DE102018219024A1

DE102018219024A1 - Fluid injector with improved spray geometry

Info

Publication number: DE102018219024A1
Application number: DE102018219024.0A
Authority: DE
Inventors: Tomo Shiozawa
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2018-11-08
Filing date: 2018-11-08
Publication date: 2020-05-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen eines Fluids, insbesondere eines Kraftstoffs, umfassend: eine erste Spritzlochanordnung (5) mit einer Vielzahl von ersten Spritzlöchern (50), wobei wenigstens ein erstes Spritzloch (50) eine Seitenbohrung (51) aufweist, wobei das erste Spritzloch (50) eine Durchgangsöffnung in einem Gehäusebauteil (3) des Injektors ist und von einer Innenseite zu einer Außenseite des Gehäusebauteils (3) führt, und wobei die Seitenbohrung (51) derart in das erste Spritzloch (50) mündet, dass das durch die Seitenbohrung (51) in das erste Spritzloch (50) zugeführte Fluid im ersten Spritzloch (50) eine tangentiale Wandströmung (53) an der Wand des ersten Spritzlochs erzeugt.The invention relates to an injector for injecting a fluid, in particular a fuel, comprising: a first spray hole arrangement (5) with a plurality of first spray holes (50), at least one first spray hole (50) having a side bore (51), the first spray hole (50) is a through opening in a housing component (3) of the injector and leads from an inside to an outside of the housing component (3), and wherein the side bore (51) opens into the first spray hole (50) such that the the side bore (51) into the first spray hole (50) supplied fluid in the first spray hole (50) creates a tangential wall flow (53) on the wall of the first spray hole.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen von Fluid, insbesondere von Kraftstoff, mit einer verbesserten Spraygeometrie sowie eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Injektor.The present invention relates to an injector for injecting fluid, in particular fuel, with an improved spray geometry and an internal combustion engine with such an injector.

Injektoren zum Einspritzen von Fluid sind beispielsweise als Kraftstoffinjektoren aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. In jüngster Zeit gibt es bei Brennkraftmaschinen die Tendenz, einen Einspritzdruck des einzuspritzenden Kraftstoffs zu erhöhen. Untersuchungen haben gezeigt, dass dies insbesondere auch zu einem Einspritzstrahl führen kann, welcher tiefer in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eindringt. Hierdurch kann ein Benetzen von Wandbereichen eines Zylinders oder eines Kolbens auftreten. Dies kann jedoch zu verschlechterten Abgasemissionen der Brennkraftmaschine führen.Injectors for injecting fluid are known, for example, as fuel injectors from the prior art in various configurations. Recently, there has been a tendency in internal combustion engines to increase an injection pressure of the fuel to be injected. Investigations have shown that this can in particular also lead to an injection jet which penetrates deeper into a combustion chamber of the internal combustion engine. This can result in wetting of wall areas of a cylinder or a piston. However, this can lead to deteriorated exhaust gas emissions from the internal combustion engine.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Der erfindungsgemäße Injektor zum Einspritzen eines Fluids mit den Merkmalen des Anspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass auch bei höheren Fluiddrücken, insbesondere größer als 20 MPa, z.B. eine Benetzung von Wandbereichen eines Zylinders und/oder eines Kolbens einer Brennkraftmaschine vermieden werden kann. Weiterhin kann eine einfachere und verbesserte Möglichkeit einer Auslegung von Spritzlöchern entsprechend von Kundenwünschen von Brennkraftmaschinen-Herstellern realisiert werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Injektor eine erste Spritzlochanordnung mit einer Vielzahl von ersten Spritzlöchern aufweist. Wenigstens ein erstes Spritzloch weist dabei eine Seitenbohrung auf. Die Seitenbohrung ist dabei derart angeordnet, dass die Seitenbohrung von einem inneren Fluidraum des Injektors ausgeht und in das erste Spritzloch selbst mündet. Hinsichtlich des Begriffs „Seitenbohrung“ sei angemerkt, dass die Seitenbohrung hier mittels spanabhebenden Verfahren hergestellt werden kann, beispielsweise mittels Bohren, jedoch unter „Seitenbohrung“ auch ein beispielsweise mittels eines Lasers gefertigtes Loch oder ein mittels eines dreidimensional-aufbauenden Verfahrens hergestelltes Loch verstanden wird. Das erste Spritzloch ist dabei als Durchgangsöffnung in einem Gehäusebauteil des Injektors ausgebildet und führt von dem inneren Fluidraum zu einer Außenseite des Gehäusebauteils. Die Seitenbohrung ist dabei derart angeordnet, dass die Seitenbohrung derart in das erste Spritzloch mündet, dass das durch die Seitenbohrung in das erste Spritzloch zugeführte Fluid im ersten Spritzloch eine tangentiale Wandströmung an einer Wand des ersten Spritzlochs erzeugt. Hierdurch bewegt sich das über die Seitenbohrung in das erste Spritzloch zugeführte Fluid entlang der Wand spiralförmig in Richtung zur Austrittsöffnung des ersten Spritzlochs. Dadurch ergibt sich für das aus der Seitenbohrung in das erste Spritzloch austretende Fluid eine spiralförmige Strömung entlang des Wandbereichs des ersten Spritzlochs. Diese spiralförmige Strömung bleibt auch bevorzugt in dem aus der Austrittsöffnung des Spritzlochs austretenden Sprays erhalten, wodurch eine reduzierte Eindringtiefe des Sprays in einen Raum, insbesondere einen Brennraum, erreicht wird. Auch wird hierdurch eine verbesserte Atomisierung des austretenden Fluids erreicht. Somit wird das einzuspritzende Fluid nach dem Ausströmen des Fluids aus der Seitenbohrung in das erste Spritzloch dem einzuspritzenden Fluid ein zusätzlicher spiralförmiger Drall aufgeprägt, welcher sich in einer verbesserten Spraygeometrie und einer Reduzierung der Größe der Spraytröpfchen des erzeugten Sprays niederschlägt. Trotz des Zuführens von Fluid über die Seitenbohrung in das erste Spritzloch bleibt eine Hauptströmung im ersten Spritzloch von einer Eintrittsöffnung zu einer Austrittsöffnung im Wesentlichen enthalten und wird lediglich durch das über die Seitenbohrung zugeführte Fluid drallförmig umgeben. Besonders bevorzugt ist hierbei kein Schnittpunkt zwischen einer Mittelachse des ersten Spritzlochs und einer Mittelachse der Seitenbohrung vorhanden. Somit schneidet die Mittelachse der Seitenbohrung nicht die Mittelachse des ersten Spritzlochs.In contrast, the injector according to the invention for injecting a fluid with the features of claim 1 has the advantage that even at higher fluid pressures, in particular greater than 20 MPa, e.g. wetting of wall areas of a cylinder and / or a piston of an internal combustion engine can be avoided. Furthermore, a simpler and improved possibility of designing spray holes according to customer requirements of internal combustion engine manufacturers can be realized. This is achieved according to the invention in that the injector has a first spray hole arrangement with a multiplicity of first spray holes. At least one first spray hole has a side bore. The side bore is arranged such that the side bore starts from an inner fluid space of the injector and opens into the first spray hole itself. With regard to the term “side hole”, it should be noted that the side hole can be produced here by means of machining processes, for example by drilling, but “side hole” is also understood to mean a hole made, for example, using a laser or a hole made using a three-dimensional construction method. The first spray hole is designed as a through opening in a housing component of the injector and leads from the inner fluid space to an outside of the housing component. The side bore is arranged such that the side bore opens into the first spray hole in such a way that the fluid supplied through the side bore into the first spray hole produces a tangential wall flow on a wall of the first spray hole in the first spray hole. As a result, the fluid fed into the first spray hole via the side bore moves spirally along the wall in the direction of the outlet opening of the first spray hole. This results in a spiral flow along the wall area of the first spray hole for the fluid emerging from the side bore into the first spray hole. This spiral flow is also preferably retained in the spray emerging from the outlet opening of the spray hole, as a result of which a reduced penetration depth of the spray into a room, in particular a combustion chamber, is achieved. This also improves atomization of the emerging fluid. Thus, after the fluid has flowed out of the side bore into the first spray hole, the fluid to be injected is subjected to an additional spiral swirl, which is reflected in an improved spray geometry and a reduction in the size of the spray droplets of the spray produced. Despite the supply of fluid via the side bore into the first spray hole, a main flow remains essentially contained in the first spray hole from an inlet opening to an outlet opening and is only swirled around by the fluid supplied via the side bore. In this case, there is particularly preferably no point of intersection between a central axis of the first spray hole and a central axis of the side bore. Thus, the central axis of the side bore does not intersect the central axis of the first spray hole.

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

Besonders bevorzugt mündet die Seitenbohrung ausgehend von einer Eintrittsöffnung des ersten Spritzlochs in einer ersten Hälfte des ersten Spritzlochs. Besonders bevorzugt mündet die Seitenbohrung dabei im ersten Viertel, ausgehend von der Eintrittsöffnung des ersten Spritzlochs, des ersten Spritzlochs. Dadurch wird sichergestellt, dass ein möglichst langer Weg für das über die Seitenbohrung zugeführte Fluid entlang der Wand des ersten Spritzlochs bis zur Austrittsöffnung verbleibt, so dass eine stabile spiralförmige Strömung an der Wand des ersten Spritzlochs aufrecht erhalten bleibt.The side bore particularly preferably opens out from an inlet opening of the first spray hole in a first half of the first spray hole. The side bore opens particularly preferably in the first quarter, starting from the inlet opening of the first spray hole, of the first spray hole. This ensures that the longest possible path for the fluid supplied via the side bore remains along the wall of the first spray hole to the outlet opening, so that a stable spiral flow is maintained on the wall of the first spray hole.

Vorzugsweise ist ein Winkel α zwischen einer Mittelachse des ersten Spritzlochs und einer Mittelachse der Seitenbohrung größer oder gleich 30° und besonders bevorzugt größer oder gleich 45°. Hierbei gilt, je näher sich der Winkel α einem Wert 90° annähert, umso flacher ist die Einströmung des Fluids aus der Seitenbohrung in das erste Spritzloch, so das eine geringe Steigung der spiralförmigen Wandströmung des Fluids aus der Seitenbohrung im ersten Spritzloch erreicht wird.An angle is preferred α between a central axis of the first spray hole and a central axis of the side bore greater than or equal to 30 ° and particularly preferably greater than or equal to 45 °. Here, the closer the angle is α approaches a value of 90 °, the shallower the inflow of the fluid from the side bore into the first spray hole, so that a slight increase in the spiral wall flow of the fluid from the side bore in the first spray hole is achieved.

Weiter bevorzugt weisen die Seitenbohrung und das erste Spritzloch jeweils einen konstanten Durchmesser auf. Vorzugsweise ist dabei ein Durchmesser D1 des ersten Spritzlochs mindestens doppelt so groß wie ein Durchmesser D2 der Seitenbohrung. Besonders bevorzugt ist der Durchmesser D1 des ersten Spritzlochs wenigstens dreimal so groß wie ein Durchmesser der Seitenbohrung. Falls die Seitenbohrung und/oder das erste Spritzloch einen sich verjüngenden oder einen sich erweiternden Querschnitt aufweisen, sollte ein minimaler Durchmesser D1 des ersten Spritzlochs bevorzugt mindestens doppelt so groß sein wie ein minimaler Durchmesser der Seitenbohrung.More preferably, the side bore and the first spray hole each have a constant Diameter on. There is preferably a diameter D1 the first spray hole at least twice as large as a diameter D2 the side hole. The diameter is particularly preferred D1 the first spray hole at least three times the diameter of the side bore. If the side bore and / or the first spray hole have a tapering or widening cross section, a minimum diameter should be used D1 of the first spray hole is preferably at least twice as large as a minimum diameter of the side bore.

Das erste Spritzloch ist vorzugsweise derart ausgebildet, dass sich ein Querschnitt in Durchströmungsrichtung kontinuierlich verjüngt, insbesondere konisch verjüngt. Hierdurch wird eine Strömungsgeschwindigkeit des Fluids in Richtung des Austritts aus dem ersten Spritzloch vergrößert, so dass eine verbesserte Durchmischung zwischen dem über die Seitenbohrung zugeführten Fluid, welches sich spiralförmig an der Wand des ersten Spritzlochs anlegt und der Fluidströmung durch das erste Spritzloch nahe dem Austrittsquerschnitt ergibt, wodurch eine verbesserte Zerstäubung des Fluids nach Austritt aus dem Injektor erreicht wird.The first spray hole is preferably designed such that a cross section tapers continuously in the flow direction, in particular tapers conically. As a result, a flow velocity of the fluid in the direction of the exit from the first spray hole is increased, so that an improved mixing between the fluid supplied via the side bore, which is applied spirally to the wall of the first spray hole and the fluid flow through the first spray hole near the outlet cross section , whereby an improved atomization of the fluid is achieved after exiting the injector.

Weiter bevorzugt ist die Seitenbohrung mit einem konstanten zylindrischen Durchmesser ausgebildet. Alternativ ist die Seitenbohrung mit einem Durchmesser ausgebildet, welcher sich kontinuierlich verjüngt, insbesondere konisch verjüngt.The side bore is further preferably formed with a constant cylindrical diameter. Alternatively, the side bore is formed with a diameter that tapers continuously, in particular tapers conically.

Bei einer weiter bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist das erste Spritzloch einen Austrittsquerschnitt auf, welcher 1,5 bis 2 mal größer ist als ein Eintrittsquerschnitt des ersten Spritzlochs.In a further preferred embodiment of the invention, the first spray hole has an outlet cross section which is 1.5 to 2 times larger than an inlet cross section of the first spray hole.

Besonders bevorzugt ist der Injektor derart ausgebildet, dass alle ersten Spritzlöcher jeweils eine eigene Seitenbohrung aufweisen. Die Seitenbohrung jedes ersten Spritzlochs ist dabei besonders bevorzugt ausgehend von einer Mittelachse des ersten Spritzlochs radial innerhalb angeordnet.The injector is particularly preferably designed such that all of the first spray holes each have their own side bore. The side bore of each first spray hole is particularly preferably arranged radially inside starting from a central axis of the first spray hole.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst der Injektor eine zweite Spritzlochanordnung mit einer Vielzahl von zweiten Spritzlöchern, wobei die zweiten Spritzlöcher ausgehend von der Injektormittelachse radial weiter außen als die ersten Spritzlöcher der ersten Spritzlochanordnung liegen. Vorzugsweise liegen die erste und/oder zweite Spritzlochanordnung jeweils auf einem Kreis konzentrisch um die Injektormittelachse.According to a further preferred embodiment of the invention, the injector comprises a second spray hole arrangement with a multiplicity of second spray holes, the second spray holes lying radially further outward from the center axis of the injector than the first spray holes of the first spray hole arrangement. Preferably, the first and / or second spray hole arrangement are each concentric on a circle around the center axis of the injector.

Besonders bevorzugt weisen die zweiten Spritzlöcher der zweiten Spritzlochanordnung alle keine Seitenbohrungen auf.Particularly preferably, the second spray holes in the second spray hole arrangement all have no side bores.

Weiter bevorzugt weist die erste Spritzlochanordnung ein erstes Spritzloch auf, welches eine Seitenbohrung aufweist, die innerhalb eines Kreises, auf welchem die Mittelpunkte der ersten Spritzlöcher der Spritzlochanordnung liegen, liegt und ein weiteres erstes Spritzloch mit einer Seitenbohrung auf, wobei die Seitenbohrung außerhalb des Kreises liegt. Bevorzugt liegen alle Seitenbohrungen der ersten Spritzlöcher innerhalb des Kreises, auf welchem die Mittelpunkte der ersten Spritzlöcher liegen.The first spray hole arrangement further preferably has a first spray hole which has a side bore which lies within a circle on which the centers of the first spray holes of the spray hole arrangement lie, and a further first spray hole with a side bore, the side bore lying outside the circle . All side bores of the first spray holes preferably lie within the circle on which the center points of the first spray holes lie.

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

FigurenlisteFigure list

Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische Teil-Schnittansicht eines Injektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 eine schematische Darstellung einer Draufsicht einer Spraylochgeometrie des Injektors von 1,
3 eine schematische, vergrößerte seitliche Schnittansicht eines Spritzlochs von 2 mit Seitenbohrung,
4 eine schematische, vergrößerte Ansicht eines ersten Spritzlochs mit Seitenbohrung, und
5 eine schematische, vergrößerte seitliche Schnittansicht eines Spritzlochs eines Injektors gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Preferred exemplary embodiments of the invention are described in detail below with reference to the accompanying drawing. In the drawing is:

1 2 shows a schematic partial sectional view of an injector according to a first exemplary embodiment of the invention,
2nd is a schematic representation of a top view of a spray hole geometry of the injector of 1 ,
3rd is a schematic, enlarged side sectional view of a spray hole of 2nd with side hole,
4th a schematic, enlarged view of a first spray hole with side bore, and
5 is a schematic, enlarged side sectional view of a spray hole of an injector according to a second embodiment of the invention.

Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 3 ein Injektor 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Der Injektor dieses Ausführungsbeispiels ist ein Kraftstoffinjektor.Below is with reference to the 1 to 3rd an injector 1 according to a first preferred embodiment of the invention described in detail. The injector of this embodiment is a fuel injector.

Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst der Injektor 1 ein Schließelement 2, welches in 1 nur teilweise gezeigt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist das Schließelement eine Kugel.How out 1 can be seen, includes the injector 1 a closing element 2nd which in 1 is only partially shown. In this embodiment, the closing element is a ball.

Der Injektor 1 umfasst ferner ein Gehäuse 3, wobei zwischen dem Gehäuse 3 und dem Schließelement 2 ein Dichtsitz 4 vorhanden ist. 1 zeigt dabei den geschlossenen Zustand des Injektors.The injector 1 further includes a housing 3rd , being between the housing 3rd and the closing element 2nd a sealing seat 4th is available. 1 shows the closed state of the injector.

Im Gehäuse 3 des Injektors 1 ist ferner eine erste Spritzlochanordnung 5 und eine zweite Spritzlochanordnung 6 vorgesehen. Die beiden Spritzlochanordnungen 5, 6 sind im Detail aus 2 ersichtlich. Die erste Spritzlochanordnung 5 liegt dabei auf einem ersten Kreis 52, der konzentrisch um eine Injektormittelachse X-X des Injektors angeordnet ist. Die zweite Spritzlochanordnung 6 liegt auf einem zweiten Kreis 62, welcher ebenfalls konzentrisch um die Injektormittelachse X-X angeordnet ist.In the housing 3rd of the injector 1 is also a first spray hole assembly 5 and a second spray hole assembly 6 intended. The two Spray hole arrangements 5 , 6 are out in detail 2nd evident. The first spray hole arrangement 5 lies on a first circle 52 that is concentric about an injector center axis XX the injector is arranged. The second spray hole assembly 6 lies on a second circle 62 , which is also concentric around the central axis of the injector XX is arranged.

Wie im Detail aus den 1 und 3 ersichtlich ist, umfasst die erste Spritzlochanordnung 5 eine Vielzahl von ersten Spritzlöchern 50. Jedem ersten Spritzloch 50 ist dabei eine Seitenbohrung 51 zugeordnet. Die Seitenbohrung verbindet dabei einen Fluidraum 10 im Inneren des Injektors mit dem ersten Spritzloch 50. Wie aus 3 ersichtlich ist, mündet die Seitenbohrung 51 dabei im ersten Spritzloch 50. Dadurch tritt an einem Austrittsbereich 50a des ersten Spritzlochs 50 Kraftstoff aus, welcher sowohl durch das erste Spritzloch 50 als auch die Seitenbohrung 51 zugeführt ist. Dies ist in 3 durch die Pfeile angedeutet. In 3 ist ferner schematisch auch ein Spraykegel 7 eingezeichnet.As in detail from the 1 and 3rd can be seen, the first spray hole arrangement comprises 5 a variety of first spray holes 50 . Every first spray hole 50 is a side hole 51 assigned. The side bore connects a fluid space 10th inside the injector with the first spray hole 50 . How out 3rd can be seen, the side hole opens 51 doing so in the first spray hole 50 . This occurs at an exit area 50a the first spray hole 50 Fuel from both through the first spray hole 50 as well as the side hole 51 is fed. This is in 3rd indicated by the arrows. In 3rd is also schematically a spray cone 7 drawn.

Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst die erste Spritzlochanordnung 5 in diesem Ausführungsbeispiel vier erste Spritzlöcher 50, welche jeweils eine Seitenbohrung 51 aufweisen.How out 2nd can be seen, the first spray hole arrangement comprises 5 in this embodiment four first spray holes 50 , each with a side hole 51 exhibit.

Die zweite Spritzlochanordnung 6 umfasst in diesem Ausführungsbeispiel acht Spritzlöcher 60, wobei keines der Spritzlöcher 60 eine Seitenbohrung aufweist.The second spray hole assembly 6 comprises eight spray holes in this exemplary embodiment 60 , with none of the spray holes 60 has a side bore.

Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, sind die Seitenbohrungen 51 der ersten Spritzlöcher 50 dabei derart angeordnet, dass keine Seitenbohrung 51 außerhalb des ersten Kreises 52 liegt. Dabei sind an allen vier ersten Spritzlöchern 50 die Seitenbohrungen 51 derart angeordnet, dass kein Schnittpunkt zwischen einer Mittelachse 8 des ersten Spritzlochs 50 und einer Mittelachse 9 der Seitenbohrung 51 vorhanden ist.How especially out 2nd you can see the side holes 51 the first spray holes 50 arranged in such a way that no side bore 51 outside the first circle 52 lies. There are all four first spray holes 50 the side holes 51 arranged such that no intersection between a central axis 8th the first spray hole 50 and a central axis 9 the side hole 51 is available.

Hierdurch mündet die Seitenbohrung 51 außermittig im ersten Spritzloch 50. Dabei mündet die Seitenbohrung 51 derart im ersten Spritzloch 50, dass das durch die Seitenbohrung 51 in das erste Spritzloch 50 zugeführte Fluid im ersten Spritzloch 50 eine tangentiale Wandströmung 53 an der Wand des ersten Spritzlochs 50 erzeugt. Dadurch ergibt sich ein spiralförmiger Drall des aus der Seitenbohrung 51 austretenden Fluids, welcher sich im austrittsnahen Bereich des ersten Spritzlochs 50 bildet. Ein Hauptteil des durch das erste Spritzloch 50 zugeführten Fluids wird dabei im Inneren der tangentialen Wandströmung 53 zum Austrittsbereich 50a geführt (Pfeil 54). Durch die tangentiale Wandströmung 53 ergibt sich jedoch eine erhöhte Turbulenz im austrittsnahen Bereich des Spritzlochs 50, wodurch die Spraygeometrie des Spraykegels 7 ein sehr großes Volumen aufweist. Ferner bleibt der auf das Fluid aufgeprägte Drall durch das Fluid aus der Seitenbohrung 51 zumindest teilweise auch im Spraykegel 7 erhalten.As a result, the side bore opens 51 off-center in the first spray hole 50 . The side hole opens 51 such in the first spray hole 50 that that's through the side hole 51 into the first spray hole 50 supplied fluid in the first spray hole 50 a tangential wall flow 53 on the wall of the first spray hole 50 generated. This results in a spiral twist from the side hole 51 escaping fluid, which is in the vicinity of the outlet of the first spray hole 50 forms. A major part of the through the first spray hole 50 supplied fluid is inside the tangential wall flow 53 to the exit area 50a led (arrow 54 ). Through the tangential wall flow 53 however, there is increased turbulence in the area of the spray hole near the outlet 50 , causing the spray geometry of the spray cone 7 has a very large volume. Furthermore, the swirl impressed on the fluid by the fluid from the side bore remains 51 at least partially in the spray cone 7 receive.

Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme reduziert sich eine Tiefe einer Penetration des Fluids in den Brennraum, so dass eine Benetzung von Bauteilen des Brennraums, insbesondere des Kolbens und/oder Zylinderwänden, vermieden werden kann. Weiterhin reduziert sich eine Größe der Tröpfchen des Sprays im Spraykegel 7, was sich vorteilhaft auf die Verbrennung und den Verbrauch einer Brennkraftmaschine auswirkt.This measure according to the invention reduces the depth of penetration of the fluid into the combustion chamber, so that wetting of components of the combustion chamber, in particular the piston and / or cylinder walls, can be avoided. Furthermore, the size of the droplets of the spray in the spray cone is reduced 7 , which has an advantageous effect on the combustion and consumption of an internal combustion engine.

Wie insbesondere aus 4 ersichtlich ist, mündet die Seitenbohrung 51 dabei in einer ersten Hälfte einer Länge L des ersten Spritzlochs 50, genauer bei einem Viertel der Länge L (L/4). Bei L/4 schneidet die Mittellinie 9 der Seitenbohrung 51 die Wand des ersten Spritzlochs 50. Dadurch kann eine in Durchströmungsrichtung lange, mehrere Spiralen umfassende tangentiale Wandströmung 53 sichergestellt werden.How especially out 4th can be seen, the side hole opens 51 thereby in a first half of a length L the first spray hole 50 , more precisely at a quarter of the length L ( L / 4 ). At L / 4 intersects the center line 9 the side hole 51 the wall of the first spray hole 50 . As a result, a tangential wall flow which is long in the flow direction and comprises several spirals 53 be ensured.

Ein Eintrittswinkel a, welcher zwischen der Mittellinie 9 der Seitenbohrung 51 und der Mittellinie 8 des ersten Spritzlochs 50 bei einer Flächenprojektion bestimmbar ist, liegt dabei bei ungefähr 45°. Je näher sich der Winkel α 90° annähert, umso geringer ist eine Steigung der tangentialen Wandströmung 53. Eine Zerstäubung des Kraftstoffs nach Austritt aus dem Injektor wird umso besser, je mehr Spiralen die tangentiale Wandströmung bis zum Austritt aus dem ersten Spritzloch 50 durchläuft.An entry angle a, which is between the center line 9 the side hole 51 and the center line 8th the first spray hole 50 can be determined with a surface projection, is approximately 45 °. The closer the angle α Approaches 90 °, the smaller the slope of the tangential wall flow 53 . The more spirals the tangential wall flow up to the exit from the first spray hole, the better the atomization of the fuel after it leaves the injector 50 goes through.

Es sei angemerkt, dass sich die geometrische Form des Spraykegels 7 durch eine Änderung des Eintrittswinkels α der Seitenbohrung 51 in das erste Spritzloch 50 verändern kann. Ebenfalls kann durch eine Wahl unterschiedlicher Querschnitte der Seitenbohrung 51 einen Einfluss auf den Spraykegel 7 genommen werden. Darüber hinaus hat ebenfalls ein Einfluss, an welcher Position die Seitenbohrung 51 in das erste Spritzloch 50 mündet. Im in 3 und 4 gezeigten ersten Ausführungsbeispiel tritt die Mittelachse 9 der Seitenbohrung 51 in einen Bereich von in Durchströmungsrichtung ungefähr 1/4 der Länge L des ersten Spritzlochs 50 in das erste Spritzloch 50 ein. Hierdurch verbleiben noch ca. 3/4 der Länge L des ersten Spritzlochs 50, um eine Turbulenz im ersten Spritzloch 50 zu erzeugen und somit einen möglichst breit gefächerten Spraykegel 7 zu erhalten.It should be noted that the geometric shape of the spray cone 7 by changing the entry angle α the side hole 51 into the first spray hole 50 can change. You can also choose a different cross-section of the side hole 51 an impact on the spray cone 7 be taken. The position of the side hole also has an influence 51 into the first spray hole 50 flows. In in 3rd and 4th shown first embodiment occurs the central axis 9 the side hole 51 in a range of approximately in the flow direction 1/4 the length L the first spray hole 50 into the first spray hole 50 a. This leaves approx. 3/4 the length L the first spray hole 50 to create turbulence in the first spray hole 50 to generate and thus the widest possible spray cone 7 to obtain.

Da die Seitenbohrung 51 nur an einer Seite des ersten Spritzlochs 50 eintritt, ergibt sich insbesondere ein asymmetrischer Spraykegel 7.Because the side hole 51 only on one side of the first spray hole 50 occurs, there is in particular an asymmetrical spray cone 7 .

Damit ferner ausreichend Material des Gehäuses 3 zwischen der Seitenbohrung 51 und dem ersten Spritzloch 50 verbleibt, darf der Winkel α nicht zu klein gewählt werden.So that sufficient material of the housing 3rd between the side hole 51 and the first spray hole 50 the angle may remain α should not be chosen too small.

Um möglichst keine große Schwächung des Bereichs um die Injektormittelachse X-X durch die Seitenbohrungen 51 hervorzurufen, ist ein Durchmesser D2 der Seitenbohrung 51 in jeder Querschnittsebene deutlich kleiner als ein Durchmesser D1 der ersten Spritzlöcher 50. Vorzugsweise ist eine Querschnittsfläche der Seitenbohrung 51 dabei um mindestens die Hälfte kleiner als eine Querschnittsfläche der ersten Spritzlöcher 50.In order not to weaken the area around the central axis of the injector as much as possible XX through the side holes 51 is a diameter D2 the side hole 51 significantly smaller than a diameter in each cross-sectional plane D1 the first spray holes 50 . A cross-sectional area of the side bore is preferred 51 at least half smaller than a cross-sectional area of the first spray holes 50 .

Durch das tangentiale Vorsehen der Seitenbohrung 51 an einem ersten Spritzloch 50 kollidiert der Kraftstoffstrahl aus der Seitenbohrung 51 somit nur teilweise mit dem Kraftstoffstrahl 54 im ersten Spritzloch 50, da der Hauptteil des Kraftstoffstrahls aus der Seitenbohrung 51 als tangentiale Wandströmung 53 entlang des austrittsnahen Bereichs des ersten Spritzlochs 50 entlang der Wand geführt wird. Hierdurch ergeben sich ausreichend verstärkte Turbulenzen, so dass ein aus dem ersten Spritzloch 50 in einen Brennraum austretender Spraykegel 7 eine größere Verteilungsfläche einnimmt. Ferner wird durch das nur teilweise Kollidieren des Kraftstoffstrahls aus dem ersten Spritzloch 50 und der tangentialen Wandströmung 53 eine Austrittsgeschwindigkeit des Kraftstoffs aus dem ersten Spritzloch 50 in den Brennraum signifikant reduziert, so dass auch bei höheren Drücken ein zu tiefes Eindringen des Kraftstoffs in den Brennraum vermieden werden kann. Hierdurch kann insbesondere vermieden werden, dass auch bei Verwendung von sehr hohen Einspritzdrücken über 20 MPa eine Benetzung von Wandbereichen im Brennraum mit Kraftstoff auftritt. Through the tangential provision of the side hole 51 at a first spray hole 50 the fuel jet collides from the side bore 51 thus only partially with the fuel jet 54 in the first spray hole 50 because the main part of the fuel jet comes from the side bore 51 as a tangential wall flow 53 along the area near the outlet of the first spray hole 50 is led along the wall. This results in sufficiently increased turbulence, so that from the first spray hole 50 spray cone escaping into a combustion chamber 7 occupies a larger distribution area. Furthermore, due to the partial collision of the fuel jet from the first spray hole 50 and the tangential wall flow 53 an exit velocity of the fuel from the first spray hole 50 significantly reduced in the combustion chamber, so that too deep penetration of the fuel into the combustion chamber can be avoided even at higher pressures. In this way it can be avoided, in particular, that wetting of wall areas in the combustion chamber with fuel occurs even when very high injection pressures above 20 MPa are used.

5 zeigt einen Injektor mit einer ersten Spritzlochanordnung 5 gemäß einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie schematisch in 5 dargestellt, weist das erste Spritzloch 50 des zweiten Ausführungsbeispiels eine sich in Durchströmungsrichtung verjüngende kegelstumpfförmige Form auf. Die Seitenbohrung 51 mündet dabei im kegelförmigen ersten Spritzloch 50 in einen Bereich von ungefähr der Hälfte (L/2) der Länge L des kegelförmigen ersten Spritzlochs 50 in dessen axialer Richtung. Dabei ist die Seitenbohrung 51 seitlich versetzt zur Mittelachse 8 des ersten Spritzlochs 50, so dass sich die Mittelachse 8 und die Mittelachse 9 der Seitenbohrung 51 nicht schneiden. Dadurch ergibt sich für das über die Seitenbohrung 51 zugeführte Fluid beim Eintritt in das erste Spritzloch 50 die tangentiale Wandströmung 53, welche entlang des Wandbereichs des ersten Spritzlochs 50 in Richtung zur Austrittsöffnung 50a spiralförmig verläuft. Durch die sich verjüngende konische Ausgestaltung des ersten Spritzlochs 50 ergibt sich in Durchströmungsrichtung eine Erhöhung der Geschwindigkeit des Fluids im ersten Spritzloch 50 und insbesondere auch eine erhöhte Drallgeschwindigkeit des durch die Seitenbohrung 51 zugeführten Fluids, was zu einer verbesserten Zerstäubung des Fluids führt. Trotzdem ist die Austrittsgeschwindigkeit des Fluids aus dem ersten Spritzloch 50 reduziert, so dass eine Penetrationstiefe des Fluids in den Brennraum weiter reduziert werden kann. 5 shows an injector with a first spray hole arrangement 5 according to a second preferred embodiment of the invention. As schematically in 5 shown, has the first spray hole 50 of the second embodiment has a frustoconical shape tapering in the direction of flow. The side hole 51 opens into the conical first spray hole 50 in a range of approximately half ( L / 2 ) the length L of the conical first spray hole 50 in its axial direction. Here is the side hole 51 laterally offset to the central axis 8th the first spray hole 50 so that the central axis 8th and the central axis 9 the side hole 51 do not cut. This results in that through the side hole 51 supplied fluid when entering the first spray hole 50 the tangential wall flow 53 which along the wall area of the first spray hole 50 towards the outlet opening 50a runs in a spiral. Due to the tapered conical design of the first spray hole 50 there is an increase in the velocity of the fluid in the first spray hole in the direction of flow 50 and in particular also an increased swirl speed through the side bore 51 supplied fluid, which leads to an improved atomization of the fluid. Nevertheless, the velocity of the fluid exit from the first spray hole 50 reduced, so that a depth of penetration of the fluid into the combustion chamber can be further reduced.

Es sei angemerkt, dass es auch möglich ist, dass die Seitenbohrung 51 sich in Durchströmungsrichtung verjüngt, insbesondere konisch verjüngt. Hierdurch wird eine erhöhte Eintrittsgeschwindigkeit des Fluids aus der Seitenbohrung in das erste Spritzloch 50 erreicht. Hierbei wird die sich verjüngende Geometrie als Seitenbohrung 51 vorzugsweise derart gewählt, dass bei Eintritt des Fluids aus der Seitenbohrung 51 in das erste Spritzloch 50 die Geschwindigkeit des Fluids aus der Seitenbohrung gleich hoch ist wie die Geschwindigkeit es Fluids im ersten Spritzloch 50 selbst. Ansonsten entspricht das zweite Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann.It should be noted that it is also possible for the side bore 51 tapers in the direction of flow, in particular tapers conically. This results in an increased rate of fluid entry from the side bore into the first spray hole 50 reached. Here the tapered geometry is used as a side hole 51 preferably selected such that when the fluid enters from the side bore 51 into the first spray hole 50 the velocity of the fluid from the side bore is the same as the velocity of the fluid in the first spray hole 50 Otherwise, the second exemplary embodiment corresponds to the first exemplary embodiment, so that reference can be made to the description given there.

Weiterhin sei angemerkt, dass die Spritzlöcher 50, 60 der beschriebenen Ausführungsbeispiele ohne Vorstufe gezeigt sind. Es ist jedoch auch möglich, dass die Spritzlöcher 50, 60 jeweils eine Vorstufe aufweisen. Weiterhin ist es auch möglich, dass Spritzlöcher gemischt werden können, d.h. es können Spritzlöcher ohne Vorstufe und mit Vorstufe in jeder Spritzlochanordnung 5, 6 vorgesehen werden. Beim Vorsehen von Spritzlöchern mit Vorstufe münden die Seitenbohrungen vorzugsweise nicht in der Vorstufe, sondern immer im Spritzloch.It should also be noted that the spray holes 50 , 60 of the exemplary embodiments described are shown without a preliminary stage. However, it is also possible that the spray holes 50 , 60 each have a preliminary stage. Furthermore, it is also possible for spray holes to be mixed, that is to say spray holes without a preliminary stage and with a preliminary stage in each spray hole arrangement 5 , 6 be provided. When providing spray holes with a preliminary stage, the side holes preferably do not open into the preliminary stage, but always into the spray hole.

Claims

Injector for injecting a fluid, in particular a fuel, comprising: a first spray hole arrangement (5) with a plurality of first spray holes (50), - At least one first spray hole (50) has a side bore (51), - The first spray hole (50) is a through opening in a housing component (3) of the injector and leads from an inside to an outside of the housing component (3), and - The side bore (51) opens into the first spray hole (50) such that the fluid supplied through the side bore (51) into the first spray hole (50) in the first spray hole (50) has a tangential wall flow (53) on the wall of the first spray hole generated.

Injector after Claim 1 , The side bore opening into a region of the first spray hole (50) which starts in the flow direction (6) from an inlet opening of the first Spray hole opens into a first half (L / 2) of the first spray hole.

Injector after Claim 2 , wherein the side bore (51) opens into the first spray hole (50 at a height of a quarter of the length (L / 4) in the flow direction (6), starting from the entry of the first spray hole.

Injector according to one of the preceding claims, wherein an angle (a) between a central axis (9) of the side bore (51) and a plane (E) which is perpendicular to a central axis (8) of the first spray hole (50) is less than 60 ° and is in particular less than or equal to 45 °.

Injector according to one of the preceding claims, wherein a diameter (D1) of the first spray hole (50) is greater than or equal to twice the diameter (D2) of the side bore (51) and in particular is greater than or equal to three times the diameter (D2) of the side bore (51 ) is.

Injector according to one of the preceding claims, wherein the first spray hole (50) is a tapered spray hole, in particular a conically tapered spray hole.

Injector according to one of the preceding claims, wherein the side bore (51) is cylindrical.

Injector according to one of the Claims 1 to 6 , wherein the side bore (51) is tapered, in particular tapered.

Injector after Claim 8 , wherein a diameter of the side bore (51) at an inlet is 1.5 to 2 times larger than a diameter at an outlet into the first spray hole (50).

Internal combustion engine comprising an injector according to one of the preceding claims.