DE10307873A1

DE10307873A1 - Blind hole and seat hole injection nozzle for an internal combustion engine with a transition cone between the blind hole and nozzle needle seat

Info

Publication number: DE10307873A1
Application number: DE2003107873
Authority: DE
Inventors: Wilfried Roth; Heidi Arleth
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-02-25
Filing date: 2003-02-25
Publication date: 2004-09-02
Also published as: EP1599670B1; WO2004076850A1; DE50309436D1; EP1599670A1

Abstract

Es wird eine Einspritzdüse (1) mit Sackloch (2) vorgeschlagen, bei der zwischen Sackloch (2) und Düsennadelsitz (4) ein Übergangskegel (8) vorhanden ist. Dadurch verringert sich die Toleranz des Strömungswiderstands der Einspritzdüse (1) im Teilhub der Düsennadel (5) und ermöglicht so eine genauere Bemessung der eingespritzten Kraftstoffmenge.An injection nozzle (1) with a blind hole (2) is proposed, in which a transition cone (8) is present between the blind hole (2) and the nozzle needle seat (4). This reduces the tolerance of the flow resistance of the injection nozzle (1) in the partial stroke of the nozzle needle (5) and thus enables a more precise measurement of the amount of fuel injected.

Description

Stand der TechnikState of technology

Die Erfindung geht aus von einer Einspritzdüse für Brennkraftmaschinen mit einem, mindestens ein Spritzloch aufweisenden Sackloch beziehungsweise eine Sitzloch-Einspritzdüse und mit einem an das Sackloch anschließenden Düsennadelsitz.The invention is based on one injection for internal combustion engines with a blind hole having at least one spray hole or a seat hole injector and with one adjoining the blind hole Nozzle needle seat.

Sackloch-Einspritzdüsen der gattungsgemäßen Art weisen vor allem im Teilhubbereich der Düsennadel eine große Streuung des Strömungswiderstands und damit auch der eingespritzten Kraftstoffmenge auf. In Folge dessen ist das Emissions- und Verbrauchsverhalten vieler der mit diesen Sackloch-Einspritzdüsen ausgerüsteten Brennkraftmaschinen nicht optimal.Blind hole injectors of the generic type have a large spread, especially in the partial stroke area of the nozzle needle the flow resistance and thus also the amount of fuel injected. As a result which is the emission and consumption behavior of many of those with these blind hole injectors equipped internal combustion engines not optimal.

Aus der DE 199 31 761.5 ist eine Sackloch-Einspritzduse bekannt bei der durch Verrunden des Übergangs zwischen Sackloch und Düsennadelsitz die Streuung des Strömungswiderstandes im Teilhubbereich reduziert wird.From the DE 199 31 761.5 A blind hole injection nozzle is known in which the scattering of the flow resistance in the partial stroke area is reduced by rounding the transition between the blind hole and the nozzle needle seat.

Aus der DE 196 09 218 A1 ist eine Sackloch-Einspritzdüse bekannt bei der zwischen Sackloch und Düsennadelsitz ein zylindrischer Ringsteg ausgebildet ist.From the DE 196 09 218 A1 a blind hole injection nozzle is known in which a cylindrical ring web is formed between the blind hole and the needle seat.

Vorteile der ErfindungAdvantages of invention

Bei einer erfindungsgemäße Einspritzdüse für eine Brennkraftmaschine mit einem, mindestens ein Spritzloch aufweisenden Sackloch und einem an das Sackloch anschließenden Düsennadelsitz ist erfindungsgemäß zwischen Sackloch und Düsennadelsitz ein Übergangskegel vorhanden. Auch bei Sitzloch-Einspritzdüsen kann der erfindungsgemäße Übergangskegel mit Erfolg eingesetzt werden. Durch den erfindungsgemäßen Übergangskegel wird der im Teilhub vorhandene kegelstumpfförmige Ringspalt zwischen Düsennadel und Düsennadelsitz stark verkürzt, so dass sich dessen Strömungswiderstand stark verringert. Dadurch sinkt der Anteil des Strömungswiderstands dieses kegelstumpfförmigen Ringspalts am Gesamtströmungswiderstand der Einspritzdüse während des Einspritzvorgangs im Teillastbereich der Brennkraftmaschine. Im Ergebnis wirken sich somit Streuungen des Strömungswiderstands des kegelstumpfförmigen Spalts weniger stark auf das Einspritzverhalten der Einspritzdüse aus. Dadurch werden die Streuungen des Betriebsverhaltens der Einspritzdüsen bei der Serienproduktion verringert. Die Einspritzdüsen einer Großserie verhalten sich nahezu identisch im Teilhubbereich, so dass die Ansteuerung dieser Einspritzdüsen durch ein mit vorgegebenen Parametern programmiertes Steuergerät zu exakt vorhersehbaren und gleich großen Einspritzmengen führt. Dies führt im Ergebnis zu einer Verbesserung des Verbrauchs- und Emissionsverhaltens der Brennkraftmaschine sowie einer Verbesserung des Rundlaufs der Brennkraftmaschine insbesondere im Teillastbereich.In an injection nozzle according to the invention for an internal combustion engine with a blind hole having at least one spray hole and one adjoining the blind hole Nozzle needle seat is between Blind hole and nozzle needle seat a transition cone available. The transition cone according to the invention can also be used with seat hole injection nozzles used successfully. Through the transition cone according to the invention becomes the frustoconical annular gap between the nozzle needle in the partial stroke and nozzle needle seat greatly shortened so its flow resistance is strong reduced. This reduces the proportion of the flow resistance of this frustoconical annular gap on total flow resistance the injector while of the injection process in the partial load range of the internal combustion engine. As a result, scattering in the flow resistance of the frustoconical gap acts less strongly on the injection behavior of the injection nozzle. As a result, the scatter of the operating behavior of the injection nozzles is reduced series production reduced. The injection nozzles of a large series behave are almost identical in the partial stroke range, so that the control of these injectors too precise thanks to a control unit programmed with specified parameters predictable and equal Injection quantities leads. this leads to as a result of an improvement in consumption and emissions behavior the internal combustion engine and an improvement in the concentricity of the Internal combustion engine especially in the partial load range.

Durch die Verkürzung des Ringspalts zwischen Düsennadelsitz und Düsennadel wird auch der Einfluss der Oberflächenrauigkeit des Düsennadelsitzes beziehungsweise der Düsennadel auf den Strömungswiderstand im Teilhubbereich der Düsennadel aus den gleichen Gründen verringert. Somit können die Anforderungen an die zu bearbeitenden Oberflächen, falls gewünscht, herabgesetzt werden und somit Kosten bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Einspritzdüse eingespart werden.By shortening the ring gap between Nozzle needle seat and nozzle needle also the influence of the surface roughness of the nozzle needle seat or the nozzle needle on the flow resistance in the partial stroke area of the nozzle needle for the same reasons reduced. So you can the requirements on the surfaces to be machined, if desired, reduced are saved and thus costs in the manufacture of the injection nozzle according to the invention become.

Die Verkürzung des Ringspaltes führt mit den beiden begrenzenden Winkeln an der Nadel und durch den erfindungsgemäßen Verlauf des Düsenkörperwinkels zu einer Verschleißgrenze beim Einarbeiten der Nadel in den Körper.The shortening of the annular gap leads the two limiting angles on the needle and the course of the invention of the nozzle body angle to a wear limit when working the needle into the body.

Schließlich kann durch Messen des Betriebsverhaltens einer erfindungsgemäßen Sacklocheinspritzdüse das Betriebsverhalten aller anderen bauartgleichen Sacklocheinspritzdüsen mit wesentlich größerer Genauigkeit vorhergesagt werden und die Steuerung des Einspritzvorgangs entsprechend optimiert werden. Der Übergang kann nicht nur als Übergangskegel, sondern auch kurvenförmig angelegt sein.Finally, by measuring the Operating behavior of a blind hole injection nozzle according to the invention the operating behavior all other blind hole injection nozzles of the same design with much greater accuracy can be predicted and control of the injection process accordingly be optimized. The transition can not only be used as a transition cone, but also laid out in a curve his.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Kegelwinkel des Übergangskegels in etwa der Winkelhalbierenden zwischen dem Sackloch und dem Düsennadelsitz entspricht. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Übergangs zwischen Sackloch und Düsennadelsitz sowohl bei Einspritzdüsen mit konischem als auch mit zylindrischem Sackloch eingesetzt werden.It has proven to be beneficial if the cone angle of the transition cone roughly the bisector between the blind hole and the nozzle needle seat equivalent. The configuration according to the invention of the transition between blind hole and nozzle needle seat both with injectors with conical and cylindrical blind holes.

Des Weiteren hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn der Düsennadelsitz kegelstumpfförmig, insbesondere mit einem Kegelsitz von etwa 60 °, ausgeführt ist, da sich dann eine gute Dichtwirkung und eine gute Zentrierung der Düsennadel im Düsennadelsitz ergibt.Furthermore, it has proven to be beneficial proven when the nozzle needle seat frustoconical, in particular with a conical seat of about 60 °, since then there is a good one Sealing effect and good centering of the nozzle needle in the nozzle needle seat results.

In Ergänzung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein mit dem Düsennadelsitz zusammenwirkendes Ende einer Düsennadel kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei in besonders vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung der Kegelwinkel bis zu 1 °, vorzugsweise 15 Winkelminuten – 30 Winkelminuten, größer als der Kegelwinkel des Düsennadelsitzes ist, so dass die Dichtfläche verkleinert und in den Bereich des größten Durchmessers der Düsennadel verlegt wird.In addition to the invention it is provided that one with the nozzle needle seat cooperating end of a nozzle needle truncated cone is formed, in a particularly advantageous embodiment the invention of the cone angle up to 1 °, preferably 15 angular minutes - 30 angular minutes, greater than the cone angle of the nozzle needle seat is, so the sealing surface reduced and in the area of the largest diameter of the nozzle needle is relocated.

Alternativ kann das mit dem Düsennadelsitz zusammenwirkende Ende der Düsennadel doppelt kegelstumpfförmig ausgebildet sein. In diesem Fall ist der Düsennadelsitz dort, wo die beiden Kegelstümpfe aneinander anschließen.Alternatively, that which cooperates with the nozzle needle seat End of the nozzle needle double frustoconical be trained. In this case, the nozzle needle seat is where the two truncated cones connect to each other.

Das oder die Sacklöcher der erfindungsgemäßen Einspritzdüse können als Mini-Sackloch oder Mikro-Sackloch oder Sitzloch ausgebildet sein.That or the blind holes of the Injector according to the invention can as Mini blind hole or micro blind hole or seat hole can be formed.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar.Other advantages and beneficial Embodiments of the invention are the following drawing, their description and the claims can be found.

Zeichnungdrawing

Es zeigen:Show it:

1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse im Schnitt, 1 a first embodiment of an injection nozzle according to the invention in section,

2 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse, 2 a second embodiment of an injection nozzle according to the invention,

3 eine Kennlinie des hydraulischen Durchmessers der Einspritzdüse über dem Hub der Düsennadel und 3 a characteristic of the hydraulic diameter of the injection nozzle over the stroke of the nozzle needle and

4 eine schematische Darstellung eines Kraftstoffeinspritzsystems für eine Brennkraftmaschine. 4 is a schematic representation of a fuel injection system for an internal combustion engine.

Beschreibung der Ausführungsbeispieledescription of the embodiments

In 1 ist eine Einspritzdüse 1 mit einem konischen Sackloch 2 im Schnitt dargestellt. Dabei ist in der linken Hälfte der 1 eine Einspritzdüse nach dem Stand der Technik dargestellt, während auf der rechten Seite von 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse 1 dargestellt ist.In 1 is an injector 1 with a conical blind hole 2 shown in section. The left half is the 1 an injection nozzle according to the prior art, while on the right side of 1 a first embodiment of an injection nozzle according to the invention 1 is shown.

Nachfolgend wird zunächst die linke Hälfte der 1 beschrieben und anschließend die erfindungsgemäßen Unterschiede erläutert.The left half of the 1 described and then the differences according to the invention explained.

Das Sackloch 2 kann auch zylindrisch sein oder es kann um als Mini- oder Mikrosackloch 2 ausgeführt werden. Die Spritzlöcher können auch in einem Düsennadelsitz 4 angeordnet sein. Bei letztgenanntem ist das Volumen des Sacklochs 2 gegenüber der in 1 dargestellten Bauart verringert. Dadurch verdunstet bei abgestellter Brennkraftmaschine weniger Kraftstoff in den Brennraum.The blind hole 2 can also be cylindrical or it can be used as a mini or micro blind hole 2 be carried out. The spray holes can also be in a nozzle needle seat 4 be arranged. The latter is the volume of the blind hole 2 compared to the in 1 shown construction reduced. As a result, less fuel evaporates into the combustion chamber when the internal combustion engine is switched off.

Über ein Spritzloch 3 gelangt der nicht dargestellte Kraftstoff aus dem Sackloch 2 in den ebenfalls nicht dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine (nicht dargestellt). An das konische Sackloch 2 schließt sich ein kegelstumpfförmiger Düsennadelsitz 4 an. Der Düsennadelsitz 4 kann einen Kegelwinkel von beispielsweise 60 ° haben.Over a spray hole 3 the fuel, not shown, comes out of the blind hole 2 in the combustion chamber of the internal combustion engine (not shown), which is also not shown. The conical blind hole 2 closes a frustoconical nozzle needle seat 4 on. The nozzle needle seat 4 can have a cone angle of, for example, 60 °.

An dem Düsennadelsitz 4 liegt eine Düsennadel 5 auf. In 1 ist deutlich zu erkennen, dass der Kegelwinkel der Düsennadel 5 größer als der Kegelwinkel des Düsennadelsitzes ist. Dadurch liegt die Kontaktzone 6 zwischen Düsennadel 5 und Düsennadelsitz 4 im Bereich des größten Durchmessers der Düsennadel 5 und die Flächenpressung zwischen Düsennadel 5 und Düsennadelsitz 4 wird erhöht. Die Differenz der Kegelwinkel von Düsennadel 5 und Düsennadelsitz 4 ist in 1 übertrieben dargestellt. In der Regel ist diese Differenz kleiner als 1 ° und bewegt sich im Bereich von beispielsweise 15 Winkelminuten bis 30 Winkelminuten.At the nozzle needle seat 4 there is a nozzle needle 5 on. In 1 it can be clearly seen that the cone angle of the nozzle needle 5 is larger than the cone angle of the nozzle needle seat. This is the contact zone 6 between nozzle needle 5 and nozzle needle seat 4 in the area of the largest diameter of the nozzle needle 5 and the surface pressure between the nozzle needle 5 and nozzle needle seat 4 will be raised. The difference in the cone angle of the nozzle needle 5 and nozzle needle seat 4 is in 1 exaggerated. As a rule, this difference is less than 1 ° and ranges from, for example, 15 angular minutes to 30 angular minutes.

Auf der linken Seite von 1 ist ein Übergang zwischen Sackloch 2 und Düsennadelsitz 4 nach dem Stand der Technik als Kante 7 dargestellt. Diese Kante 7 entsteht beim Schleifen des Düsennadelsitzes 4. Je nach Art der Bearbeitung kann die Kante 7 ein scharfer Grad oder eine glatte Kante sein. Der Strömungswiderstand der Kante 7 wird wesentlich von der Beschaffenheit derselben beeinflusst.To the left of 1 is a transition between a blind hole 2 and nozzle needle seat 4 according to the prior art as an edge 7 shown. That edge 7 arises when grinding the nozzle needle seat 4 , Depending on the type of processing, the edge 7 be a sharp degree or a smooth edge. The flow resistance of the edge 7 is significantly influenced by the nature of the same.

Auf der rechten Seite von 1 ist der Übergang zwischen Sackloch 2 und Düsennadelsitz 4 anders gestaltet. Zwischen Düsennadelsitz 4 und Sackloch 2 ist ein Übergangskegel 8 ausgebildet. Dieser Übergangskegel 8 führt dazu, dass der in 1 unterhalb der Kontaktzone 6 liegende Teil des Düsennadelsitzes 4 verkürzt wird. Die Länge des unterhalb der Kontaktzone 6 liegenden Teils des Düsennadelsitzes 4 ist in 1 (rechte Seite) mit "x" bezeichnet. An den Düsennadelsitz 4 schließt sich auf der rechten Seite von 1 der bereits erwähnte Übergangskegel 8 an, der anschließend in das Sackloch 2 übergeht.To the right of 1 is the transition between blind hole 2 and nozzle needle seat 4 designed differently. Between the nozzle needle seat 4 and blind hole 2 is a transition cone 8th educated. This transition cone 8th causes the in 1 below the contact zone 6 lying part of the nozzle needle seat 4 is shortened. The length of the below the contact zone 6 lying part of the nozzle needle seat 4 is in 1 (right side) labeled "x". At the nozzle needle seat 4 closes on the right side of 1 the transition cone already mentioned 8th who then into the blind hole 2 transforms.

Bei einer Sacklochdüse nach dem Stand der Technik, wie sie in 1 auf der linken Seite dargestellt ist, ist die Länge des Düsennadelsitzes 4 unterhalb der Kontaktzone 6 deutlich größer. Sie ist in 1 mit "y" bezeichnet.In a blind hole nozzle according to the prior art, as in 1 Shown on the left is the length of the nozzle needle seat 4 below the contact zone 6 significantly larger. she is in 1 labeled "y".

Wenn nun die Düsennadel in Richtung eines Düsennadelhubs 9 vom Düsennadelsitz abhebt, entsteht bei der erfindungsgemäßen Einspritzdüse 1 ein schmaler kegelstumpfförmiger Ringspalt zwischen Düsennadelsitz 4 und der Düsennadel 5. Der kegelstumpfförmige Ringspalt (nicht dargestellt) hat bei einer Düsennadel nach dem Stand der Technik die Länge "y", während er bei einer erfindungsgemäßen Sacklocheinspritzdüse 1 nur eine Länge "x" hat, wobei "x" kleiner als "y" ist. Die Maße x, y sind jedoch bezüglich des Verhältnisses variabel; oder und je nach Anforderungen in Abhängigkeit der Prüfpunkte des Einspritzsystems ausgelegt werden.If now the nozzle needle in the direction of a nozzle needle stroke 9 lifts off the nozzle needle seat, arises in the injection nozzle according to the invention 1 a narrow frustoconical annular gap between the needle seat 4 and the nozzle needle 5 , The frustoconical annular gap (not shown) has the length "y" in a nozzle needle according to the prior art, while it has a blind hole injection nozzle according to the invention 1 has only a length "x", where "x" is less than "y". The dimensions x, y are variable in relation to the ratio; or and depending on the requirements depending on the test points of the injection system.

Wegen der gegenüber dem Stand der Technik stark verkürzten Länge des kegelstumpfförmigen Spalts zwischen Düsennadel 5 und Düsennadelsitz 4 im Teilhub ist naturgemäß auch der Strömungswiderstand dieses kegelstumpfförmigen Ringspalts einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse 1 sehr viel kleiner als bei einer Düsennadel nach dem Stand der Technik. Infolgedessen ist der Einfluss des Strömungswiderstands dieses kegelstumpfförmigen Ringspalts im Teilhub auf das Einspritzverhalten einer erfindungsgemäß ausgestalteten Einspritzdüse 1 mit einem Übergangskegel 8 sehr viel kleiner. Deshalb ist die Streuung des Betriebsverhaltens von Einspritzdüsen 1, die erfindungsgemäß mit einem Übergangskegel 8 ausgestattet sind, untereinander sehr viel kleiner.Because of the greatly shortened length of the frustoconical gap between the nozzle needle compared to the prior art 5 and nozzle needle seat 4 the flow resistance of this frustoconical annular gap of an injection nozzle according to the invention is naturally also in the partial stroke 1 very much smaller than with a nozzle needle according to the prior art. As a result, the influence of the flow resistance of this frustoconical annular gap in the partial stroke on the injection behavior of an injection nozzle designed according to the invention 1 with a transition cone 8th much smaller. That is why the variation in the operating behavior of injection nozzles 1 according to the invention with a transition cone 8th are much smaller among themselves.

Die Folgen der Streuung des Strömungswiderstands von Einspritzdüsen 1 werden nachfolgend anhand des in 3 dargestellten Diagramms veranschaulicht.The consequences of the scattering of the flow resistance of injectors 1 are subsequently based on the in 3 illustrated diagram illustrates.

Das oder die Spritzlöcher 3 können auch im Düsennadelsitz 4 oder im Übergangskegel 8 (beides nicht dargestellt) angeordnet sein.That or the spray holes 3 can also be in the nozzle needle seat 4 or in the transition cone 8th (both not shown).

In 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse 1 dargestellt. Der wesentliche Unterschied zu dem erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel gemäß der rechten Seite der 1 besteht darin, dass das mit dem Düsennadelsitz 4 zusammenwirkende Ende der Düsennadel 5 als Doppelkegel ausgeführt ist. Ein erster Kegel 15 wird gefolgt von einem zweiten Kegel 16. Dabei ist der Kegelwinkel des ersten Kegels 15 kleiner als der Kegelwinkel des Düsennadelsitzes 4 und der Kegelwinkel des zweiten Kegels 16 größer als der Kegelwinkel des Düsennadelsitzes 4. Im Ergebnis führt dies dazu, dass die Kontaktzone 6 zwischen Düsennadel 5 und Düsennadelsitz 4 dort ist, wo der erste Kegel 15 in den zweiten Kegel 16 übergeht. Dieser Übergangsbereich ist in 2 mit dem Bezugszeichen 17 versehen worden. Infolgedessen wird die Länge x des kegelstumpfförmigen Ringspalts zwischen Düsennadel 5 und Düsennadelsitz 4 bei diesem Ausführungsbeispiel gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel (siehe rechte Seite von 1) nochmals verkürzt. Dadurch sinkt der Einfluss des Strömungswiderstands des Ringspalts zwischen Düsennadel 5 und Düsennadelsitz 4 im Teilhub der Einspritzdüse 1 auf die Streuung des Strömungswiderstands nochmals, was das Betriebsverhalten einer Brennkraftmaschine, die mit den erfindungsgemäßen Einspritzdüsen 1 nach dem zweiten Ausführungsbeispiel ausgerichtet ist, nochmals an.In 2 is a second embodiment of an injection nozzle according to the invention 1 shown. The main difference to the embodiment of the invention according to the right side of the 1 is that with the nozzle needle seat 4 cooperating end of the nozzle needle 5 is designed as a double cone. A first cone 15 is followed by a second cone 16 , The cone angle of the first cone 15 smaller than the cone angle of the nozzle needle seat 4 and the cone angle of the second cone 16 larger than the cone angle of the nozzle needle seat 4 , As a result, this leads to the contact zone 6 between nozzle needle 5 and nozzle needle seat 4 is where the first cone is 15 in the second cone 16 transforms. This transition area is in 2 with the reference symbol 17 been provided. As a result, the length x of the frustoconical annular gap between the nozzle needle 5 and nozzle needle seat 4 in this embodiment compared to the first embodiment (see right side of 1 ) shortened again. This reduces the influence of the flow resistance of the annular gap between the nozzle needle 5 and nozzle needle seat 4 in the partial stroke of the injection nozzle 1 on the scattering of the flow resistance again, what the operating behavior of an internal combustion engine with the injection nozzles according to the invention 1 is aligned according to the second embodiment, again.

Der Übergangskegel 8 kann durch Schleifen, Senken, Prägen oder ein anderes spanendes oder spanloses Bearbeitungsverfahren einfach und kostengünstig hergestellt werden.The transition cone 8th can be easily and inexpensively manufactured by grinding, countersinking, embossing or another cutting or non-cutting processing method.

Im Betrieb wird sich die Düsennadel 5 im Bereich der Kontaktzone 6 etwas in den Düsennadelsitz 4 einarbeiten, indem sie den Düsennadelsitz 4 plastisch verformt und etwas Material vom Düsennadelsitz 4 abträgt und/oder verdrängt. Infolgedessen verkürzt sich die Länge "x" des Ringspalts zwischen Düsennadel 5 und Düsennadelsitz 4 mit zunehmender Betriebsdauer der erfindungsgemäßen Einspritzdüse 1. Wenn die Länge "x" gleich null geworden ist, das heißt, wenn sich die Kontaktzone 6 an den Übergang zwischen Düsennadelsitz 4 und Übergangskegel 8 verlagert hat, ist die Verschleißgrenze der erfindungsgemäßen Einspritzdüse 1 erreicht.In operation, the nozzle needle 5 will be in the area of the contact zone 6 something in the nozzle needle seat 4 incorporate by using the nozzle needle seat 4 plastically deformed and some material from the nozzle needle seat 4 removes and / or displaces. As a result, the length "x" of the annular gap between the nozzle needle is shortened 5 and nozzle needle seat 4 with increasing operating time of the injection nozzle according to the invention 1 , When the length "x" has become zero, that is, when the contact zone 6 at the transition between the needle seat 4 and transition cone 8th has shifted, is the wear limit of the injection nozzle according to the invention 1 reached.

Nachfolgend werden anhand des in 3 dargestellten Diagramms die Vorteile der erfindungsgemäßen Gestaltung des Übergangs zwischen Düsennadelsitz 4 und Sackloch 2 erläutert.Below are based on the in 3 illustrated diagram, the advantages of the inventive design of the transition between nozzle needle seat 4 and blind hole 2 explained.

In 3 ist der hydraulische Durchmesser 10 einer Sackloch-Einspritzdüse 1 über dem Düsennadelhub 9 qualitativ aufgetragen. Der hydraulische Durchmesser 10 ist eine Größe mittels derer beliebige durchströmte Querschnitte hinsichtlich ihres Strömungswiderstands vergleichbar gemacht werden. Als Bezugsgröße dient der Strömungswiderstand eines Rohrs mit kreisförmigem Querschnitt. Ein Querschnitt mit großem hydraulischen Durchmesser hat einen geringen Strömungswiderstand und umgekehrt.In 3 is the hydraulic diameter 10 a blind hole injector 1 over the nozzle needle stroke 9 qualitatively plotted. The hydraulic diameter 10 is a size by means of which any cross-sections flowed through can be made comparable in terms of their flow resistance. The flow resistance of a pipe with a circular cross-section serves as a reference. A cross section with a large hydraulic diameter has a low flow resistance and vice versa.

In 3 wurde der Düsennadelhub 9 in zwei Bereiche eingeteilt. Ein erster Bereich erstreckt sich von Null bis "a", der zweite, nachfolgend als Teilhubbereich bezeichnete Bereich erstreckt sich von "a" bis "b". Bei "c" ist der volle Düsennadelhub erreicht.In 3 became the nozzle needle stroke 9 divided into two areas. A first range extends from zero to "a", the second range, hereinafter referred to as partial stroke range, extends from "a" to "b". The full nozzle needle stroke is reached at "c".

Wenn eine geschlossene Einspritzdüse 1, bei der die Düsennadel 5 auf dem Düsennadelsitz 4 aufliegt, geöffnet wird, ergibt sich bei sehr kleinem Düsennadelhub 9 im Bereich der Kontaktzone 6 ein sehr schmaler Spalt, durch den der unter Druck stehende Kraftstoff in das Sackloch 2 strömen kann. Dieser sehr schmale Spalt bestimmt den Strömungswiderstand der Einspritzdüse 1 und die Nadelstabilität im Düsenkörper; d. h. die Verhinderung von Flattern der Nadel; maßgeblich und legt damit auch den hydraulischen Durchmesser 10 fest. Da der Strömungswiderstand dieses sehr schmalen Spalts groß ist, ist der hydraulische Durchmesser 10 der Einspritzdüse 1 bei sehr kleinem Düsennadelhub 9 sehr klein.If a closed injector 1 , where the nozzle needle 5 on the nozzle needle seat 4 rests, is opened, results in a very small nozzle needle stroke 9 in the area of the contact zone 6 a very narrow gap through which the pressurized fuel enters the blind hole 2 can flow. This very narrow gap determines the flow resistance of the injection nozzle 1 and the needle stability in the nozzle body; ie preventing needle flutter; decisive and thus also defines the hydraulic diameter 10 firmly. Since the flow resistance of this very narrow gap is large, the hydraulic diameter is 10 the injector 1 with a very small nozzle needle stroke 9 tiny.

Im Teilhubbereich zwischen "a" und "b" wird der Strömungswiderstand der Einspritzdüse 1 maßgeblich von der Länge des kegelstumpfförmigen Ringspaltes zwischen Düsennadel 5 und Düsennadelsitz 4 bestimmt. Die Länge dieses Ringspaltes ist in den 1 und 2 mit "x" bei einer erfindungsgemäßen Einspritzdüse 1 und mit "y" bei einer Einspritzdüse 1 nach dem Stand der Technik bezeichnet. Damit ist die Länge "x" im Teilhubbereich 1 auch für den hydraulischen Durchmesser 10 der Einspritzdüse 1 von großer Bedeutung. Das bedeutet, dass beispielsweise Änderungen der Oberflächenrauhigkeit des Düsennadelsitzes 4 oder des kegelstumpfförmigen Endes der Düsennadel 5 bei großer Länge "x" einen großen Einfluss auf die Streuung des hydraulischen Durchmessers 10 haben. In Folge dessen ändert sich die Kennlinie 11 der Einspritzdüse 1 vor allem im Teilhubbereich zwischen "a" und "b".In the partial stroke range between "a" and "b", the flow resistance of the injection nozzle 1 decisive for the length of the frustoconical annular gap between the nozzle needle 5 and nozzle needle seat 4 certainly. The length of this annular gap is in the 1 and 2 with "x" in an injection nozzle according to the invention 1 and with "y" for an injector 1 referred to the prior art. The length "x" is thus in the partial stroke range 1 also for the hydraulic diameter 10 the injector 1 of great importance. That means, for example, changes in the surface roughness of the nozzle needle seat 4 or the frustoconical end of the nozzle needle 5 with a large length "x" a great influence on the spread of the hydraulic diameter 10 to have. As a result, the characteristic curve changes 11 the injector 1 especially in the partial stroke range between "a" and "b".

Im Bereich des vollen Düsennadelhubs "c" ist das Spritzloch 3 der Einspritzdüse 1 maßgeblich für den hydraulischen Durchmesser der Einspritzdüse 1.The spray hole is in the area of the full nozzle needle stroke "c" 3 the injector 1 decisive for the hydraulic diameter of the injection nozzle 1 ,

In 3 wurden andeutungsweise die Auswirkungen verschiedener Oberflächenrauhigkeiten im Bereich des kegelstumpfförmigen Ringspaltes zwischen Düsennadelsitz 4 und Düsennadel 5 auf den hydraulischen Durchmesser im Teilhubbereich durch die Kennlinien 11, 12 und 13 dargestellt. Die gestrichelt dargestellte Kennlinie 12 repräsentiert eine Einspritzdüse 1 bei der der Ringspalt im Vergleich zu der Kennlinie 11 einen größeren hydraulischen Durchmesser hat und demzufolge geringere Drosselverluste aufweist. Die gestrichelt dargestellte Kennlinie 13 zeigt die Auswirkungen eines Ringspalts, welcher relativ zu der Kennlinie 11 in 3 eine stärkere Drosselwirkung hat.In 3 the effects of different surface roughness in the area of the frustoconical annular gap between the nozzle needle seat were hinted at 4 and nozzle needle 5 on the hydraulic diameter in the partial stroke range through the characteristic curves 11 . 12 and 13 shown. The characteristic curve shown in dashed lines 12 represents an injector 1 where the annular gap compared to the characteristic 11 has a larger hydraulic diameter and therefore a smaller one Throttle losses. The characteristic curve shown in dashed lines 13 shows the effects of an annular gap, which is relative to the characteristic 11 in 3 has a stronger throttling effect.

Bei in Serie gefertigten Brennkraftmaschinen wird das Kennfeld der Brennkraftmaschine und des zugehörigen Einspritzsystems anhand eines oder mehrerer ausgewählter Referenz-Einspritzdüsen 1 durch Messungen ermittelt. Die solcherart ermittelten Kennfelder werden allen bauartgleichen Einspritzsystemen zugrundegelegt.In the case of mass-produced internal combustion engines, the map of the internal combustion engine and the associated injection system is based on one or more selected reference injection nozzles 1 determined by measurements. The characteristic maps determined in this way are used as a basis for all injection systems of the same type.

Im Folgenden wird angenommen, dass die Kennlinie 11 eine gemessene Kennlinie einer Referenz-Einspritzdüse ist, und dass diese Kennlinie 11 in dem Steuergerät des Einspritzsystems abgespeichert ist. Weiter wird unterstellt, dass zwei der Serienfertigung entnommene Einspritzdüsen 1 die Kennlinien 12 und 13 haben. Wenn nun, die Einspritzdüsen 1 mit den Kennlinien 12 und 13 mit einer Steuergerät zusammenwirken, in dem die Kennlinie 11 abgespeichert ist, dann stimmt die tatsächliche Einspritzmenge im Teilhubbereich nicht mit der bei den Testexemplaren gemessenen optimalen Einspritzmenge gemäß der Kennlinie 11 überein, so dass die Leistung und/oder das Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine verschlechtert wird.In the following it is assumed that the characteristic 11 is a measured characteristic of a reference injector, and that this characteristic 11 is stored in the control unit of the injection system. It is also assumed that two injection nozzles taken from series production 1 the characteristics 12 and 13 to have. If so, the injectors 1 with the characteristic curves 12 and 13 interact with a control unit in which the characteristic 11 is stored, then the actual injection quantity in the partial stroke range does not match the optimal injection quantity measured in the test specimens according to the characteristic curve 11 match, so that the performance and / or the emission behavior of the internal combustion engine is deteriorated.

Im Umkehrschluss kann man sagen, dass durch das erfindungsgemäße Verkürzen der Länge "x" des kegelstumpfförmigen Ringspalts im Teilhub durch den Übergangskegel 8 die Streuung der Kennlinien 11, 12 und 13 verringert wird. Damit wird die Übereinstimmung zwischen der im Steuergerät abgespeicherten Kennlinie 11 und der Kennlinien 12 und 13 von zwei der Serienfertigung entnommenen Einspritzdüsen deutlich verbessert. Die Übereinstimmung kann beispielsweise um den Faktor 2 bis 3 verbessert werden. In Folge dessen entspricht die tatsächlich eingespritzte Kraftstoffmenge genau der von dem Steuergerät vorgegebenen Einspritzmenge und das Verbrauchs- und Emissionsverhalten der Brennkraftmaschine ist optimal.Conversely, it can be said that by shortening the length "x" of the frustoconical annular gap in the partial stroke through the transition cone 8th the spread of the characteristic curves 11 . 12 and 13 is reduced. This ensures the correspondence between the characteristic curve stored in the control unit 11 and the characteristic curves 12 and 13 significantly improved by two injection nozzles taken from series production. For example, the match can be by a factor 2 to 3 be improved. As a result, the quantity of fuel actually injected corresponds exactly to the injection quantity specified by the control unit, and the consumption and emission behavior of the internal combustion engine is optimal.

Anhand der 4 wird nachfolgend erläutert, wie die erfindungsgemäße Einspritzdüse 1 in eine Kraftstoffeinspritzanlage 102 einer Brennkraftmaschine integriert ist. Die Kraftstoffeinspritzanlage 102 umfasst einen Kraftstoffbehälter 104, aus dem Kraftstoff 106 durch eine elektrische oder mechanische Kraftstoffpumpe 108 gefördert wird. Über eine Niederdruck-Kraftstoffleitung 110 wird der Kraftstoff 106 zu einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 111 gefördert. Von der Hochdruck-Kraftstoffpumpe 111 gelangt der Kraftstoff 106 über eine Hochdruck-Kraftstoffleitung 112 zu einem Common-Rail 114. An dem Common-Rail 114 sind mehrere erfindungsgemäße Kraftstoff-Einspritzdüsen 1 angeschlossen, die den Kraftstoff 106 direkt in Brennräume 118 einer nicht dargestellten Brennkraftmaschine einspritzen.Based on 4 the following explains how the injection nozzle according to the invention 1 into a fuel injection system 102 an internal combustion engine is integrated. The fuel injection system 102 includes a fuel tank 104 , from the fuel 106 by an electric or mechanical fuel pump 108 is promoted. Via a low pressure fuel line 110 becomes the fuel 106 to a high pressure fuel pump 111 promoted. From the high pressure fuel pump 111 gets the fuel 106 via a high pressure fuel line 112 to a common rail 114 , On the common rail 114 are several fuel injectors according to the invention 1 connected to the fuel 106 directly into combustion chambers 118 inject an internal combustion engine, not shown.

Die erfindungemäße Einspritzdüse kann in verschiedensten Einspritzanlage 102 und in verschiedenen Bauformen eingesetzt werden. Ihre Vorteile treten besonders bei Hochdruck-Kraftstoffeinspritzanlagen mit Einspritzdrücken > 1600 bar zu Tage.The injection nozzle according to the invention can be used in a wide variety of injection systems 102 and can be used in different designs. Your advantages are particularly evident in high-pressure fuel injection systems with injection pressures> 1600 bar.

Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.All in the description, the following claims and The features shown in the drawing can be used both individually and be essential to the invention in any combination with one another.

Claims

Injector ( 1 ) for internal combustion engines with one, at least one spray hole ( 3 ) blind hole ( 2 ) and with one to the blind hole ( 2 ) subsequent nozzle needle seat ( 4 ), characterized in that between the blind hole ( 3 ) and nozzle needle seat ( 4 ) a transition cone ( 8th ) is available.

Injector ( 1 ) according to claim 1, characterized in that a cone angle () of the transition cone ( 8th ) approximately the bisector between the blind holes ( 2 ) and the nozzle needle seat ( 4 ) corresponds.

Injector ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the blind hole ( 2 ) is conical.

Injector ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the blind hole ( 2 ) is cylindrical.

Injector ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle needle seat ( 4 ) is frustoconical.

Injector ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the cone angle of the nozzle needle seat ( 4 ) Is 60 °.

Injector ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a with the nozzle needle seat ( 4 ) interacting end of a nozzle needle ( 5 ) is frustoconical.

Injector ( 1 ) according to claim 7, characterized in that with the nozzle needle seat ( 4 ) cooperating end of the nozzle needle ( 5 ) is double frustoconical.

Injector ( 1 ) according to one of claims 7 or 8, characterized in that a cone angle of a nozzle needle ( 5 ) up to one degree, preferably 15 to 30 angular minutes, larger than the cone angle of the nozzle needle seat ( 4 ) is.

Injector ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the blind hole ( 2 ) is a mini blind hole or a micro blind hole.

Injector ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the transition between spray hole ( 3 ) and blind hole ( 2 ) is rounded.

Injector ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one spray hole ( 3 ) in the nozzle needle seat ( 4 ) or in the transition cone ( 8th ) is arranged.