DE102019201566A1 - Injector with improved spray geometry - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen eines Fluids, umfassend eine Spritzlochanordnung (5) mit einem Spritzloch (6) und einer Seitenbohrung (7), wobei die Seitenbohrung (7) ausgehend vom Spritzloch (6) zu einer Außenseite (30) des Injektors führt.The present invention relates to an injector for injecting a fluid, comprising an injection port arrangement (5) with an injection port (6) and a side bore (7), the side bore (7) starting from the injection port (6) to an outside (30) of the injector leads.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor zum Einspritzen eines Fluids, insbesondere Kraftstoff, mit einer verbesserten Spray-Geometrie. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Injektor.The present invention relates to an injector for injecting a fluid, in particular fuel, with an improved spray geometry. The present invention also relates to an internal combustion engine having 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 eine Benetzung von Wandbereichen eines Zylinders oder eines Kolbens der Brennkraftmaschine 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 different configurations. Recently, in internal combustion engines, there is a tendency 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 that 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 of the internal combustion engine. However, this can lead to worsened 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 den Vorteil auf, dass eine verbesserte Spray-Geometrie, insbesondere mit einer reduzierten Eindringtiefe, und eine verbesserte Atomisierung des eingespritzten Fluids möglich ist. Dies ist besonders vorteilhaft bei einer Kraftstoffeinspritzung. Hierdurch kann insbesondere ein Einspritzdruck für den Injektor signifikant erhöht werden, welcher ohne gegensteuernde Maßnahmen zu einer verstärkten Eindringtiefe des Fluids, beispielweise in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine mit entsprechenden Problemen bei einer Benetzung von Wänden der Brennkammer führt. Erfindungsgemäß wird eine reduzierte Eindringtiefe dadurch erreicht, dass der Injektor eine Spritzlochanordnung mit einem Spritzloch und einer Seitenbohrung aufweist, wobei die Seitenbohrung ausgehend vom Spritzloch zu einer Außenseite des Injektors führt. Hierbei sei angemerkt, dass hinsichtlich des Begriffs „Seitenbohrung“ die Seitenbohrung hier mittels spanabhebender Verfahren hergestellt werden kann, beispielsweise mittels Bohrung, jedoch unter „Seitenbohrung“ auch ein beispielsweise mittels eines Lasers gefertigtes Loch oder ein mittels eines dreidimensional-aufbauenden Verfahrens hergestelltes Loch verstanden wird.The injector according to the invention for injecting a fluid with the features of
Durch die zusätzliche Seitenbohrung kann gemäß der Erfindung somit der Fluidstrahl innerhalb einer Wand des Injektors geteilt werden, indem ein Teil in die Seitenbohrung und der restliche Teil durch das normale Spritzloch in einen Einspritzraum zugeführt wird. Somit tritt Fluid in Form von zwei Spraykegeln aus dem Injektor aus. Durch die vom Spritzloch abzweigende Seitenbohrung kann somit auch eine verbesserte Verwirbelung und eine Reduzierung einer Austrittsgeschwindigkeit ermöglicht werden, wodurch die Eindringtiefe weiter reduziert werden kann.According to the invention, the additional side bore allows the fluid jet to be divided within a wall of the injector in that a part is fed into the side bore and the remaining part is fed through the normal spray hole into an injection chamber. Fluid thus emerges from the injector in the form of two spray cones. The side bore branching off from the spray hole can thus also enable improved turbulence and a reduction in an exit speed, whereby the penetration depth can be further reduced.
Dadurch stellt die Erfindung einen Injektor bereit, welcher eine verbesserte Atomisierung und insbesondere auch eine Vermeidung von Wandbenetzung bei einer Einspritzung von Kraftstoff, auch bei sehr hohen Kraftstoffdrücken, vermeiden kann. Dies führt zu besonders vorteilhaften Emissionsverhalten hinsichtlich von Abgasen und ferner auch zu einer möglichen Kraftstoffei nsparung.As a result, the invention provides an injector which can avoid improved atomization and, in particular, avoidance of wall wetting when injecting fuel, even at very high fuel pressures. This leads to particularly advantageous emission behavior with regard to exhaust gases and also to possible fuel savings.
Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The subclaims show preferred developments of the invention.
Vorzugsweise ist ein erster Durchmesser des Spritzlochs größer als ein zweiter Durchmesser der Seitenbohrung. Die Seitenbohrung weist dabei einen Querschnitt auf, welcher in einem Bereich von 50% bis 70% des Querschnitts des Spritzlochs liegt. Somit ist sichergestellt, dass der Hauptfluidstrahl immer noch durch das Spritzloch hindurchgeführt wird und nicht durch die Seitenbohrung.Preferably, a first diameter of the spray hole is larger than a second diameter of the side bore. The side bore has a cross section which is in a range from 50% to 70% of the cross section of the spray hole. This ensures that the main fluid jet is still guided through the spray hole and not through the side bore.
Die Seitenbohrung ist vorzugsweise an einer Seite des Spritzlochs vorgesehen, welche zu einer Injektormittelachse gerichtet ist. Dadurch wird sichergestellt, dass insbesondere bei sehr großen Winkeln zwischen einer Mittelachse des Spritzlochs und der Injektormittelachse Fluid in einen Bereich näher zur Injektormittelachse eingespritzt wird. Der Winkel zwischen der Injektormittelachse und der Mittelachse des Spritzlochs kann hierbei bis zu 70° betragen.The side bore is preferably provided on one side of the injection hole which is directed towards a central axis of the injector. This ensures that, in particular at very large angles between a central axis of the injection hole and the injector central axis, fluid is injected into an area closer to the injector central axis. The angle between the central axis of the injector and the central axis of the injection hole can be up to 70 °.
Besonders bevorzugt ist die Seitenbohrung zylindrisch ausgebildet. Dadurch kann die Seitenbohrung sehr einfach und kostengünstig vorgesehen werden. Alternativ ist die Seitenbohrung sich verjüngend ausgebildet, insbesondere sich in Durchströmungsrichtung verjüngend ausgebildet. Durch diese Variation in der Seitenbohrung ist eine Anpassung der Spritzlochanordnung an unterschiedliche Kundenwünsche möglich.The side bore is particularly preferably cylindrical. As a result, the side bore can be provided very easily and inexpensively. Alternatively, the side bore is tapered, in particular tapered in the direction of flow. This variation in the side bore makes it possible to adapt the spray hole arrangement to different customer requirements.
Besonders bevorzugt weist das Spritzloch eine Vorstufe auf. Hierdurch kann gezielt ein breiter Spraykegel erzeugt werden. Die Vorstufe ist vorzugsweise zylindrisch. Alternativ ist die Vorstufe als sich in Durchströmungsrichtung erweiternde Vorstufe, insbesondere konisch erweiternd, ausgebildet.The injection hole particularly preferably has a preliminary stage. This enables a wide spray cone to be produced in a targeted manner. The precursor is preferably cylindrical. Alternatively, the preliminary stage is designed as a preliminary stage that widens in the direction of flow, in particular widening conically.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung beginnt die Seitenbohrung unmittelbar an einem Eintrittsquerschnitt des Spritzlochs. Somit ergibt sich eine größere Variabilität eines Winkels β einer Mittelachse der Seitenbohrung zu einer Mittelachse des Spritzlochs. Der Winkel β ist hierbei vorzugsweise in einem Bereich von 5° bis 90°, insbesondere 15° bis 45°. Falls am Spritzloch eine Vorstufe vorgesehen ist, ist darauf zu achten, dass noch genügend Material zwischen der Seitenbohrung und der Vorstufe vorhanden ist, insbesondere bei einer Einspritzung von Kraftstoff verwendeten hohen Drücken von größer als 20 MPa.According to a further preferred embodiment of the invention, the side bore begins directly at an inlet cross section of the spray hole. This results in a greater variability of an angle β between a central axis of the side bore and a central axis of the injection port. The angle β is here preferably in a range from 5 ° to 90 °, in particular 15 ° to 45 °. If a preliminary stage is provided at the injection port, it must be ensured that there is still enough material between the side bore and the preliminary stage, especially when high pressures of more than 20 MPa are used when injecting fuel.
Ein besonderes gutes Spraybild wird erreicht, wenn sich die Mittelachse der Seitenbohrung und die Mittelachse des Spritzlochs schneiden.A particularly good spray pattern is achieved when the central axis of the side bore and the central axis of the spray hole intersect.
Um eine besonders gute Atomisierung des Sprays in dem Einspritzraum zu erreichen und eine Eindringtiefe des Sprays in den Einspritzraum weiter zu reduzieren, werden vorzugsweise ein durch das Spritzloch erzeugtes erstes Spray und ein durch die Seitenbohrung erzeugtes zweites Spray derart erzeugt, dass sich das erste Spray und das zweite Spray teilweise überdecken. Somit trifft das Spray des Spritzlochs teilweise auf das Spray der Seitenbohrung, was zu einer verstärkten Atomisierung führt.In order to achieve particularly good atomization of the spray in the injection chamber and to further reduce a penetration depth of the spray into the injection chamber, a first spray generated by the injection hole and a second spray generated by the side bore are preferably generated in such a way that the first spray and partially cover the second spray. The spray from the spray hole thus partially hits the spray from the side bore, which leads to increased atomization.
Vorzugsweise ist ein Winkel α zwischen der Injektormittelachse und der Mittelachse des Spritzlochs in einem Bereich von 0° < α ≤ 70° und insbesondere in einem Bereich von 30° bis 70° und besonders bevorzugt in einem Bereich von 50° bis 70°. Vorzugsweise ist ein Winkel β zwischen der Mittelachse des Spritzlochs und der Mittelachse der Seitenbohrung in einem Bereich von 15° bis 35° und vorzugsweise zwischen 20° und 40°.An angle α between the central axis of the injector and the central axis of the injection port is preferably in a range from 0 ° <
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Brennkraftmaschine mit einem erfindungsgemäßen Injektor, insbesondere einem Kraftstoffinjektor. Dem erfindungsgemäßen Injektor ist es insbesondere möglich, dass der Injektor an der Brennkraftmaschine in einem speziellen Winkel zu einer Kolbenmittelachse angeordnet werden kann.The present invention also relates to an internal combustion engine with an injector according to the invention, in particular a fuel injector. It is particularly possible for the injector according to the invention that the injector can be arranged on the internal combustion engine at a special angle to a piston center axis.
FigurenlisteFigure list
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine schematische Teil-Schnittansicht eines Injektors gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
2 eine schematische vergrößerte Schnittansicht einer Spritzlochanordnung von1 , und -
3 eine schematische, vergrößerte Schnittansicht einer Spritzlochanordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
-
1 a schematic partial sectional view of an injector according to a first embodiment of the invention, -
2 FIG. 3 is a schematic enlarged sectional view of a spray port arrangement of FIG1 , and -
3 a schematic, enlarged sectional view of a spray port arrangement according to a second embodiment of the invention.
Bevorzugte Ausführungsformen der ErfindungPreferred embodiments of the invention
Unter Bezugnahme auf die
Wie aus
Der Injektor
Im Gehäuse
Wie weiter aus
Wie aus
Das Spritzloch
Allerdings ist ein erster Durchmesser D1 des Spritzlochs
Wie in
Die Sprayüberschneidung
Der Winkel β ist hierbei ungefähr 30° und ist kleiner als ein Winkel α zwischen einer Injektormittelachse X-X und der Mittelachse
Für eine möglichst große Sprayverteilung ist vorzugsweise der Winkel β so groß wie möglich zu wählen. Der Winkel β sollte jedoch nur so groß gewählt werden, dass immer noch eine Sprayüberschneidung
Somit wird erfindungsgemäß eine Spritzlochanordnung
Es sei ferner angemerkt, dass bei mehreren Spritzlochanordnungen benachbarte Sprays einer benachbarten Spritzlochanordnung so vorgesehen sein können, dass sich auch Sprays benachbarter Spritzlochanordnungen treffen und eine zusätzliche Atomisierung und Verwirbelung bereitstellen.It should also be noted that, in the case of several spray hole arrangements, adjacent sprays of an adjacent spray hole arrangement can be provided in such a way that sprays from adjacent spray hole arrangements also meet and provide additional atomization and turbulence.
Claims (11)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019201566.2A DE102019201566A1 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Injector with improved spray geometry |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102019201566.2A DE102019201566A1 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Injector with improved spray geometry |
Publications (1)
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DE102019201566A1 true DE102019201566A1 (en) | 2020-08-13 |
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ID=71738902
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102019201566.2A Pending DE102019201566A1 (en) | 2019-02-07 | 2019-02-07 | Injector with improved spray geometry |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE102019201566A1 (en) |
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2019
- 2019-02-07 DE DE102019201566.2A patent/DE102019201566A1/en active Pending
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