DE10255375A1

DE10255375A1 - Injector for injecting fuel

Info

Publication number: DE10255375A1
Application number: DE2002155375
Authority: DE
Inventors: Jürgen BREEDLOVE; Grit Dr. Krüger; Ferdinand Löbbering
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2004-06-24
Also published as: EP1565650A1; EP1565650B1; WO2004048772A1; DE50304986D1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff, insbesondere in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, umfassend ein Gehäusebauteil (2) mit wenigstens einem Spritzloch (4), welches einen Eintrittsbereich und einen Austrittsbereich (5) aufweist. Der Austrittsbereich (5) liegt in einer Ebene (E) senkrecht zu einer Spritzlochachse (Y-Y).The invention relates to an injection device for injecting fuel, in particular into a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising a housing component (2) with at least one spray hole (4), which has an inlet area and an outlet area (5). The exit region (5) lies in a plane (E) perpendicular to an injection hole axis (Y-Y).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einspritzvorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff, insbesondere zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine.The present invention relates to an injection device for injecting fuel, in particular for injecting fuel into a combustion chamber of an internal combustion engine.

Einspritzvorrichtungen zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichsten Ausgestaltungen bekannt. Insbesondere in Verbindung mit Speichereinspritzsystemen, wie beispielsweise Common-Rail-Systemen zur Einspritzung von Dieselkraftstoff, werden derartige Einspritzvorrichtungen zur Kraftstoffeinspritzung unter hohem Druck verwendet. Derartige Einspritzvorrichtungen umfassen eine in einem Düsenkörper geführte Düsennadel, wobei ein Dichtsitz an einer Spitze der Düsennadel für eine Abdichtung zwischen der Düsennadel und dem Düsenkörper ausgebildet ist. Unterhalb des Dichtsitzes sind üblicherweise mehrere Spritzlöcher ausgebildet, welche von einem Sackloch im Düsenkörper abzweigen. Durch diese Spritzlöcher wird der Kraftstoff in den Brennraum eingespritzt.Injectors for injection of fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine from the prior art in a wide variety of configurations known. Especially in connection with memory injection systems, such as for example common rail systems for the injection of diesel fuel, become such injectors for fuel injection used under high pressure. Such injectors include a nozzle needle guided in a nozzle body, wherein a sealing seat at a tip of the nozzle needle for a seal between the nozzle needle and the nozzle body is. Several spray holes are usually formed below the sealing seat, which branch off from a blind hole in the nozzle body. Through these spray holes the fuel is injected into the combustion chamber.

Üblicherweise ist der Düsenkörper am Ende in Form eines Kegels bzw. Kegelstumpfes ausgebildet und die Spritzlöcher verlaufen von der Außenseite des Kegels nach innen zum Sackloch. Aufgrund der Anordnung der Spritzlöcher im Kegelbereich ergibt sich dabei eine nicht planare Austrittsfläche an der Außenseite des Kegels, wie in 4 gezeigt. Dies führt dazu, dass Kraftstoffteilchen bei Betrachtung des Kraftstoffstrahls in einer Ebene senkrecht zur Mittelachse X-X des Spritzlochs zum Teil schon aus dem Spritzloch austreten, während sie an anderen Bereichen des Spritzloches noch an der Spritzlochwandung geführt werden. Hieraus resultiert eine unterschiedliche Ablenkung des Strahls über den Austrittsbereich und eine unterschiedliche Auffächerung des Strahls am Austrittsbereich.The end of the nozzle body is usually in the form of a cone or truncated cone and the spray holes run from the outside of the cone inwards to the blind hole. The arrangement of the spray holes in the cone area results in a non-planar exit surface on the outside of the cone, as in 4 shown. As a result, when the fuel jet is viewed in a plane perpendicular to the central axis XX of the spray hole, some of the fuel particles already emerge from the spray hole while they are still guided on the spray hole wall in other areas of the spray hole. This results in a different deflection of the beam over the exit area and a different fanning out of the beam at the exit area.

Weiterhin führt die unterschiedliche Führungslänge der Kraftstoffteilchen am Austrittsbereich zu nicht symmetrischen Einspritzgeometrien und weiterhin auch zu einer nicht bzw. nur schwer reproduzierbaren Geometrie des Austrittstrahls.Furthermore, the different guide length of the Fuel particles at the exit area to non-symmetrical injection geometries and continue to be difficult or impossible to reproduce Exit beam geometry.

In 5 ist weiterhin eine bekannte, zu einem Brennraum geneigte Düse dargestellt, bei der aufgrund der Neigung unterschiedliche Führungslängen einzelner Spritzlöcher vorhanden sind. Dabei ist die Führungslänge am linken Spritzloch 4 um A größer als am rechten Spritzloch 4', an dem die Führung B beträgt. Hierbei kommt es zusätzlich noch zu Streuungen des Spritzbildes von Spritzloch zu Spritzloch.In 5 also shows a known nozzle inclined to a combustion chamber, in which there are different guide lengths of individual spray holes due to the inclination. The guide length is at the left spray hole 4 A larger than at the right spray hole 4 ' on which the guide is B. This also causes scattering of the spray pattern from spray hole to spray hole.

Es ist von daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Einspritzvorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff bereitzustellen, welche eine verbesserte Einspritzung von Kraftstoff ermöglicht.It is therefore an object of the present invention to provide an injection device for injecting fuel, which enables improved fuel injection.

Diese Aufgabe wird durch eine Einspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche zeigen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This task is accomplished by an injector solved with the features of claim 1. The subclaims show advantageous developments of the invention.

Gemäß der erfindungsgemäßen Einspritzvorrichtung zur Einspritzung von Kraftstoff weist diese einen Austrittsbereich auf, welcher in einer Ebene senkrecht zu einer Spritzlochachse liegt. Mit anderen Worten liegen alle Randpunkte am Austrittsbereich des Spritzlochs in einer Ebene senkrecht zur Spritzlochachse, sodass eine planare Austrittsfläche vorhanden ist. Dadurch wird erreicht, dass der Kraftstoff im Austrittsbereich des Spritzlochs nicht unterschiedlich lange geführt wird, sodass ein optimaler Austritt von Kraftstoff aus dem Spritzloch erreicht wird. Dabei treten keine durch unterschiedliche Spritzlochlängen verursachte Ablenkungen oder unterschiedliche Auffächerungen des Strahls auf. Somit kann durch die erfindungsgemäße Maßnahme eine exakte Strahlgeometrie erhalten werden. Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung des Austrittsbereich in einer zur Spritzlochach se senkrechten Ebene eine exakte und schnellere Ausrichtung des Strahls. Dies ermöglicht auch eine leichter reproduzierbare Strahlgeometrie, sodass der Verbrennungsvorgang im Motor gleichmäßiger ablaufen kann. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Austrittsbereichs verbessert weiterhin die Zerstäubung innerhalb des Strahls und verringert die Druckabhängigkeit der Strahlgeometrie signifikant. Ein weiterer Vorteil liegt darin begründet, dass auch Versuche an Motorprüfständen o.ä. deutlich vereinfacht werden können. Die erfindungsgemäße Austrittsgeometrie stellt somit einen optimalen Austrittsstrahlkegel bereit, was zu einem verbesserten Verbrennungsvorgang und zur verbesserten Abgasemission führt.According to the injection device according to the invention for the injection of fuel, this has an outlet area on, which lies in a plane perpendicular to a spray hole axis. In other words, all boundary points are at the exit area of the Spray hole in a plane perpendicular to the spray hole axis so that a planar exit surface is available. This ensures that the fuel in the outlet area the spray hole is not run for different lengths, so that an optimal Leakage of fuel from the spray hole is reached. Kick no distractions caused by different spray hole lengths or different fanning out of the beam on. Thus, by the measure according to the invention exact beam geometry can be obtained. Furthermore, the arrangement according to the invention the exit area in a plane perpendicular to the spray hole axis an exact and faster alignment of the beam. This also makes it possible a more reproducible beam geometry, so that the combustion process run more evenly in the engine can. The training according to the invention the exit area further improves atomization within of the jet and significantly reduces the pressure dependence of the jet geometry. Another advantage lies in the fact that trials also take place Engine test benches or similar clear can be simplified. The exit geometry according to the invention thus provides an optimal exit beam cone, what to an improved combustion process and for improved exhaust emission leads.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung liegt der Austrittsbereich des Spritzlochs in einem, insbesondere mittels Senken ausgesparten Bereich. Mit anderen Worten wird z.B. eine Senkung am Austrittsbereich des Spritzlochs ausgeführt derart, dass nach der Senkung alle Randpunkte des austrittseitigen Spritzlochendes in einer Ebene senkrecht zur Spritzlochachse liegen. Eine derartige Senkung kann beispielsweise vor oder nach der Herstellung des Spritzlochs mit einem entsprechend ausgebildeten Bohrwerkzeug oder mittels Funkenerosion o.ä. erzeugt werden.According to a preferred embodiment of the In the present invention, the exit area of the spray hole is located in an area that is recessed, in particular by means of depressions. With in other words e.g. a depression at the exit area of the spray hole accomplished such that after the lowering all edge points of the exit side The end of the spray hole must be in a plane perpendicular to the spray hole axis. A such a reduction can, for example, before or after production the spray hole with an appropriately trained drilling tool or by means of spark erosion or similar be generated.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Austrittsbereich des Spritzlochs an einem plangeschliffenen Außenbereich des Gehäusebauteils angeordnet. Auf diese Weise kann der erfindungsgemäße Austrittsbereich ebenfalls besonders einfach bereitgestellt werden. Dabei ist es möglich, den planen Bereich an der Außenseite des Gehäusebauteils entweder vor dem Herstellen des Spritzlochs oder nach dem Herstellen des Spritzlochs auszubilden.According to another preferred embodiment of the present invention, the outlet region of the spray hole is arranged on a flat-ground outer region of the housing component. In this way, the exit area according to the invention can also be provided particularly easily the. It is possible to form the flat area on the outside of the housing component either before the spray hole is made or after the spray hole is made.

Weiterhin bevorzugt ist bei Verwendung von plangeschliffenen Bereichen als Austrittsbereiche des Spritzlochs die äußere Gestaltung des Gehäusebauteils als Polyeder ausgebildet. Da bei kann z.B. ein Polyeder mit einer im Wesentlichen kegelförmigen Grundform erzeugt werden.It is also preferred when used of flat-ground areas as exit areas of the spray hole the external design of the housing component formed as a polyhedron. For example, a polyhedron with a essentially conical Basic shape can be generated.

Weiterhin bevorzugt ist das Gehäusebauteil, in welchem das Spritzloch angeordnet ist, ein im Wesentlichen kegel- oder kugelartiges Bauteil.The housing component is also preferred, in which the spray hole is arranged, an essentially conical or spherical component.

Weiterhin bevorzugt ist die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung geneigt zu einer Brennraumachse eingebaut. Bei einem derartigen schrägen Einbau relativ zum Brennraum ergaben sich im Stand der Technik bisher die größten Probleme, da es erst dadurch von Spritzloch zu Spritzloch zu unterschiedlichen Längendifferenzen und somit zu unterschiedlicher Strahlgeometrie der einzelnen Spritzlöcher kommt. Erfindungsgemäß kann dieses Problem jedoch nun einfach gelöst werden und an jedem Spritzloch die gleiche Strahlgeometrie sichergestellt werden.The injection device according to the invention is further preferred installed inclined to a combustion chamber axis. With such a bevel Installation relative to the combustion chamber has so far been found in the prior art the biggest problems because it only makes it different from spray hole to spray hole length differences and thus comes to different spray geometry of the individual spray holes. According to the invention, this can However, the problem is now simply solved the same spray geometry is ensured at every spray hole become.

Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung wird insbesondere in Speichereinspritzsystemen, wie beispielsweise Common-Rail-Systemen, zur Einspritzung von Kraftstoff unter hohem Druck verwendet. Hierbei erzielt die vorliegende Erfindung besonders gute Einspritzergebnisse mit entsprechenden Vorteilen hinsichtlich der Verbrennung und des Abgasverhaltens, da aufgrund des hohen Drucks eine große Menge Kraftstoff innerhalb eines kleinen Zeitraums mit vorbestimmter, leicht reproduzierbarer Strahlgeometrie, eingespritzt wird.The injection device according to the invention is especially in storage injection systems, such as common rail systems, for injection of fuel used under high pressure. Here the present invention particularly good injection results with corresponding advantages with regard to combustion and exhaust gas behavior, because of a high pressure Amount of fuel within a short period of time with predetermined, easily reproducible jet geometry, is injected.

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung ist:Below is the present Invention based on preferred embodiments in connection described with the drawing. In the drawing is:

1 eine schematische Teilschnittansicht einer Einspritzvorrichtung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, 1 2 shows a schematic partial sectional view of an injection device according to a first exemplary embodiment of the present invention,

2 eine Vergrößerung des mit X in 1 gekennzeichneten Austrittsbereich des Spritzlochs, 2 an enlargement of the one with X in 1 marked exit area of the spray hole,

3 eine schematische Schnittansicht eines Austrittsbereichs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, 3 2 shows a schematic sectional view of an exit area according to a second exemplary embodiment of the present invention,

4 ein Austrittsbereich gemäß dem Stand der Technik, und 4 an exit area according to the prior art, and

5 eine schematische Schnittansicht einer zum Brennraum geneigten Düse gemäß dem Stand der Technik. 5 is a schematic sectional view of a nozzle inclined to the combustion chamber according to the prior art.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine Einspritzvorrichtung 1 für ein Speichereinspritzsystem gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben.Below is with reference to the 1 and 2 an injector 1 described for a memory injection system according to a first embodiment of the present invention.

Wie in 1 gezeigt, umfasst die Einspritzvorrichtung 1 ein Gehäuse 2 in Form eines Düsenkörpers, in welchem ein Sackloch 3 mit einem Sitzkegel 10 ausgebildet ist. Ein Dichtsitz 8 auf dem Sitzkegel 10 wird in bekannter Weise von einer nicht dargestellten Düsennadel verschlossen bzw. freigegeben. Bei freigegebenem Dichtsitz strömt in bekannter Weise ein unter Druck stehender Kraftstoff durch das Sackloch 3 und über die Spritzlöcher 4 in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine.As in 1 shown includes the injector 1 a housing 2 in the form of a nozzle body, in which a blind hole 3 with a seat cone 10 is trained. A seal seat 8th on the seat cone 10 is closed or released in a known manner by a nozzle needle, not shown. When the sealing seat is released, a fuel under pressure flows through the blind hole in a known manner 3 and over the spray holes 4 into a combustion chamber of an internal combustion engine.

In 2 ist der Austrittsbereich 5 des Spritzlochs 4 des ersten Ausführungsbeispiels im Detail dargestellt. Wie in 2 gezeigt, ist am Austrittsbereich 5 des Spritzlochs 4 eine Senkung 6 derart ausgebildet, dass der Austrittsbereich 5 des Spritzlochs in einer Ebene E liegt. Mit anderen Worten liegen alle Randpunkte 9 des austrittseitigen Spritzlochendes in einer Ebene E, welche senkrecht zu einer Spritzlochachse Y-Y ist. Durch diese Ausbildung des austrittseitigen Spritzlochendes wird eine exakte und schnelle Ausrichtung des Spritzstrahls bei vorberechenbarer und reproduzierbarer Strahlgeometrie erreicht. Insbesondere kann eine besonders gleichmäßige Strahlsymmetrie des in den Brennraum eingespritzten Kraftstoffs erhalten werden. Weiterhin wird der Strahl unabhängiger gegenüber Druckschwankungen. Infolge der verbesserten Zerstäubung im Vergleich mit den herkömmlichen Spritzlochgeometrien kann auch ein verbesserter Verbrennungsvorgang erhalten werden.In 2 is the exit area 5 of the spray hole 4 of the first embodiment shown in detail. As in 2 shown is at the exit area 5 of the spray hole 4 a cut 6 formed such that the exit area 5 the spray hole lies in a plane E. In other words, all boundary points are located 9 of the outlet-side spray hole end in a plane E which is perpendicular to a spray hole axis YY. This configuration of the end of the spray hole on the outlet side achieves precise and rapid alignment of the spray jet with predictable and reproducible jet geometry. In particular, a particularly uniform jet symmetry of the fuel injected into the combustion chamber can be obtained. Furthermore, the jet becomes more independent of pressure fluctuations. As a result of the improved atomization compared to the conventional spray hole geometries, an improved combustion process can also be obtained.

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf 3 eine Einspritzvorrichtung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Dabei sind gleiche Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.The following will refer to 3 an injection device according to a second embodiment of the present invention described. The same parts are designated with the same reference numerals.

Die Einspritzvorrichtung 1 gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem des ersten Ausführungsbeispiels, wobei anstelle der Senkung beim zweiten Ausführungsbeispiel ein plan geschliffener Bereich 7 ausgebildet ist. Der plan geschliffene Bereich 7 bildet die Ebene E, welche senkrecht zur Spritzlochachse Y-Y angeordnet ist, sodass der Austrittsbereich 5 des Spritzlochs 4 in dieser Ebene E liegt. Der plan geschliffene Bereich 7 kann dabei vor oder nach Herstellung des Spritzlochs 4 erzeugt werden.The injector 1 according to the second exemplary embodiment essentially corresponds to that of the first exemplary embodiment, with a flat ground area instead of the countersink in the second exemplary embodiment 7 is trained. The flat ground area 7 forms the plane E, which is arranged perpendicular to the spray hole axis YY, so that the exit region 5 of the spray hole 4 lies in this plane E. The flat ground area 7 can be done before or after making the spray hole 4 be generated.

Die erfindungsgemäße Einspritzvorrichtung 1 wird insbesondere bei Speichereinspritzsystemen, wie beispielsweise Common-Rail-Systemen zur Einspritzung von Dieselkraftstoff unter hohem Druck in einen Brennraum verwendet. Hierbei zeigt die erfindungsgemäße Ausbildung des austrittseitigen Endes des Spritzlochs insbesondere bei hohen Drücken und bei Druckschwankungen signifikante Vorteile gegenüber den herkömmlichen, bisher verwendeten Spritzlochgeometrien.The injection device according to the invention 1 is used particularly in storage injection systems, such as common rail systems for injecting diesel fuel under high pressure into a combustion chamber. Here, the design according to the invention of the exit-side end of the spray hole shows significant advantages over the conventional spray hole geometries previously used, in particular at high pressures and in the event of pressure fluctuations.

Im Rahmen der Erfindung sind vielfältige Abwandlungen und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.Within the scope of the invention, various modifications and modifications are possible without verifying the scope of the invention and its equivalents to let.

Claims

Injection device for injecting fuel, in particular into a combustion chamber of an internal combustion engine, comprising a housing component ( 2 ) with at least one spray hole ( 4 ), which has an entry area and an exit area ( 5 ), characterized in that the outlet area ( 5 ) lies in a plane (E) perpendicular to a spray hole axis (YY).

Injection device according to claim 1, characterized in that the outlet region ( 5 ) in a recessed area, in particular by means of depressions ( 6 ) lies.

Injection device according to claim 1, characterized in that the plane (E) of the outlet region ( 5 ) in a flat ground area ( 7 ) of the housing component ( 2 ) lies.

Injection device according to claim 3, characterized in that the outer design of the housing component ( 2 ) is a polyhedron.

Injection device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one spray hole ( 4 ) in a section of the housing component ( 2 ) is arranged with a substantially conical or spherical shape.

Injector according to one of the preceding Expectations, characterized in that the injector is vertical or is arranged inclined to a combustion chamber axis.

Injector according to one of the preceding Expectations, characterized in that the injection device in a memory injection system is used.