter bevorzugt sind alle Spritzlöcher der ersten und zweiten Spritzlochanordnung in einem spitzen Winkel zur Mittelachse des Injektors gerichtet. Besonders bevorzugt ist der spitze Winkel von paarweisen Spritzlöchern dabei gleich.A particularly low-emission combustion method can be achieved if an injection direction of the injection holes of the first and second injection nozzle arrangement is such that each injection direction of the injection holes in a plan view in the axial direction of the injector is different to the spray pattern. In other words, starting from a center line of the injector, the respective radial main direction of the spray cones of the injection holes formed is different, so that preferably there is no overlap of the spray cones of all spray holes. More preferably, all the injection holes of the first and second spray hole arrangement are directed at an acute angle to the central axis of the injector. Particularly preferably, the acute angle of pairwise spray holes is the same.

Um eine gleichmäßige Verteilung des Kraftstoffs im Brennraum zu erreichen, sind vorzugsweise die Spritzlöcher der ersten Spritzlochanordnung in einer ersten Ebene E1 senkrecht zu einer Mittelachse des Injektors angeordnet und die zweiten Spritzlöcher der zweiten Spritzlochanordnung in einer zweiten Ebene E2 senkrecht zur Mittelachse des Injektors angeordnet. Die erste Ebene ist dabei von der zweiten Ebene um den Abstand A entfernt positioniert.In order to achieve a uniform distribution of the fuel in the combustion chamber, preferably the injection holes of the first spray hole arrangement in a first plane E1 arranged perpendicular to a central axis of the injector and the second injection holes of the second spray hole arrangement in a second plane E2 arranged perpendicular to the central axis of the injector. The first level is positioned away from the second level by the distance A.

Die erste Ebene und die zweite Ebene sind dabei derart definiert, dass alle Mittelpunkte der ersten Spritzlöcher am Eintrittsort der ersten Spritzlöcher in der ersten Ebene liegen und alle Mittelpunkte der zweiten Spritzlöcher am Eintrittsort der zweiten Spritzlöcher in der zweiten Ebene liegen.The first plane and the second plane are defined in such a way that all centers of the first injection holes are at the entry location of the first injection holes in the first plane and all centers of the second injection holes are at the entry location of the second injection holes in the second plane.

Vorzugsweise ist der erste Dichtsitz ein sich verjüngender Dichtsitz, insbesondere ein konischer Dichtsitz.Preferably, the first sealing seat is a tapered sealing seat, in particular a conical sealing seat.

Weiter bevorzugt ist der Injektor ein nach innen öffnender Injektor. D.h., das Schließelement des Injektors wird in Richtung des Injektorinneren zurückgezogen, um die Spritzlöcher für die Einspritzung von Kraftstoff freizugeben. More preferably, the injector is an inwardly opening injector. That is, the closing member of the injector is retreated toward the injector interior to release the injection ports for the injection of fuel.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Injektor.Furthermore, the present invention relates to an internal combustion engine with an injector according to the invention.

Bevorzugt umfasst die Brennkraftmaschine eine Zündkerze. Weiter bevorzugt sind die Spritzlöcher der ersten Spritzlochanordnung derart angeordnet, dass wenigstens ein Spraykegel der Spritzlöcher der ersten Spritzlochanordnung in Richtung zur Zündkerze oder direkt auf die Zündkerze gerichtet ist.Preferably, the internal combustion engine comprises a spark plug. More preferably, the spray holes of the first spray hole arrangement are arranged such that at least one spray cone of the injection holes of the first spray hole arrangement is directed towards the spark plug or directly to the spark plug.

Vorzugsweise ist der Injektor und/oder die Zündkerze zentral zwischen Einlass- und Auslassventilen im Zylinderkopf angeordnet. Bevorzugt ist eine Mittelachse des Injektors parallel, vorzugsweise identisch, mit einer Mittelachse des Zylinders im Brennraum.Preferably, the injector and / or the spark plug is arranged centrally between intake and exhaust valves in the cylinder head. Preferably, a central axis of the injector is parallel, preferably identical, with a central axis of the cylinder in the combustion chamber.

Weiter bevorzugt umfasst die Brennkraftmaschine ferner eine Steuereinheit, welche eingerichtet ist, bei einer Teillastanforderung der Brennkraftmaschine nur die erste Spritzlochanordnung zu öffnen und bei einer Lastanforderung größer als die Teillastanforderung, insbesondere einer Volllastanforderung, der Brennkraftmaschine sowohl die erste als auch die zweite Spritzlochanordnung zu öffnen. Hierdurch kann eine optimierte Einspritzung sowohl für Teillast als auch für Volllast erreicht werden. Es sei angemerkt, dass erfindungsgemäß unter Teillast eine Lastanforderung in einem Bereich von kleiner gleich 70% der Maximallast der Brennkraftmaschine verstanden wird. Volllast ist demnach ein Bereich größer als 70% der Lastanforderung.Further preferably, the internal combustion engine further comprises a control unit which is configured to open at a partial load request of the internal combustion engine only the first spray hole arrangement and at a load request greater than the partial load request, in particular a full load request, the internal combustion engine to open both the first and the second spray hole arrangement. As a result, an optimized injection can be achieved both for partial load and for full load. It should be noted that according to the invention under partial load a load requirement in a range of less than or equal to 70% of the maximum load of the internal combustion engine is understood. Full load is therefore an area greater than 70% of the load requirement.

Weiter bevorzugt ist die Steuereinheit der Brennkraftmaschine derart eingerichtet, bei einem Luftverhältnis von Ä = 1 eine Einspritzung sowohl im Teillastbetrieb als auch im Volllastbetrieb kurz nach einem Ladungswechsel-Oberer-Totpunkt (LOT) durchzuführen. Die Einspritzung erfolgt vorzugsweise unter einem hohen Druck von größer als 2000 × 105 Pa. Somit bleibt mehr Zeit für eine Gemischbildung und der hohe Systemdruck wirkt sich zusätzlich positiv auf die Gemischbildung aus.More preferably, the control unit of the internal combustion engine is set up to carry out an injection at an air ratio of λ = 1, both in partial load operation and in full load operation shortly after a charge change upper dead center (LOT). The injection is preferably carried out under a high pressure of greater than 2000 × 10 5 Pa. This leaves more time for mixture formation and the high system pressure also has a positive effect on mixture formation.

Weiter bevorzugt ist die Steuereinheit eingerichtet, verschiedene Mager-Brennverfahren auszuführen. Dazu zählen u.a. die homogene Kompressionszündung (HCCI Homogeneous Charge Compression Ignition, mit und ohne Zündungsunterstützung), Schichtbrennverfahren als auch homogene Magerbrennverfahren, die durch eine Einspritzung einer Kleinstmenge im Kompressionshub charakterisiert sind. Das Mager-Brennverfahren kann hierbei mit Selbstzündung oder alternativ auch mit Zündungsunterstützung ausgeführt werden. Das Luftverhältnis Ä ist dabei vorzugsweise sehr viel größer als 1. Zum Beispiel beim HCCI-Brennverfahren kann ein homogenes Gemisch infolge einer sehr hohen Verdichtung gleichzeitig im gesamten Brennraum verbrennen. Hierbei kann entweder eine Selbstzündung des homogenen Gemischs erfolgen oder alternativ auch eine Fremdzündung mit einer Zündkerze. Vorzugsweise wird das HCCI-Brennverfahren im Teillastbereich dabei mit Selbstzündung realisiert und in einem Lastbereich größer als der Teillastbereich bis zur absoluten Volllast mit Fremdzündung.More preferably, the control unit is configured to carry out various lean combustion processes. These include u.a. homogeneous compression ignition (HCCI Homogeneous Charge Compression Ignition, with and without ignition assist), stratified combustion as well as homogeneous lean burn processes, which are characterized by injection of a minimum amount in the compression stroke. The lean burn process can be carried out here with auto-ignition or alternatively with ignition assistance. The air ratio Ä is preferably much greater than 1. For example, in the HCCI combustion process, a homogeneous mixture due to a very high compression burn at the same time in the entire combustion chamber. This can be done either a self-ignition of the homogeneous mixture or alternatively, a spark ignition with a spark plug. Preferably, the HCCI combustion process is realized in the partial load range with auto-ignition and in a load range greater than the partial load range to the absolute full load with spark ignition.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinheit der Brennkraftmaschine derart eingerichtet, um eine Voreinspritzung und wahlweise eine oder mehrere Haupteinspritzungen sowohl in Teillast als auch in Volllast auszuführen. Hierbei wird bei Teillast vorzugsweise kurz nach dem Ladungswechsel-Oberen-Totpunkt (LOT) eine Voreinspritzung ausgeführt und kurz vor einem Zünd-Oberen-Totpunkt (ZOT) eine oder mehrere Haupteinspritzung(en) ausgeführt. Bei Volllast wird vorzugsweise kurz nach dem Ladungswechsel-Oberer-Totpunkt (LOT) eine Einspritzung über die erste und zweite Spritzlochanordnung ausgeführt und kurz vor dem Zünd-Oberer-Totpunkt (ZOT) eine oder mehrere zusätzliche zündungsunterstützende Einspritzung(en) nur über die erste Spritzlochanordnung.According to a further preferred embodiment, the control unit of the internal combustion engine is configured to carry out a pilot injection and optionally one or more main injections both in partial load and in full load. In this case, a partial injection is preferably carried out shortly after the charge cycle top dead center (LOT), a pilot injection and executed shortly before an ignition top dead center (ZOT) one or more main injection (s). At full load is preferably shortly after the top charge top dead center (LOT) injection via the first and second spray hole arrangement executed and shortly before the ignition top dead center (ZOT) one or more additional ignition assisting injection (s) only via the first spray hole arrangement ,

Besonders bevorzugt erfolgt eine Mehrfacheinspritzung im Saughub und/oder im Kompressionshub.Particularly preferably, a multiple injection takes place in the suction stroke and / or in the compression stroke.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen Injektors in einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Otto-Brennkraftmaschine. Vorzugsweise weist die Brennkraftmaschine dabei Einspritzdrücke von 200 bis 2000 × 105 Pa, insbesondere 300 bis 350 × 105 Pa, auf.Furthermore, the present invention relates to the use of the injector according to the invention in an internal combustion engine, in particular an Otto internal combustion engine. In this case, the internal combustion engine preferably has injection pressures of 200 to 2000 × 10 5 Pa, in particular 300 to 350 × 10 5 Pa.

Figurenlistelist of figures

Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:Hereinafter, embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawing is:

  • 1 eine schematische Schnittansicht eines Injektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Detailvergrößerung, 1 a schematic sectional view of an injector according to a first embodiment of the invention with an enlarged detail,
  • 2 eine schematische Schnittansicht einer Brennkraftmaschine mit dem Injektor von 1, 2 a schematic sectional view of an internal combustion engine with the injector of 1 .
  • 3 eine schematische Teilschnittansicht der Brennkraftmaschine von 2, wobei ausschließlich eine erste Spritzlochanordnung freigegeben ist, 3 a schematic partial sectional view of the internal combustion engine of 2 , wherein only a first spray hole arrangement is released,
  • 4 eine Draufsicht auf das Spraybild des Injektors von 3 bei ausschließlich geöffneter erster Spritzlochanordnung, 4 a plan view of the spray image of the injector of 3 with only opened first spray hole arrangement,
  • 5 eine Teilschnittansicht des Injektors von 2 mit geöffneter erster und zweiter Spritzlochanordnung, 5 a partial sectional view of the injector of 2 with open first and second spray hole arrangement,
  • 6 eine Draufsicht des Spraybilds des Injektors von 5 bei geöffneter erster und zweiter Spritzlochanordnung, 6 a top view of the spray image of the injector of 5 with open first and second spray hole arrangement,
  • 7 eine schematische Darstellung der Position der Spraykeulen im Brennraum in einem Abstand von 30 mm von einer äußersten Injektorspitze entsprechend der Linie VII-VII von 2, 7 a schematic representation of the position of the spray lobes in the combustion chamber at a distance of 30 mm from an outermost Injektorspitze according to the line VII-VII of 2 .
  • 8 ein schematisches Diagramm, welches ein Brennverfahren der Brennkraftmaschine von 2 bei Teillast mit der eingespritzten Kraftstoffmenge M über einem Kurbelwinkel K mit Fremdzündung zeigt, 8th a schematic diagram showing a combustion method of the internal combustion engine of 2 at partial load with the injected fuel quantity M over a crank angle K with spark ignition,
  • 9 ein schematisches Diagramm, welches ein Brennverfahren der Brennkraftmaschine von 2 bei Volllast mit der eingespritzten Kraftstoffmenge M über einem Kurbelwinkel K mit Fremdzündung zeigt, 9 a schematic diagram showing a combustion method of the internal combustion engine of 2 at full load with the injected fuel quantity M over a crank angle K with spark ignition,
  • 10 eine schematisches Diagramm, welches ein HCCI-Brennverfahren bei Teillast zeigt, 10 a schematic diagram showing a HCCI combustion method at partial load,
  • 11 eine schematisches Diagramm, welches ein HCCI-Brennverfahren bei Volllast zeigt, 11 a schematic diagram showing a HCCI combustion process at full load,
  • 12 eine schematisches Diagramm, welches ein HCCI-Brennverfahren bei Teillast gemäß 10 mit zusätzlicher Kompressionshubeinspritzung und Fremdzündung zeigt, 12 a schematic diagram showing an HCCI combustion method at partial load according to 10 with additional compression stroke injection and spark ignition,
  • 13 eine schematisches Diagramm, welches ein HCCI-Brennverfahren der Brennkraftmaschine gemäß 11 mit zusätzlicher Kompressionshubeinspritzung und Fremdzündung zeigt, 13 a schematic diagram showing an HCCI combustion method of the internal combustion engine according to 11 with additional compression stroke injection and spark ignition,
  • 14 ein schematisches Diagramm, welches ein Brennverfahren mit Voreinspritzung und Haupteinspritzung bei Teillast mit Selbstzündung zeigt, und 14 a schematic diagram showing a combustion method with pre-injection and main injection at partial load with auto-ignition, and
  • 15 ein schematisches Diagramm, welches ein Brennverfahren mit Voreinspritzung und Haupteinspritzung bei Volllast mit Selbstzündung zeigt. 15 a schematic diagram showing a combustion method with pre-injection and main injection at full load with auto-ignition.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 9 ein Injektor 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Wie aus 1 und der Detailvergrößerung von 1 ersichtlich ist, umfasst der Injektor 1 ein einteiliges Schließelement 2, welches in Form einer Nadel vorgesehen ist.The following is with reference to the 1 to 9 an injector 1 according to a first preferred embodiment of the invention described in detail. How out 1 and the detail enlargement of 1 can be seen, includes the injector 1 a one-piece closure element 2 , which is provided in the form of a needle.

Der Injektor 1 umfasst ferner einen Ventilkörper 3, wobei zwischen dem einteiligen Schließelement 2 und dem Ventilkörper 3 ein erster Dichtsitz 4 und ein zweiter Dichtsitz 5 ausgebildet ist. Wie aus 1 ersichtlich ist, sind der erste und zweite Dichtsitz 4, 5 in Axialrichtung X-X des Injektors um einen Abstand beabstandet.The injector 1 further comprises a valve body 3 , wherein between the one-piece closing element 2 and the valve body 3 a first sealing seat 4 and a second sealing seat 5 is trained. How out 1 can be seen, are the first and second sealing seat 4 . 5 in the axial direction XX of the injector spaced by a distance.

Der erste Dichtsitz 4 ist ein konischer Dichtsitz zwischen Schließelement und Ventilkörper und der zweite Dichtsitz 5 ist ein zylindrischer Dichtsitz zwischen Schließelement und Ventilkörper.The first sealing seat 4 is a conical sealing seat between closing element and valve body and the second sealing seat 5 is a cylindrical sealing seat between closing element and valve body.

Der Injektor 1 umfasst ferner eine erste Spritzlochanordnung 101 mit ersten Spritzlöchern 31 und eine zweite Spritzlochanordnung 102 mit zweiten Spritzlöchern 32. In den 1 und 2 sind schematisch jeweils nur ein Spritzloch der beiden Spritzlochanordnungen 101, 102 eingezeichnet. Wie im Detail jedoch aus den 3 und 4 sowie 5 und 6 ersichtlich ist, umfasst die erste Spritzlochanordnung 101 dieses Ausführungsbeispiels fünf Spritzlöcher 31, wobei wie in 4 gezeigt, fünf Spraykeulen 11, 12, 13, 14, 15 erzeugt werden. Durch die Spritzlöcher 32 der zweiten Spritzlochanordnung 102 werden, wie in den 5 und 6 dargestellt, fünf weitere Spraykeulen 21, 22, 23, 24, 25 erzeugt. Somit ist die Anzahl der Spritzlöcher der ersten und zweiten Spritzlochanordnung gleich.The injector 1 further includes a first spray hole arrangement 101 with first spray holes 31 and a second spray hole arrangement 102 with second spray holes 32 , In the 1 and 2 are schematically only one injection hole of the two spray hole arrangements 101 . 102 located. As in detail, however, from the 3 and 4 5 and 6, includes the first spray hole arrangement 101 this embodiment five spray holes 31 , where as in 4 shown, five spray clubs 11 . 12 . 13 . 14 . 15 be generated. Through the spray holes 32 the second injection hole arrangement 102 be like in the 5 and 6 shown, five more spray lobes 21 . 22 . 23 . 24 . 25 generated. Thus, the number of injection holes of the first and second spray hole arrangement is the same.

Wie aus 1 ersichtlich ist, sind die Spritzlöcher 31 der ersten Spritzlochanordnung 101 in einer ersten Ebene E1 angeordnet. Die Spritzlöcher 32 der zweiten Spritzlochanordnung 102 sind in einer zweiten Ebene E2 angeordnet. Wie aus 1 ersichtlich ist, ist die erste Spritzlochanordnung 101 dabei um den Abstand A von der zweiten Spritzlochanordnung 102 in Richtung der Mittelachse X-X des Injektors beabstandet. Die erste und zweite Ebene E1 und E2 liegen dabei jeweils in Mittelpunkten der ersten bzw. zweiten Spritzlöcher an einer Innenseite des Ventilkörpers 3.How out 1 it can be seen, are the injection holes 31 the first injection hole arrangement 101 in a first level E1 arranged. The spray holes 32 the second injection hole arrangement 102 are in a second level E2 arranged. How out 1 it can be seen, is the first spray hole arrangement 101 thereby by the distance A from the second spray hole arrangement 102 in the direction of the central axis XX spaced apart from the injector. The first and second levels E1 and E2 lie in each case in centers of the first and second injection holes on an inner side of the valve body 3 ,

Wie weiter aus den 4 und 6 ersichtlich ist, sind die Spritzrichtungen der Spritzlöcher der ersten und zweiten Spritzlochanordnung 101 und 102 in Umfangsrichtung jeweils verschieden. Hierdurch ergeben sich nur teilweise Überlappungen der Spraykeulen 11, 12, 13, 14, 15 der ersten Spritzlochanordnung sowie der Spraykeulen 21, 22, 23, 24, 25 der zweiten Spritzlochanordnung 102 bei Draufsicht auf das Spraybild.How further from the 4 and 6 it can be seen, the injection directions of the injection holes of the first and second spray hole arrangement 101 and 102 each different in the circumferential direction. This results in only partial overlaps of the spray lobes 11 . 12 . 13 . 14 . 15 the first spray hole arrangement and the spray lobes 21 . 22 . 23 . 24 . 25 the second injection hole arrangement 102 in top view of the spray image.

Wie weiter aus der Vergrößerung von 1 ersichtlich ist, weist der zweite Dichtsitz 5 in Richtung der Mittelachse X-X eine axiale Länge L auf. Weiterhin ist der zweite Dichtsitz 5 als zylindrische Dichtfläche in Richtung der Mittelachse X-X vorgesehen, so dass bei einem Öffnen des Schließelements 2 das Schließelement sofort vom ersten Dichtsitz 4, welcher als sich verjüngender, insbesondere konischer Dichtsitz ausgebildet ist, abhebt, jedoch zuerst noch am zylindrischen zweiten Dichtsitz 5 verbleibt und dort abdichtet. Hierbei wirkt der zylindrische zweite Dichtsitz 5 als zylindrische Führung für das einteilige Schließelement 2. Dabei ist der zweite Dichtsitz 5 nicht vollständig dicht, sondern eine gewisse Leckage tritt am zylindrischen Innenumfang des Ventilkörpers 3 auf, so dass der zweite Dichtsitz 5 eine Art variabler Drosselsitz ist.As further from the enlargement of 1 can be seen, the second sealing seat 5 in the direction of the central axis XX an axial length L on. Furthermore, the second sealing seat 5 as a cylindrical sealing surface in the direction of the central axis XX provided so that when opening the closing element 2 the closing element immediately from the first sealing seat 4 . which is designed as a tapered, in particular conical sealing seat lifts, but first still on the cylindrical second sealing seat 5 remains and seals there. Here, the cylindrical second sealing seat acts 5 as a cylindrical guide for the one-piece closing element 2 , Here is the second sealing seat 5 not completely tight, but some leakage occurs on the cylindrical inner circumference of the valve body 3 on, leaving the second sealing seat 5 is a kind of variable throttle seat.

Hierdurch wird der Strömungsweg für den Kraftstoff zuerst nur zur ersten Spritzlochanordnung 101 mit den ersten Spritzlöchern 31 freigegeben. Erst nach Zurücklegen eines vorbestimmten Weges des Schließelements wird der zweite Dichtsitz 5 vollständig freigegeben und Kraftstoff strömt auch durch die Spritzlöcher 32 der zweiten Spritzlochanordnung 102. Erst dann ergibt sich das in 6 gezeigte sternförmige Spraybild mit allen Spraykeulen der ersten und zweiten Spritzlochanordnung. Solange noch eine Abdichtung am zweiten Dichtsitz 5 erfolgt, ergibt sich das in 4 gezeigte Spraybild nur mit den Spraykeulen 11, 12, 13, 14, 15, da nur Kraftstoff durch die Spritzlöcher 31 der ersten Spritzlochanordnung 101 in den Brennraum 9 eingespritzt wird. Die Freigabe der zweiten Spritzlöcher 32 kann dabei über Wahl einer axialen Länge der Spitze des zum Dichtsitz 5 komplementären zylindrischen Endbereichs des Schließelements 2 eingestellt werden.As a result, the flow path for the fuel at first only for the first spray hole arrangement 101 with the first spray holes 31 Approved. Only after covering a predetermined path of the closing element is the second sealing seat 5 fully released and fuel also flows through the spray holes 32 the second injection hole arrangement 102 , Only then does this result in 6 shown star-shaped spray pattern with all spray lobes of the first and second spray hole arrangement. As long as a seal on the second sealing seat 5 takes place, this results in 4 Spray picture shown only with the spray lobes 11 . 12 . 13 . 14 . 15 because only fuel through the spray holes 31 the first injection hole arrangement 101 in the combustion chamber 9 is injected. The release of the second spray holes 32 can choose about an axial length of the tip of the sealing seat 5 complementary cylindrical end portion of the closing element 2 be set.

Wie aus 2 ersichtlich ist, ist der Injektor 1 an der Brennkraftmaschine 100 direkt an einen Brennraum 9 angeordnet. Ferner sind schematisch ein Kolben 7 und ein Zylinder 8 sowie ein Einlassventil 35 und ein Auslassventil 36 dargestellt.How out 2 is apparent, is the injector 1 on the internal combustion engine 100 directly to a combustion chamber 9 arranged. Furthermore, schematically are a piston 7 and a cylinder 8th and an inlet valve 35 and an exhaust valve 36 shown.

Hierbei weist der Injektor 1 eine zentrale Einbaulage auf, bei der die Mittelachse X-X des Injektors parallel, bevorzugt auch identisch, mit einer Mittelachse Y-Y des Zylinders ist.Here, the injector points 1 a central mounting position, in which the central axis XX of the injector in parallel, preferably also identical, with a central axis YY of the cylinder is.

Wie weiter aus 2 ersichtlich ist, umfasst die Brennkraftmaschine 100 eine Zündeinrichtung in Form einer Zündkerze 6. Die Zündkerze 6 ist benachbart zum Injektor 1 angeordnet. Wie aus 2 und insbesondere auch aus 4 ersichtlich ist, ist die Zündkerze 6 dabei derart angeordnet, dass bei einer Einspritzung durch die Spritzlöcher 31 der ersten Spritzlochanordnung 101 die beiden erzeugten Spraykeulen 11, 12 in Richtung zur Zündkerze 6 gerichtet sind. Wie weiter aus 4 ersichtlich ist, ist dabei ein Winkel a, in welchem die Spraykeulen sich aufweiten, kleiner als 90°. Dabei ist die Zündkerze 6 genau zwischen den beiden Spraykeulen 11, 12 angeordnet. Hierdurch wird in der unmittelbaren Umgebung der Zündkerze 6 ein zündfähiges Gemisch erreicht, welches durch die Zündkerze 6 entflammbar ist, bzw. ein Gemisch, das die Zündmechanismen unterstützt.How farther 2 can be seen, includes the internal combustion engine 100 an ignition device in the form of a spark plug 6 , The spark plug 6 is adjacent to the injector 1 arranged. How out 2 and especially from 4 it can be seen, is the spark plug 6 arranged such that when injected through the injection holes 31 the first injection hole arrangement 101 the two generated spray lobes 11 . 12 towards the spark plug 6 are directed. How farther 4 it can be seen, is an angle a, in which the spray lobes expand, smaller than 90 °. Here is the spark plug 6 exactly between the two spray lobes 11 . 12 arranged. This will in the immediate vicinity of the spark plug 6 reaches an ignitable mixture, which passes through the spark plug 6 is flammable, or a mixture that supports the ignition mechanisms.

Zur besseren Veranschaulichung der Spritzlochanordnungen sind die Schnitte in den 3 und 5 entlang den Linien D-D bzw. E-E, wie in 3 und 6 angedeutet, ausgeführt.For better illustration of the spray hole arrangements, the cuts in the 3 and 5 along the lines DD respectively. EE , as in 3 and 6 indicated, executed.

Durch die Ausbildung der ersten und zweiten Spritzlochanordnung 101 und 102 mit jeweils einer Vielzahl von Spritzlöchern ist es somit möglich, dass die erste Spritzlochanordnung 101 für einen Teillastbereich der Brennkraftmaschine ausgelegt wird und die zweite Spritzlochanordnung 102 für einen Volllastbereich der Brennkraftmaschine ausgelegt wird. Im Teillastbetrieb wir somit das Schließelement 2 nur so weit geöffnet, dass Kraftstoff, wie in 3 und 4 gezeigt, nur durch die erste Spritzlochanordnung ausströmen kann und ein Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine möglich ist. Im Volllastbetrieb wird das Schließelement 2 dann vollständig geöffnet, so dass, wie in den 5 und 6 gezeigt, eine Einspritzung von Kraftstoff sowohl über die erste als auch die zweite Spritzlochanordnung 101 und 102 erfolgt.By the formation of the first and second spray hole arrangement 101 and 102 each with a plurality of spray holes, it is thus possible that the first spray hole arrangement 101 is designed for a partial load range of the internal combustion engine and the second spray hole arrangement 102 is designed for a full load range of the internal combustion engine. In part load operation, we thus the closing element 2 open only so far that fuel, as in 3 and 4 shown, can flow only through the first spray hole arrangement and a partial load operation of the internal combustion engine is possible. In full load operation, the closing element 2 then fully open, so that, as in the 5 and 6 shown an injection of fuel through both the first and the second spray hole arrangement 101 and 102 he follows.

Wie in 7 gezeigt, ist die Position der Spraykeulen 11, 12, 13, 14, 15 der ersten Spritzlochanordnung in einem Abstand von 30 mm von einer äußersten Injektorspitze 30 im Brennraum 9 dabei derart, dass diese Spraykeulen 11, 12, 13, 14, 15 radial immer weiter entfernt von einer Mittelachse X-X des Injektors liegen als die Spraykeulen 21, 22, 23, 24, 25 der zweiten Spritzlochanordnung 102. 7 ist hierbei ein Schnitt durch den Brennraum bei Volllast, bei dem Kraftstoff sowohl über die erste als auch die zweite Spritzlochanordnung eingespritzt wird.As in 7 shown is the position of the spray lobes 11 . 12 . 13 . 14 . 15 the first spray hole arrangement at a distance of 30 mm from an outermost injector tip 30 in the combustion chamber 9 in such a way that these spray lobes 11 . 12 . 13 . 14 . 15 radially farther away from a central axis XX of the injector are the spray lobes 21 . 22 . 23 . 24 . 25 the second injection hole arrangement 102 , 7 Here is a section through the combustion chamber at full load, in which fuel is injected via both the first and the second spray hole arrangement.

Somit ergeben sich durch die Anordnung der Spritzlöcher zwei unabhängige Spritzlochkreise für die erste und zweite Spritzlochanordnung. Insbesondere kann auch verhindert werden, dass einzelne Spraykeulen auch bei Volllast, d.h. bei vollständig geöffnetem Injektor, interagieren.Thus, the arrangement of the spray holes two independent injection hole circles for the first and second spray hole arrangement. In particular, it can also be prevented that individual spray lobes are also at full load, i. with the injector fully open, interact.

Ein Durchfluss durch die Spritzlöcher 31 der ersten Spritzlochanordnung 101 liegt dabei in einem Bereich von 30% bis 40% eines maximal möglichen Durchflusses. D.h. durch die Spritzlöcher 32 der zweiten Spritzlochanordnung 102 strömen dann entsprechend 60% bis 70% des Kraftstoffs, wenn Volllastbedingungen herrschen.A flow through the spray holes 31 the first injection hole arrangement 101 lies in a range of 30% to 40% of a maximum possible flow. That is through the spray holes 32 the second injection hole arrangement 102 then 60% to 70% of the fuel will flow accordingly when full load conditions prevail.

Somit kann in Lastabhängigkeit eine Steuereinheit die Brennkraftmaschine derart steuern, dass entweder nur die erste Spritzlochanordnung 101 bei Teillast freigegeben wird oder beide Spritzlochanordnungen 101, 102 bei sehr hohen Lasten bzw. Volllast zusammen freigegeben werden. Weiterhin sind zwei Spritzlöcher der ersten Spritzlochanordnung 101 derart ausgebildet, dass ihre Spraykeulen 11, 12 in Richtung zur Zündkerze 6 ausgerichtet sind. Dadurch kann ein sicheres Entflammen des Gemischs im Brennraum 9 ermöglicht werden. Ferner können die beiden Spritzlöcher, welche die Spraykeulen 11 und 12 erzeugen, als sog. Zünd-Spritzlöcher ausgelegt sein und exakt auf die Zündfähigkeit ausgelegt werden. Somit können die Entflammungsbedingungen deutlich verbessert werden und eine initiale Flammenausbreitung kann gezielt gesteuert werden. Darüber hinaus ergibt sich die Möglichkeit, den Einspritzvorgang derart zu gestalten, so dass die Verbrennung positiv beeinflusst wird und somit der Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verbessert werden kann. Dies ist sowohl bei Teillast als auch bei Volllast der Fall.Thus, in load dependency, a control unit may control the engine so that either only the first spray hole arrangement 101 is released at part load or both Spritzlochanordnungen 101 . 102 be released together at very high loads or full load. Furthermore, two injection holes of the first spray hole arrangement 101 designed such that their spray lobes 11 . 12 towards the spark plug 6 are aligned. This can ensure a safe ignition of the Mixture in the combustion chamber 9 be enabled. Furthermore, the two spray holes, which the spray lobes 11 and 12 generate, be designed as so-called Zünd-injection holes and are designed precisely to the ignitability. Thus, the flaming conditions can be significantly improved and an initial flame propagation can be controlled selectively. In addition, there is the possibility to make the injection process such that the combustion is positively influenced and thus the efficiency of the internal combustion engine can be improved. This is the case both at partial load and at full load.

Somit kann die vorliegende Erfindung das Problem lösen, dass ein Kompromiss hinsichtlich der Strahlauslegung des Injektors entweder zugunsten der Teillast oder zugunsten der Volllast notwendig ist. Durch die Möglichkeit der zweistufigen Einspritzung kann eine Spritzlochreihe für Teillasten und eine Spritzlochreihe für hohe Lasten bzw. Volllast ausgelegt werden.Thus, the present invention can solve the problem that a compromise is required on the jet design of the injector either in favor of the partial load or in favor of the full load. Due to the possibility of two-stage injection, a spray hole series for partial loads and a spray hole series for high loads or full load can be designed.

Durch die mögliche gestufte Einspritzung von Kraftstoff können nun unterschiedliche Brennverfahren mittels des erfindungsgemäßen Injektors realisiert werden.By the possible stepped injection of fuel, different combustion methods can now be realized by means of the injector according to the invention.

8 zeigt beispielhaft ein Diagramm, welches die eingespritzte Kraftstoffmenge M über dem Kurbelwinkel K darstellt. In 8 bedeutet dabei die Abkürzung OT „Oberer Totpunkt“, wobei in 8 unterschieden wird in den LOT (Ladungswechsel-Oberer-Totpunkt) und den ZOT (Zünd-Oberer-Totpunkt). UT bedeutet „Unterer Totpunkt“. 8th shows an example of a diagram representing the injected amount of fuel M over the crank angle K. In 8th means the abbreviation OT "top dead center", where in 8th A distinction is made between the LOT (charge change upper dead center) and the ZOT (ignition upper dead center). UT means "bottom dead center".

8 zeigt hierbei einen Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine. Zur Verdeutlichung ist in 8 ein Spraybild S1 eingezeichnet, bei welchem nur die erste Spritzlochanordnung 101 geöffnet ist. Hierdurch ergeben sich die fünf Spraykegel 11, 12, 13, 14, 15. Ein Luftverhältnis λ ist gleich 1 gewählt. Der zweite Dichtsitz 5 des Injektors 1 ist hierbei noch geschlossen. Hierbei wird eine erste Kraftstoffmenge M1 kurz nach dem Ladungswechsel-Oberen-Totpunkt (LOT) eingespritzt. Das Gemisch wird dann mittels Fremdzündung Z gezündet. 8th in this case shows a partial load operation of the internal combustion engine. For clarification is in 8th a spray picture S1 plotted, in which only the first spray hole arrangement 101 is open. This results in the five spray cone 11 . 12 . 13 . 14 . 15 , An air ratio λ is selected equal to 1. The second sealing seat 5 of the injector 1 this is still closed. This is a first amount of fuel M1 injected shortly after the charge cycle top dead center (LOT). The mixture is then flashed Z ignited.

In einem bevorzugten weiteren Verfahren basierend auf 8 und 9 ist es auch denkbar, dass bei Teillast oder hoher Last bzw. Volllast der Kraftstoff auch zusätzlich oder ausschließlich im Kompressionshub eingespritzt wird (s. M1* und M1*'). Hier kann auch jeweils eine Mehrfacheinspritzung realisiert werden.In a preferred further method based on 8th and 9 It is also conceivable that at partial load or high load or full load, the fuel is injected additionally or exclusively in the compression stroke (see M1 * and M1 * '). Here also a multiple injection can be realized in each case.

Im Unterschied dazu ist bei dem in 9 gezeigten Diagramm eine Volllasteinspritzung dargestellt, bei der Kraftstoff sowohl über die erste als auch die zweite Spritzlochanordnung 101 und 102 eingespritzt wird. Hierdurch ergibt sich eine deutlich größere Kraftstoffmenge M1, welche kurz nach dem Ladungswechsel-Oberen-Totpunkt (LOT) eingespritzt wird. Eine Fremdzündung Z erfolgt kurz vor dem Zünd-Oberen-Totpunkt (ZOT).In contrast, in the case of 9 a full load injection shown in the diagram shown in the fuel both via the first and the second spray hole arrangement 101 and 102 is injected. This results in a significantly larger amount of fuel M1 , which is injected shortly after the charge cycle top dead center (LOT). A spark ignition Z occurs shortly before the ignition top dead center (ZOT).

Die 10 bis 15 beschreiben den Einsatz der Vorrichtung in verschiedenen Magerbrennverfahren.The 10 to 15 describe the use of the device in various lean burn processes.

Die 10 und 11 zeigen ein bevorzugtes HCCI-Brennverfahren mit dem erfindungsgemäßen Injektor. Für ein HCCI-Brennverfahren ist der Injektor besonders bevorzugt geeignet, da hierdurch eine sehr gute Homogenisierung aufgrund der spezifischen Auslegung realisierbar ist. 10 zeigt hierbei den Teillastbetrieb, bei dem nur die erste Spritzlochanordnung 101 geöffnet ist und 11 den Volllastbetrieb, bei dem die erste und zweite Spritzlochanordnung 101 und 102 geöffnet sind. Durch einen Einspritzdruck von bis zu 2000 × 105 Pa kann der Kraftstoff in besonders kurzer Zeit eingespritzt werden. Alternativ, wie in den 10 und 11 durch den in Klammern gesetzten Zündpfeil angedeutet, kann ggf. auch eine Zündkerze vorgesehen sein und eine Zündungsunterstützung kurz vor dem Zünd-Oberer-Totpunkt (ZOT) erfolgen. Da, wie aus den 10 und 11 ersichtlich ist, nur eine Saughubeinspritzung erfolgt, bleibt deutlich mehr Zeit für eine homogene Gemischbildung im Brennraum mit entsprechenden Vorteilen hinsichtlich Verbrennung, Verbrauch und Abgasemissionen.The 10 and 11 show a preferred HCCI combustion process with the injector according to the invention. For an HCCI combustion method, the injector is particularly preferably suitable, since this is a very good homogenization due to the specific design feasible. 10 shows here the part-load operation, in which only the first spray hole arrangement 101 is open and 11 the full load operation, in which the first and second spray hole arrangement 101 and 102 are open. By an injection pressure of up to 2000 × 10 5 Pa, the fuel can be injected in a very short time. Alternatively, as in the 10 and 11 indicated by the parenthesis in the ignition arrow, if necessary, a spark plug may be provided and an ignition assistance shortly before the ignition top dead center (ZOT) done. There, how from the 10 and 11 It can be seen, only one suction stroke injection takes place, significantly more time remains for a homogeneous mixture formation in the combustion chamber with corresponding advantages in terms of combustion, consumption and exhaust emissions.

Die Einspritzmuster aus 10 und 11 sind zugleich auch Basis für ein homogenes Magerbrennverfahren, welches durch Fremdzündung eingeleitet und sich durch eine deflagrative Flammenausbreitung/Gemischzusammensetzung auszeichnet. Hierbei ist bevorzugt auch eine Mehrfacheinspritzung M1' möglich.The injection pattern off 10 and 11 At the same time, they are also the basis for a homogeneous lean burn process initiated by spark ignition and characterized by a deflagrative flame spread / mixture composition. In this case, a multiple injection M1 'is preferably also possible.

In den 12 und 13 ist ein alternatives HCCI-Brennverfahren dargestellt. Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel in den 10 und 11 ist hier jedoch zusätzlich noch eine Kompressionshubeinspritzung vorgesehen. 12 zeigt hierbei wieder den Teillastzustand, wobei eine erste Saughubeinspritzung (Spraybild S1) und eine zweite Kompressionshubeinspritzung (Spraybild S2) jeweils nur bei teilweise geöffnetem Injektor erfolgt. Bei Volllast (13) erfolgt eine Saughubeinspritzung bei vollständig geöffnetem Injektor (Spraybild S1 von 13) und eine Kompressionshubeinspritzung (Spraybild S2 von 13) nur bei teilweise geöffnetem Injektor, so dass Kraftstoff nur über die erste Spritzlochanordnung 101 eingespritzt wird.In the 12 and 13 an alternative HCCI combustion process is shown. In contrast to the embodiment in the 10 and 11 However, here is additionally provided a compression stroke injection. 12 again shows the partial load condition, with a first intake stroke injection (Spraybild S1 ) and a second compression stroke injection (Spraybild S2 ) takes place only when the injector is partially open. At full load ( 13 ), a suction stroke injection takes place with the injector fully open (spray pattern S1 from 13 ) and a compression stroke injection (Spraybild S2 from 13 ) only with partially opened injector, so that fuel only via the first injection hole arrangement 101 is injected.

Die 14 und 15 zeigen eine weitere Ausführungsform der Erfindung, wobei das HCCI-Brennverfahren lediglich mit Kompressionshubeinspritzung ausgeführt wird. 14 zeigt hierbei den Teillastbetrieb, wobei eine Voreinspritzung (Spraybild S1) mit einer Kraftstoffmenge M1 und eine Haupteinspritzung (Spraybild S2) mit einer Kraftstoffmenge M2 kurz vor dem ZOT vorgenommen wird. Bei Volllastbetrieb (15) erfolgt die Voreinspritzung (Spraybild S1) lediglich über die erste Spritzlochanordnung 101 und die Haupteinspritzung (Spraybild S2) erfolgt bei vollständig geöffnetem Injektor. Hierdurch ergeben sich die dargestellten Kraftstoffmengen M1 und M2. Bei beiden Brennverfahren von 14 und 15 erfolgt eine Selbstzündung.The 14 and 15 show a further embodiment of the invention, wherein the HCCI combustion process with only Compression stroke injection is performed. 14 shows here the part-load operation, with a pilot injection (Spraybild S1 ) with a fuel amount M1 and a main injection (spray picture S2 ) with a fuel amount M2 is made shortly before the ZOT. At full load operation ( 15 ), the pre-injection takes place (Spraybild S1 ) only via the first spray hole arrangement 101 and the main injection (spray picture S2 ) takes place when the injector is fully open. This results in the fuel quantities shown M1 and M2 , In both combustion of 14 and 15 there is a self-ignition.

Zu den 8 bis 15 sei angemerkt, dass hierbei jeweils auch Mehrfach-Einspritzungen möglich sind. Diese sind in den Figuren beispielhaft durch die Bezugszeichen M1' sowie M2' angedeutet. So kann beispielsweise bei dem in den 8 und 9 gezeigten Ausführungsbeispiel nach der ersten Saughubeinspritzung noch eine zweite Saughubeinspritzung M1' ausgeführt werden. Weiterhin kann wie in dem Ausführungsbeispiel in den 12 und 13 gezeigt, auch eine zweifache Kompressionshubeinspritzung M2' erfolgen.To the 8th to 15 It should be noted that in this case also multiple injections are possible. These are exemplified in the figures by the reference numerals M1 ' such as M2 ' indicated. For example, in the in the 8th and 9 shown embodiment after the first intake stroke injection still a second suction stroke injection M1 ' be executed. Furthermore, as in the embodiment in the 12 and 13 also shown a double compression stroke injection M2 ' respectively.

Ferner sei zu allen beschriebenen Ausführungsbeispielen angemerkt, dass Brennverfahren in Verbindung mit dem erfindungsgemäßen Injektor 1 signifikant verbessert werden können. Insbesondere kann bei einer Otto-Brennkraftmaschine auch ein Einspritzdruck bis zu 2000 × 105 Pa verwendet werden.Furthermore, it should be noted in all the described exemplary embodiments that the combustion method is used in conjunction with the injector according to the invention 1 can be significantly improved. In particular, in an Otto internal combustion engine, an injection pressure up to 2000 × 10 5 Pa can be used.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • WO 2006/040283 A1 [0002]WO 2006/040283 A1 [0002]
  • DE 102015223437 [0002]DE 102015223437 [0002]
  • DE 102010063355 A1 [0002]DE 102010063355 A1 [0002]

Claims (14)

Injektor zum Einspritzen von Kraftstoff, insbesondere direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfassend: - ein einteiliges Schließelement (2), - einen Ventilkörper (3), - eine erste Spritzlochanordnung (101) im Ventilkörper (3) mit einer Vielzahl von ersten Spritzlöchern (31), - eine zweite Spritzlochanordnung (102) im Ventilkörper (3) mit wenigstens einem zweiten Spritzloch (32), - wobei die erste Spritzlochanordnung (101) von der zweiten Spritzlochanordnung (102) in Axialrichtung des Injektors um einen vorbestimmten Abstand (A) versetzt ist, - einen ersten Dichtsitz (4) zwischen dem Schließelement (2) und dem Ventilkörper (3), und - einen zweiten Dichtsitz (5) zwischen dem Schließelement (2) und dem Ventilkörper (3), welcher in Axialrichtung des Injektors zwischen der ersten und zweiten Spritzlochanordnung (101, 102) angeordnet ist, - wobei der zweite Dichtsitz (5) in Axialrichtung eine zylindrische Dichtfläche mit einer vorbestimmten Länge (L) aufweist, um im Öffnungsfall des Injektors eine gestufte Einspritzung des Kraftstoffs zu erreichen, und - wobei die erste Spritzlochanordnung (101) gleich viele oder mehr Spritzlöcher als die zweite Spritzlochanordnung (102) aufweist.Injector for injecting fuel, in particular directly into a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising: a one-piece closure element (2), a valve body (3), a first injection-orifice arrangement (101) in the valve body (3) having a plurality of first injection holes (31), a second injection-orifice arrangement (102) in the valve body (3) with at least one second injection hole (32), wherein the first spray-hole arrangement (101) is offset from the second spray-hole arrangement (102) in the axial direction of the injector by a predetermined distance (A), - A first sealing seat (4) between the closing element (2) and the valve body (3), and a second sealing seat (5) between the closing element (2) and the valve body (3), which is arranged in the axial direction of the injector between the first and second injection-orifice arrangement (101, 102), - wherein the second sealing seat (5) in the axial direction has a cylindrical sealing surface with a predetermined length (L) in order to achieve a stepped injection of the fuel in the opening case of the injector, and - Wherein the first spray hole arrangement (101) has the same number of or more spray holes than the second spray hole arrangement (102). Injektor nach Anspruch 1, wobei ein maximaler Durchfluss durch die ersten Spritzlöcher (31) der ersten Spritzlochanordnung (101) in einem Bereich von 30% bis 40% eines Gesamtdurchflusses durch alle Spritzlöcher der ersten und zweiten Spritzlochanordnung (101, 102) beträgt.Injector after Claim 1 wherein a maximum flow rate through the first spray holes (31) of the first spray hole assembly (101) is in a range of 30% to 40% of a total flow through all the spray holes of the first and second spray hole assemblies (101, 102). Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei alle Spraykegel (11, 12, 13, 14, 15), welche durch die erste Spritzlochanordnung (101) erzeugt werden, von einer Mittelachse (X-X) des Injektors, insbesondere bis zu einem Abstand von mindestens 30 mm von einer Injektorspitze, weiter entfernt sind als die durch die zweite Spritzlochanordnung (102) erzeugten Spraykegel (21, 22, 23, 24, 25).Injector according to one of the preceding claims, wherein all spray cones (11, 12, 13, 14, 15), which are generated by the first injection nozzle arrangement (101), from a central axis (XX) of the injector, in particular up to a distance of at least 30th mm from an injector tip, farther away than the spray cones (21, 22, 23, 24, 25) produced by the second spray-hole arrangement (102). Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein Spritzloch (31) der ersten Spritzlochanordnung (101) derart angeordnet sind, dass eine durch das Spritzloch erzeugte Spraykeule (11, 12) in Richtung zu einer Zündeinrichtung und/oder benachbart zu der Zündeinrichtung gerichtet ist.Injector according to one of the preceding claims, wherein at least one spray hole (31) of the first spray hole arrangement (101) are arranged such that a spray lobe (11, 12) generated by the spray hole is directed towards an ignition device and / or adjacent to the ignition device , Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei eine Spritzrichtung durch die Spritzlöcher der ersten und zweiten Spritzlochanordnungen (101, 102) derart ist, dass die Spritzrichtung aller Spritzlöcher unterschiedlich ist.Injector according to one of the preceding claims, wherein an injection direction through the injection holes of the first and second spray nozzle assemblies (101, 102) is such that the injection direction of all injection holes is different. Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei Spritzlöcher der ersten Spritzlochanordnung (101) in einer ersten Ebene (E1) liegen und Spritzlöcher (32) der zweiten Spritzlochanordnung (102) in einer zweiten Ebene (E2) liegen, wobei die Ebenen (E1, E2) in Axialrichtung (X-X) voneinander einen Abstand (A) beabstandet sind.Injector according to one of the preceding claims, wherein injection holes of the first injection-molding arrangement (101) lie in a first plane (E1) and injection holes (32) of the second injection-molding arrangement (102) lie in a second plane (E2), the planes (E1, E2 ) are spaced from each other in the axial direction (XX) a distance (A). Injektor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Dichtsitz (4) ein sich verjüngender Dichtsitz, insbesondere ein konischer Dichtsitz ist.Injector according to one of the preceding claims, wherein the first sealing seat (4) is a tapered sealing seat, in particular a conical sealing seat. Brennkraftmaschine (100) umfassend einen Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Internal combustion engine (100) comprising an injector (1) according to one of the preceding claims. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, ferner umfassend eine Steuereinheit, welche eingerichtet ist, bei einer Teillastanforderung der Brennkraftmaschine nur die erste Spritzlochanordnung (101) zu öffnen und bei einer Lastanforderung größer als die Teillastanforderung, insbesondere einer Volllastanforderung, die erste und zweite Spritzlochanordnung (101, 102) zu öffnen.Internal combustion engine after Claim 8 , further comprising a control unit, which is configured to open only the first injection nozzle arrangement (101) during a partial load request of the internal combustion engine and to open the first and second injection nozzle arrangements (101, 102) when the load demand is greater than the partial load requirement, in particular a full load requirement. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, ferner umfassend eine Steuereinheit, welche eingerichtet ist, wahlweise bei Teillastanforderung oder Vollastanforderung mehrfach nur die eine oder beide Spritzlochanordnungen während des Saughubs oder Kompressionshubs zu öffnen.Internal combustion engine after Claim 8 further comprising a control unit configured to selectively open only one or both of the spray-hole assemblies during the suction stroke or compression stroke, optionally at partial load request or full-load request. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9 oder 10, umfassend eine Zündeinrichtung (6), wobei der Injektor derart angeordnet ist, dass wenigstens eine Spraykeule (11) eines Spritzloches (31) der ersten Spritzlochanordnung (101) in Richtung auf die Zündeinrichtung oder unmittelbar benachbart zur Zündeinrichtung gerichtet ist.Internal combustion engine after Claim 8 or 9 or 10 comprising an ignition device (6), wherein the injector is arranged such that at least one spray lobe (11) of a spray hole (31) of the first spray hole arrangement (101) is directed towards the ignition device or immediately adjacent to the ignition device. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, gekennzeichnet durch ein homogenes Brennverfahren mit einem Luftverhältnis vom λ ≥ 1, insbesondere λ ≥ 2.Internal combustion engine according to one of Claims 8 to 11 , characterized by a homogeneous combustion method with an air ratio of λ ≥ 1, in particular λ ≥ 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch ein HCCI-Brennverfahren mit Selbstzündung oder mit Zündungsunterstützung.Internal combustion engine after Claim 12 characterized by a HCCI combustion method with auto-ignition or with ignition assistance. Verwendung eines Injektors (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 in einer Otto-Brennkraftmaschine (100).Use of an injector (1) according to one of Claims 1 to 7 in an Otto internal combustion engine (100).
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220389894A1 (en) * 2020-09-30 2022-12-08 Jiangsu University Diesel fuel injector based on hollow spray structure induced by vortex cavitation in nozzle

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006040283A1 (en) 2004-10-14 2006-04-20 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve for internal combustion engines
DE102010063355A1 (en) 2010-12-17 2012-06-21 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve for internal combustion engines
DE102015223437A1 (en) 2015-11-26 2017-06-01 Robert Bosch Gmbh Nozzle assembly for a fuel injector and fuel injector

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006040283A1 (en) 2004-10-14 2006-04-20 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve for internal combustion engines
DE102010063355A1 (en) 2010-12-17 2012-06-21 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve for internal combustion engines
DE102015223437A1 (en) 2015-11-26 2017-06-01 Robert Bosch Gmbh Nozzle assembly for a fuel injector and fuel injector

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220389894A1 (en) * 2020-09-30 2022-12-08 Jiangsu University Diesel fuel injector based on hollow spray structure induced by vortex cavitation in nozzle
US11614061B2 (en) * 2020-09-30 2023-03-28 Jiangsu University Diesel fuel injector based on hollow spray structure induced by vortex cavitation in nozzle

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