DE102020113659A1

DE102020113659A1 - Fuel injector

Info

Publication number: DE102020113659A1
Application number: DE102020113659.5A
Authority: DE
Inventors: Frederic DUMSER; Marcel FOUQUET; Wolfgang FIMML
Original assignee: MTU Friedrichshafen GmbH
Current assignee: Rolls Royce Solutions GmbH
Priority date: 2020-05-20
Filing date: 2020-05-20
Publication date: 2021-11-25

Abstract

Es wird eine Kraftstoffeinspritzdüse (1) vorgeschlagen, welche eine Kraftstoffführung von einem Druckraum (15), dem unter Hochdruck stehender Kraftstoff zuleitbar ist, an wenigstens eine in einem Düsenkörper (8) ausgebildete Einspritzbohrung (12) aufweist. Dabei ist in dem Düsenkörper (8) eine bewegbare Düsennadel (10) angeordnet, welche je nach ihrer Stellung einen Kraftstofffluss öffnet oder schließt. Erfindungsgemäß ist zusätzlich zu einer Hauptstromführung des Kraftstoffs von dem Druckraum (15) durch einen Düsennadelsitz (17) ein zusätzlicher Verbindungskanal (20) von dem Druckraum (15) an eine Umlenkstelle (12A) des Kraftstoffs in dessen Hauptstromführung vorgesehen ist.A fuel injection nozzle (1) is proposed which has a fuel feed from a pressure chamber (15), to which high pressure fuel can be fed, to at least one injection bore (12) formed in a nozzle body (8). A movable nozzle needle (10) is arranged in the nozzle body (8) which, depending on its position, opens or closes a fuel flow. According to the invention, in addition to the main flow of fuel from the pressure chamber (15) through a nozzle needle seat (17), an additional connection channel (20) from the pressure chamber (15) to a deflection point (12A) of the fuel is provided in its main flow path.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art.The invention relates to a fuel injection nozzle according to the preamble of the claim 1 more precisely defined Art.

Aus der Praxis bekannte Kraftstoffeinspritzdüsen bei hubgesteuerten Kraftstoffeinspritzsystemen, wie sie z. B. bei Common-Rail-Dieselmotoren eingesetzt werden, bestehen üblicherweise aus einem Düsengrundkörper mit einer darin hin und her beweglichen Düsennadel, welche in einer Öffnungsstellung einen durchströmbaren Querschnitt für zugeführten Kraftstoff freigibt, welcher an der Düsennadel vorbei über Einspritzbohrungen in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird.Fuel injection nozzles known from practice in stroke-controlled fuel injection systems, as they are, for. B. are used in common-rail diesel engines, usually consist of a nozzle body with a reciprocating nozzle needle, which in an open position releases a cross-section for the supplied fuel, which is injected past the nozzle needle via injection bores into a combustion chamber of an internal combustion engine will.

Ein Beispiel für eine solche Kraftstoffeinspritzdüse ist in der DE 10 2007 011 788 A1 beschrieben.An example of such a fuel injector is shown in FIG DE 10 2007 011 788 A1 described.

Der Kraftstoff erfährt bei derartigen Kraftstoffeinspritzdüsen eine Umlenkung, welche bei hohen Einspritzdrücken, wie sie z. B. in der Common-Rail-Technologie üblich sind, dazu führen kann, dass der lokale Druck den Dampfdruck unterschreitet und Kavitationserscheinungen auftreten. Insbesondere der Bereich der Düsenlöcher bzw. Einspritzbohrungen mit einer starken Umlenkung des Kraftstoffstroms ist bei herkömmlichen Kraftstoffeinspritzdüsen von Kavitation betroffen, wodurch die Funktionsweise der Einspritzdüse dauerhaft beeinträchtigt und die Lebensdauer verringert wird. Um dem entgegenzuwirken wird häufig der Einspritzdruck abgesenkt und damit die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes verringert, so dass der lokale Druckabfall in Umlenkbereichen des Kraftstoffes minimiert wird. Dadurch verschlechtert sich jedoch die Verbrennungsgüte im Brennraum einer Brennkraftmaschine, was einen Anstieg der Emissionen einer Brennkraftmaschine zur Folge hat.The fuel undergoes a deflection in such fuel injection nozzles, which at high injection pressures, as z. B. are common in common rail technology, can lead to the local pressure falling below the vapor pressure and cavitation phenomena occur. In particular, the area of the nozzle holes or injection bores with a strong deflection of the fuel flow is affected by cavitation in conventional fuel injection nozzles, as a result of which the functionality of the injection nozzle is permanently impaired and the service life is reduced. In order to counteract this, the injection pressure is often lowered and thus the flow rate of the fuel is reduced, so that the local pressure drop in the deflection areas of the fuel is minimized. As a result, however, the combustion quality in the combustion chamber of an internal combustion engine deteriorates, which results in an increase in emissions from an internal combustion engine.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kraftstoffeinspritzdüse zur Verfügung zu stellen, die eine minimierte Kavitationsneigung aufweist und zudem eine gewünschte Verbrennungsgüte gewährleistet.The present invention is based on the object of providing a fuel injection nozzle which has a minimized tendency to cavitation and also ensures a desired combustion quality.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Kraftstoffeinspritzdüse mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved with a fuel injection nozzle having the features of claim 1.

Es wird eine Kraftstoffeinspritzdüse mit einer Kraftstoffführung von einem Druckraum, dem unter Hochdruck stehender Kraftstoff zuleitbar ist, an wenigstens eine in einem Düsenkörper ausgebildete Einspritzbohrung vorgeschlagen, wobei in dem Düsenkörper eine bewegbare Düsennadel angeordnet ist, welche je nach ihrer Stellung einen Kraftstofffluss öffnet oder schließt. Erfindungsgemäß ist zusätzlich zu einer Hauptstromführung des Kraftstoffs von dem Druckraum durch einen Düsennadelsitz ein zusätzlicher Verbindungskanal von dem Druckraum an eine Umlenkstelle des Kraftstoffs in dessen Hauptstromführung vorgesehen.A fuel injection nozzle is proposed with a fuel feed from a pressure chamber, to which high pressure fuel can be fed, to at least one injection bore formed in a nozzle body, a movable nozzle needle being arranged in the nozzle body which, depending on its position, opens or closes a fuel flow. According to the invention, in addition to a main flow of fuel from the pressure chamber through a nozzle needle seat, an additional connection channel is provided from the pressure chamber to a deflection point of the fuel in its main flow guide.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird über den zusätzlichen Verbindungskanal, welcher Kraftsoff unter hohem Druck führt, lokal der Druck an einer Stelle erhöht, an der aufgrund einer Umlenkung des Kraftstoff-Hauptstromes eine erhöhte Kavitationsneigung vorliegt. Der vorherrschende Druck an der betreffenden Umlenkstelle kann somit auf einfache Weise auf einem Niveau gehalten werden, bei dem keine Kavitationserscheinungen auftreten.In the solution according to the invention, the pressure is increased locally via the additional connecting channel, which carries fuel under high pressure, at a point at which there is an increased tendency to cavitation due to a deflection of the main fuel flow. The prevailing pressure at the relevant deflection point can thus be kept in a simple manner at a level at which no cavitation phenomena occur.

Durch die Kavitationsvermeidung ist bei der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse eine hohe Bauteillebensdauer erzielbar. Zudem ermöglicht die Erfindung höhere Einspritzdrücke ohne Kavitationsgefahr, woraus sich Vorteile in der Gemischbildung und bei den Emissionen der Brennkraftmaschine, insbesondere bezüglich Rußbildung bzw. flüssige Ligamentbildung und NOx, ergeben.By avoiding cavitation, a long component life can be achieved in the fuel injection nozzle according to the invention. In addition, the invention enables higher injection pressures without the risk of cavitation, which results in advantages in the formation of the mixture and in the emissions of the internal combustion engine, in particular with regard to soot formation or liquid ligament formation and NOx.

Das Druckniveau an einer Umlenkstelle des Kraftstoffs kann einfach durch die Dimensionierung des zusätzlichen Verbindungskanals, insbesondere seines Strömungsquerschnitts, festgelegt werden. Dabei ist eine Dimensionierung vorteilhaft, bei der an der Umlenkstelle des Kraftstoffs ein lokaler statischer Druck oberhalb eines Dampfdrucks des Kraftstoffs vorliegt.The pressure level at a deflection point of the fuel can be determined simply by the dimensioning of the additional connecting channel, in particular its flow cross-section. In this case, a dimensioning is advantageous in which there is a local static pressure above the vapor pressure of the fuel at the deflection point of the fuel.

Der zusätzliche Verbindungskanal kann in dem Düsenkörper zwischen einem Düsennadelsitz der Düsennadel und der Umlenkstelle des Kraftstoffs ausgebildet sein, so dass bei einem Öffnen der Düsennadel der Kraftstoff-Hauptstrom und zusätzlich eine Art Bypass-Strom an die Umlenkstelle freigegeben wird.The additional connecting channel can be formed in the nozzle body between a nozzle needle seat of the nozzle needle and the deflection point of the fuel, so that when the nozzle needle opens, the main fuel flow and, in addition, a type of bypass flow to the deflection point is released.

In einer Weiterbildung der Erfindung kann ein mehrstufiges Düsennadelkonzept genutzt werden, um die Druckerhöhung an einer Umlenkstelle bereits kurz vor Druckbeaufschlagung durch den Kraftstoff-Hauptstrom zu erreichen.In a further development of the invention, a multi-stage nozzle needle concept can be used in order to achieve the pressure increase at a deflection point shortly before the main fuel flow is pressurized.

Dabei kann die Düsennadel gestuft mit wenigstens einem Absatz ausgebildet sein und ein an einem Düsennadelsitz liegendes Ende des zusätzliche Verbindungskanal derart platziert sein, dass bei einer Öffnungsbewegung der Düsennadel der zusätzliche Verbindungskanal vor der Hauptstromführung des Kraftstoffs geöffnet wird.The nozzle needle can be stepped with at least one shoulder and an end of the additional connecting channel lying on a nozzle needle seat can be placed in such a way that when the nozzle needle is opened, the additional connecting channel is opened before the main flow of the fuel.

Grundsätzlich ist eine lokale Druckerhöhung an jeder Umlenkstelle in der Kraftstoffführung zur Vermeidung von Kavitationserscheinungen vorteilhaft. Mithin kann der zusätzliche Verbindungskanal an beliebige Umlenkstellen des Kraftstoffs in dem Kraftstoffeinspritzventil führen. Eine starke Umlenkung und somit eine signifikante Kavitationsgefahr liegt im Bereich des Kraftstoffeintritts in die wenigstens eine Einspritzbohrung vor. Somit ist es besonders vorteilhaft, den zusätzlichen Verbindungskanal an den inneren Mündungsbereich einer Einspritzbohrung zu führen.Basically, a local pressure increase at each deflection point in the fuel line is advantageous in order to avoid cavitation phenomena. The additional connection channel can therefore lead to any diversion points of the fuel in the fuel injection valve. There is a strong deflection and thus a significant risk of cavitation in the area of the fuel inlet into the at least one injection bore. It is therefore particularly advantageous to lead the additional connecting channel to the inner mouth area of an injection bore.

Sowohl die in den Patentansprüchen angegebenen Merkmale als auch die nachfolgenden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse sind jeweils für sich allein oder in beliebiger Kombination miteinander geeignet, den erfindungsgemäßen Gegenstand weiterzubilden.Both the features specified in the patent claims and the following exemplary embodiments of the fuel injection nozzle according to the invention are suitable, either alone or in any combination with one another, for developing the subject matter according to the invention.

Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse ergeben sich aus den Patentansprüchen und den nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung prinzipmäßig beschriebenen Ausführungsbeispielen, wobei in der Beschreibung der verschiedenen Ausführungsbeispiele zugunsten der Übersichtlichkeit für bau- und funktionsgleiche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden.Further advantages of the fuel injection nozzle according to the invention emerge from the claims and the exemplary embodiments described in principle below with reference to the drawing, the same reference numerals being used in the description of the various exemplary embodiments for the sake of clarity for structurally and functionally identical components.

Es zeigt:

1 eine schematisierte Darstellung einer aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffeinspritzdüse im Längsschnitt;
2 einen schematisierten Halblängsschnitt durch einen strichliert gekennzeichneten Bereich X der 1, welcher einen Bereich einer Düsenspitze der Kraftstoffeinspritzdüse mit einer ersten erfindungsgemäßen Ausgestaltung darstellt;
3 einen der 2 entsprechenden schematisierten Halblängsschnitt des Bereichs X in der 1 mit einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Düsenspitze der Kraftstoffeinspritzdüse.

It shows:

1 a schematic representation of a fuel injection nozzle known from the prior art in longitudinal section;
2 a schematic half longitudinal section through a dashed line marked area X of 1 , which represents a region of a nozzle tip of the fuel injection nozzle with a first embodiment according to the invention;
3 one of the 2 corresponding schematic half longitudinal section of the area X in the 1 with a second embodiment according to the invention of the nozzle tip of the fuel injection nozzle.

In der 1 ist exemplarisch für eine Bauart einer Kraftstoffeinspritzdüse 1, welche sich zur Modifizierung gemäß der Erfindung eignet, eine aus der DE 10 2007 011 788 A1 bekannte Kraftstoffeinspritzdüse 1 gezeigt.In the 1 is an example of a type of fuel injector 1 which is suitable for modification according to the invention, one of the DE 10 2007 011 788 A1 known fuel injector 1 shown.

Die Kraftstoffeinspritzdüse 1, welche Teil eines Common-Rail-Einspritzsystems für DieselBrennkraftmaschinen sein kann, wird aus einer Kraftstoffhochdruckquelle 2 mit unter hohem Druck stehenden Kraftstoff über eine Zuleitung 3 versorgt. Die Zuleitung 3 mündet in einen so genannten Hochdruckverbindungsraum 4 innerhalb eines Injektorgehäuses 6. Das Injektorgehäuse 6 umfasst einen Injektorkopf 5, einen Injektorkörper 7 und einen Düsenkörper 8, der eine zentrale Führungsbohrung 9 aufweist. In der Führungsbohrung 9 ist eine Düsennadel 10 hin und her bewegbar geführt. Die Düsennadel 10 öffnet oder schließt - je nach Stellung - im Bereich einer Düsenspitze 11 eine Strömungsverbindung zwischen Einspritzbohrungen 12, die in einen nicht näher dargestellten Brennraum 14 münden, und einem Druckraum 15. Hierzu wirkt eine Düsennadelspitze 13 der Düsennadel 10 mit einem absatzartigen, an dem Düsenkörper 8 ausgebildeten Düsennadelsitz 17 zusammen.The fuel injector 1 , which can be part of a common rail injection system for diesel internal combustion engines, is made from a high pressure fuel source 2 with fuel under high pressure via a feed line 3 provided. The supply line 3 opens into a so-called high pressure connection space 4th inside an injector housing 6th . The injector housing 6th includes an injector head 5 , an injector body 7th and a nozzle body 8th that has a central guide hole 9 having. In the guide hole 9 is a nozzle needle 10 guided back and forth movable. The jet needle 10 opens or closes - depending on the position - in the area of a nozzle tip 11 a flow connection between injection bores 12th in a combustion chamber not shown in detail 14th open out, and a pressure chamber 15th . A nozzle needle tip acts for this purpose 13th the nozzle needle 10 with a step-like, on the nozzle body 8th trained nozzle needle seat 17th together.

Der Druckraum 15 steht über einen Hochdruckverbindungskanal 16, der sich durch den Düsenkörper 8, den Injektorkörper 7 und den Injektorkopf 5 des Injektorgehäuses 6 hindurch erstreckt, mit der Kraftstoffzuleitung 3 und dem weiteren Druckraum 4 in Verbindung, so dass die beiden Druckräume 4, 15 aus der Kraftstoffhochdruckquelle 2 mit Kraftstoff versorgt werden, der mit Hochdruck beaufschlagt ist.The printing room 15th stands over a high pressure connection channel 16 going through the nozzle body 8th , the injector body 7th and the injector head 5 of the injector housing 6th extends therethrough, with the fuel supply line 3 and the further pressure space 4th in connection so that the two pressure chambers 4th , 15th from the high pressure fuel source 2 be supplied with fuel that is subjected to high pressure.

Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist das brennraumferne Ende der Düsennadel 10 fest mit einer Steuerstange 22 verbunden, welche in einem Ventilstück 25 geführt ist und mit ihrem anderen Ende ein Steuerraum 23 begrenzt. Von dem Steuerraum 23 erstreckt sich eine Verbindungsleitung 24 mit einer Zulaufdrossel durch das Ventilstück 25 in den Hochdruckverbindungsraum 4. Das Ventilstück 25 ist Teil einer Steuerventileinrichtung 28, mit der die Öffnungsbewegung der Düsennadel 10 gesteuert wird. Die Steuerventileinrichtung 28 umfasst des Weiteren einen Ankerraum 30, der auch als Druckentlastungsraum bezeichnet wird, und über eine Rücklaufleitung 32 mit einem Kraftstoffbehälter in Verbindung steht. Der Steuerraum 23 ist über eine Verbindungsleitung 34 mit einer Ablaufdrossel mit dem Druckentlastungsraum 30 verbunden. Eine weitere Verbindungsleitung 35 mit einer Fülldrossel erstreckt sich von dem Hochdruckverbindungsraum 4 in einen brennraumfernen Mündungsbereich 36, in den auch die Verbindungsleitung 34 mit der Ablaufdrossel mündet. Der Mündungsbereich 36 wird durch einen Schließkörper 37 verschlossen, der durch einen Anker 38 betätigt wird, welcher wiederum mit einer Spule 39 eines Elektromagneten 40 zusammenwirkt. Wenn die Spule 39 bestromt wird, dann wird der Anker 38 zu dem Elektromagneten 40 hin angezogen, so dass der Schließkörper 37 von dem Mündungsbereich 36 abhebt. Im nicht bestromten Zustand der Spule 39 ist der Anker 38 mit dem Schließkörper 37 durch eine Ankerfeder 41 in seine Schließstellung vorgespannt, in welcher der Mündungsbereich 36 durch den Schließkörper 37 verschlossen ist.The in 1 The embodiment shown is the end of the nozzle needle remote from the combustion chamber 10 fixed with a control rod 22nd connected, which in a valve piece 25th is led and at its other end a control room 23 limited. From the control room 23 a connecting line extends 24 with an inlet throttle through the valve piece 25th into the high pressure connection room 4th . The valve piece 25th is part of a control valve device 28 , with which the opening movement of the nozzle needle 10 is controlled. The control valve device 28 also includes an anchor space 30th , which is also referred to as the pressure relief chamber, and a return line 32 is in communication with a fuel tank. The control room 23 is via a connecting line 34 with a discharge throttle with the pressure relief chamber 30th tied together. Another connection line 35 with a filling throttle extending from the high pressure connection space 4th into a muzzle area remote from the combustion chamber 36 , in which also the connection line 34 opens with the outlet throttle. The mouth area 36 is through a closing body 37 locked by an anchor 38 is operated, which in turn with a coil 39 an electromagnet 40 cooperates. When the coil 39 is energized, then the armature 38 to the electromagnet 40 tightened so that the closing body 37 from the mouth area 36 takes off. When the coil is not energized 39 is the anchor 38 with the closing body 37 by an armature spring 41 biased into its closed position, in which the mouth area 36 through the closing body 37 is locked.

In dem Injektorgehäuse 6 ist zwischen der Steuerstange 22 und dem Injektorkörper 7 ein ringraumartiger Schließdruckspeicher 44 ausgebildet, in dem eine Düsenfeder 45 angeordnet ist, die zwischen einem Bund 46 der Steuerstange 22 und einem Hochdruckdichtring 48 eingespannt ist. Der Schließdruckspeicher 44 erstreckt sich bis in einen Ringraum 49, der zwischen der Steuerstange 22 und dem Ventilstück 25 vorgesehen ist. Zum Brennraum hin wird der Schließdruckspeicher 44 durch eine Schließdruckschulter 50 an der Düsennadel 10 begrenzt. Der Schließdruckspeicher 44 steht mit dem Hochdruckverbindungskanal 16 in Verbindung und prägt eine hydraulische Schließkraft auf die Düsennadel 10 auf. Dabei wird der Druckabfall in der Kraftstoffhochdruckquelle 2 und der Zuleitung 3 ausgenutzt, der während der Einspritzung auftritt. Über eine Schließdruckdrossel 52 wird sichergestellt, dass der Schließdruckspeicher 44 vor einer Einspritzung mit Hochdruck beaufschlagt ist und während einer Einspritzung der ursprüngliche Druck in dem Schließdruckspeicher 44 erhalten bleibt und nicht wie der Druck in der Zuleitung 3 und der Kraftstoffhochdruckquelle 2 abfällt.In the injector housing 6th is between the control rod 22nd and the injector body 7th an annulus-like closing pressure accumulator 44 formed in which a nozzle spring 45 is arranged between a collar 46 the control rod 22nd and a high pressure sealing ring 48 is clamped. The closing pressure accumulator 44 extends into one Annulus 49 that is between the control rod 22nd and the valve piece 25th is provided. The closing pressure accumulator becomes the combustion chamber 44 through a closing pressure shoulder 50 on the nozzle needle 10 limited. The closing pressure accumulator 44 stands with the high pressure connection channel 16 in connection and applies a hydraulic closing force to the nozzle needle 10 on. Thereby, the pressure drop in the high-pressure fuel source 2 and the supply line 3 exploited that occurs during the injection. Via a closing pressure throttle 52 it is ensured that the closing pressure accumulator 44 is acted upon with high pressure before an injection and the original pressure in the closing pressure accumulator during an injection 44 is maintained and not like the pressure in the supply line 3 and the high pressure fuel source 2 falls off.

Die 2 zeigt eine Modifizierung der Düsenspitze 11, bei der in Bereichen, in denen aufgrund einer Umlenkung des Kraftstoffs eine erhöhte Kavitationsneigung vorliegt, über einen zusätzlichen Verbindungskanal 20 Kraftstoff mit hohem Druck eingeleitet wird, so dass der vorherrschende Druck im Bereich der Umlenkung auf ein Niveau steigt, bei dem Kavitation nicht mehr auftreten kann.the 2 shows a modification of the nozzle tip 11 , in which in areas in which there is an increased tendency to cavitation due to a deflection of the fuel, via an additional connection channel 20th Fuel is introduced at high pressure, so that the prevailing pressure in the area of the deflection rises to a level at which cavitation can no longer occur.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine Umlenkstelle des Kraftstoffs in einem Bereich 12A des Kraftstoffeintritts in die Einspritzbohrungen 12, welcher zugleich deren inneren Mündungsbereich bildet, kavitationsgefährdet. Sobald eine Hubbewegung der Düsennadel 10 erfolgt und diese mit ihrer Nadelsitzfläche 18 von einem an dem Düsenkörper 8 ausgebildeten Düsennadelsitz 19 abgehoben wird, strömt Kraftstoff unter hohem Druck aus dem Druckraum 15 an der Düsennadelspitze 13 vorbei in eine brennraumseitig der Düsennadel 10 ausgebildete Hauptbohrung bzw. Druckkammer 21 und von dort über die Einspritzbohrungen 12 in den Brennraum 14. Im jeweiligen Kraftstoffeintrittsbereich 12A der Einspritzbohrungen 12 erfährt der Kraftstoff eine Umlenkung, durch die der Druck unter das Dampfdruckniveau absinken kann. Daher ist der zusätzliche Verbindungskanal 20 hier von einer Öffnung 20A im Bereich des Düsennadelsitzes 19 zu einer Öffnung 20B in der Druckkammer 21 vor dem Kraftstoffeintrittsbereich bzw. Mündungsbereich 12A der Einspritzbohrungen12 ausgebildet, um mit dem Anheben der Düsennadel 10 eine Druckerhöhung im Kraftstoffeintrittsbereich 12A zu erzielen.In the exemplary embodiment shown, there is a deflection point for the fuel in one area 12A the fuel entry into the injection holes 12th , which at the same time forms their inner mouth area, is at risk of cavitation. As soon as a stroke movement of the nozzle needle 10 takes place and this with its needle seat 18th of one on the nozzle body 8th trained nozzle needle seat 19th is lifted, fuel flows under high pressure from the pressure chamber 15th at the nozzle needle tip 13th past into a combustion chamber side of the nozzle needle 10 trained main bore or pressure chamber 21 and from there via the injection holes 12th into the combustion chamber 14th . In the respective fuel inlet area 12A the injection holes 12th if the fuel is deflected, the pressure can drop below the vapor pressure level. Hence the additional connecting channel 20th here from an opening 20A in the area of the nozzle needle seat 19th to an opening 20B in the pressure chamber 21 in front of the fuel inlet area or outlet area 12A of the injection bores 12 formed to cope with the lifting of the nozzle needle 10 an increase in pressure in the fuel inlet area 12A to achieve.

Der zusätzliche Verbindungskanal 20 kann als Einzelbohrung und dementsprechend auch mehrfach vorgehen sein, oder er kann als Ringspalt-Kanal oder auch als Ringsegmentspalt-Kanal ausgeführt sein. Hinsichtlich der Fertigung kann der zusätzliche Verbindungskanal 20 beispielsweise durch Erodieren, additive Fertigungsverfahren, Ur- und Umformen, Bohren oder andere geeignete Herstellungsverfahren in dem Düsenkörper 8 hergestellt werden. Der Strömungsquerschnitt ist dabei so dimensioniert, dass der für eine Kavitationsvermeidung erforderliche Druck am Kraftstoffeintrittsbereich 12A der Einspritzbohrungen 12 vorliegt.The additional connection channel 20th can be carried out as a single bore and accordingly also several times, or it can be designed as an annular gap channel or also as an annular segment gap channel. With regard to production, the additional connection channel 20th for example by eroding, additive manufacturing processes, primary and reshaping, drilling or other suitable manufacturing processes in the nozzle body 8th getting produced. The flow cross-section is dimensioned in such a way that the pressure required to avoid cavitation is at the fuel inlet area 12A the injection holes 12th is present.

Die 3 zeigt eine 1 entsprechende Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Kraftstoffeinspritzdüse 1, die im Wesentlichen den gleichen Aufbau aufweist wie die Kraftstoffeinspritzdüse 1 gemäß 2. Im Unterschied zur Ausgestaltung der 2 ist hier der Düsennadelsitz 17 mit einem Absatz 17A und korrespondierend auch die Nadelsitzfläche 18 mit einem Absatz 18A ausgebildet. Bei diesem gestuften Düsennadelkonzept ist der zusätzliche Verbindungskanal 20 von dem Bereich des Düsennadelsitzes 17, welcher auf der dem Druckraum 15 zugewandten Seite des Absatzes 17A liegt, zu dem Kraftstoffeintrittsbereich 12A der zugeordneten Einspritzbohrung 12 geführt.the 3 shows a 1 Corresponding illustration of a further exemplary embodiment of the fuel injection nozzle 1 which has substantially the same structure as the fuel injector 1 according to 2 . In contrast to the design of the 2 here is the nozzle needle seat 17th with a paragraph 17A and correspondingly also the needle seat surface 18th with a paragraph 18A educated. In this stepped nozzle needle concept, there is the additional connecting channel 20th from the area of the nozzle needle seat 17th , which on the the pressure room 15th facing side of the paragraph 17A is to the fuel inlet area 12A the assigned injection hole 12th guided.

Ziel ist es auch hier, dass das Druckverhältnis zwischen dem Druck in der Hauptbohrung bzw. Druckkammer 21 und dem zusätzlichen Verbindungskanal 20 im Zusammenführungsbereich des Kraftstoffes vor dem Kraftstoffeintrittsbereich 12A der Einspritzöffnungen 12 möglichst gering ist bzw. sich aufhebt. Damit wird eine Kavitation an dem brennraumzugewandten Verbindungspunkt beider Kavitäten verhindert.The aim here is that the pressure ratio between the pressure in the main bore or pressure chamber 21 and the additional connection channel 20th in the merging area of the fuel in front of the fuel inlet area 12A of the injection openings 12th is as low as possible or cancels out. This prevents cavitation at the connection point of the two cavities facing the combustion chamber.

Die Anordnung der dem Düsennadelsitz 17 zugewandten Öffnung 20A des zusätzlichen Verbindungskanals 20 stromauf des Absatzes 17A an dem Düsennadelsitz 17 bedeutet, dass der zusätzliche Verbindungskanal 20 bei einer Hubbewegung der Düsennadel 10 bereits geöffnet wird, während die Druckkammer 21 noch durch die Düsennadel im Bereich des Absatzes 17A des Düsennadelsitzes geschlossen ist. Durch die frühere Druckbeaufschlagung des zusätzlichen Verbindungskanals 20 wird Druck an die kavitationsgefährdete Stelle geführt, bevor in der Druckkammer 21 durch den Strömungsimpuls der hauptsächlichen Kraftstoffmasse lokal ein Unterdruck an Stelle der Umlenkung auftreten kann. Geometrisch kann der Zeitpunkt, zu dem der Druck am Austritt 20B des zusätzlichen Verbindungskanals 20 zur Kavitationsverhinderung lokal angehoben wird, durch entsprechende Gestaltung der Düsennadelstufung optimiert werden.The arrangement of the nozzle needle seat 17th facing opening 20A of the additional connection channel 20th upstream of the paragraph 17A on the nozzle needle seat 17th means that the additional connection channel 20th with a stroke movement of the nozzle needle 10 is already opened while the pressure chamber 21 through the nozzle needle in the area of the heel 17A the nozzle needle seat is closed. Due to the earlier pressurization of the additional connecting channel 20th pressure is fed to the point at risk of cavitation before in the pressure chamber 21 Due to the flow impulse of the main fuel mass, a negative pressure can occur locally instead of the deflection. The point in time at which the pressure exits can be geometrical 20B of the additional connection channel 20th is raised locally to prevent cavitation, can be optimized by appropriate design of the nozzle needle graduation.

Der zusätzliche Verbindungskanal 20 ist in der 3 gekrümmt gezeigt, jedoch kann der Fachmann in weiteren Ausführungen je nach vorhandenem Bauraum, fertigungstechnischen Anforderungen und gegebenen Druckverhältnissen einen anderen geeigneten geraden oder gewinkelten Verlauf wählen. Wenn der zusätzliche Verbindungskanal 20 selbst ohne oder mit nur geringer Umlenkung des Kraftstoffes ausgebildet ist, kann auch hierin Kavitation vorteilhaft vermieden werden.The additional connection channel 20th is in the 3 Shown curved, but the person skilled in the art can choose another suitable straight or angled course depending on the available installation space, manufacturing requirements and given pressure conditions. If the additional connection channel 20th is formed even without or with only a slight deflection of the fuel, cavitation can also be advantageously avoided here.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: KraftstoffeinspritzdüseFuel injector
22: KraftstoffhochdruckquelleHigh pressure fuel source
33: ZuleitungSupply line
44th: HochdruckverbindungsraumHigh pressure communication room
55: InjektorkopfInjector head
66th: InjektorgehäuseInjector housing
77th: InjektorkörperInjector body
88th: DüsenkörperNozzle body
99: zentrale Führungsbohrungcentral guide hole
1010: DüsennadelNozzle needle
1111: DüsenspitzeNozzle tip
1212th: EinspritzbohrungInjection hole
12A12A: KraftstoffeintrittsbereichFuel entry area
1313th: DüsennadelspitzeNozzle needle tip
1414th: BrennraumCombustion chamber
1515th: DruckraumPrinting room
1616: HochdruckverbindungskanalHigh pressure connection channel
1717th: DüsennadelsitzNozzle needle seat
17A17A: Absatz DüsennadelsitzParagraph nozzle needle seat
1818th: NadelsitzflächeNeedle seat
18A18A: Absatz NadelsitzflächeHeel needle seat
1919th: DüsennadelsitzNozzle needle seat
2020th: zusätzlicher Verbindungskanaladditional connection channel
20A20A: erstes Ende des Verbindungskanalsfirst end of the connecting channel
20B20B: erstes Ende des Verbindungskanalsfirst end of the connecting channel
2121: Hauptbohrung, DruckkammerMain bore, pressure chamber
2222nd: SteuerstangeControl rod
2323: SteuerraumControl room
2424: VerbindungsleitungConnecting line
2525th: VentilstückValve piece
2828: SteuerventileinrichtungControl valve device
3030th: AnkerraumAnchor room
3232: RücklaufleitungReturn line
3434: VerbindungsleitungConnecting line
3535: VerbindungsleitungConnecting line
3636: MündungsbereichMouth area
3737: SchließkörperClosing body
3838: Ankeranchor
3939: SpuleKitchen sink
4040: ElektromagnetElectromagnet
4141: AnkerfederAnchor spring
4444: SchließdruckspeicherClosing pressure accumulator
4545: DüsenfederNozzle spring
4646: BundFederation
4848: HochdruckdichtringHigh pressure sealing ring
4949: RingraumAnnulus
5050: SchließdruckschulterClosing pressure shoulder
5252: SchließdruckdrosselClosing pressure throttle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102007011788 A1 [0003, 0018]

Claims

Fuel injection nozzle (1) with a fuel feed from a pressure chamber (15), to which high pressure fuel can be fed, to at least one injection bore (12) formed in a nozzle body (8), a movable nozzle needle (10) in the nozzle body (8) is arranged, which opens or closes a fuel flow depending on its position, characterized in that in addition to a main flow of fuel from the pressure chamber (15) through a nozzle needle seat (17) an additional connection channel (20) from the pressure chamber (15) to a Diverting point (12A) of the fuel is provided in its main flow guide.

Fuel injector after Claim 1 , characterized in that the additional connecting channel (20) is dimensioned such that a cavitation-avoiding local pressure above a vapor pressure of the fuel is present at the deflection point (12A) of the fuel.

Fuel injector after Claim 1 or 2 , characterized in that the additional connecting channel (20) is formed in the nozzle body (8) between a nozzle needle seat (17) of the nozzle needle (10) and the deflection point (12A) of the fuel.

Fuel injector according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the nozzle needle (10) is stepped with at least one shoulder (18A) and an end (20A) of the additional connecting channel (20) lying on a nozzle needle seat (17) is placed in such a way that the nozzle needle ( 10) the additional connecting channel (20) is opened before the main flow of the fuel.

Fuel injector after Claim 4 , characterized in that the nozzle needle seat (17) is formed with a shoulder (17A) and correspondingly the nozzle needle (10) with a needle seat surface (18) is formed with a shoulder (18A), the end (20A) of the additional connecting channel (20) is placed in the area of the nozzle needle seat (17) on the side of the shoulder (17A) facing the pressure chamber (15).

Fuel injector according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the deflection point of the fuel is a fuel inlet region (12A) on the at least one injection bore (12).