DE19847460A1 - Fuel injection valve nozzle with orifice at first converges then diverges to combustion chamber as circular elliptical or slot orifice section. - Google Patents

Fuel injection valve nozzle with orifice at first converges then diverges to combustion chamber as circular elliptical or slot orifice section.

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Abstract

The section of the injection orifice (20) at first converges (21) and then diverges (22) to the combustion chamber, the injection orifice to be either circular, elliptical or in slot shape. The narrowest section of the orifice necessarily lies in the center of the axial extent of the orifice.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für selbstzündende Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injector for Self-igniting internal combustion engines of the genus Claim 1.

Derartige Kraftstoffeinspritzdüsen sind beispielsweise aus der DE 43 03 813 C1 sowie aus der Buchveröffentli­ chung: Bosch Kraftfahrtechnisches Taschenbuch 22. Auf­ lage, 1995, Seiten 526 ff bekannt.Such fuel injectors are, for example from DE 43 03 813 C1 and from the book publication chung: Bosch Automotive paperback 22nd lage, 1995, pages 526 ff.

Bei derartigen Kraftstoffeinspritzdüsen sind die Spritzlöcher zylindrisch ausgebildet. Die Umsetzung des Kraftstoffdrucks in eine Geschwindigkeit des einge­ spritzten Kraftstoffstrahls geschieht dabei innerhalb eines kleinen Bereiches, wodurch hohe Wirkungsgradver­ luste entstehen.With such fuel injectors Spray holes cylindrical. Implementation of the Fuel pressure turned into a speed of sprayed fuel jet happens inside of a small area, whereby high efficiency ver lusts arise.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritz­ düse der eingangs beschriebenen Art derart weiterzubil­ den, daß ihr Wirkungsgrad bei der Umsetzung des Kraft­ stoffdrucks in eine Geschwindigkeit des eingespeisten Kraftstoffstrahls und dadurch der Wirkungsgrad der Ver­ teilung des Kraftstoffs im Motor erhöht werden. Durch die Kraftstoffeinspritzdüse sollen auch NOx und Parti­ kelwerte reduziert werden.The object of the invention is to provide a fuel injection nozzle of the type described above in such a way that their efficiency in the implementation of the fuel pressure in a speed of the injected fuel jet and thereby the efficiency of the distribution of the fuel in the engine can be increased. The fuel injector is also intended to reduce NO x and particle values.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoffeinspritzdüse für selbstzündender Brennkraftmaschinen der gattungsgemä­ ßen Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is done with a fuel injector for self-igniting internal combustion engines of the generic type solved type with the features of claim 1.

Dadurch, daß sich der Spritzlochquerschnitt zum Brenn­ raum der Brennkraftmaschine nach einer anfänglichen Verengung wieder erweitert, wird auf besonders einfache Weise eine optimale Umsetzung des Drucks in eine Ge­ schwindigkeit des Kraftstoffstrahls und damit ein hoher Wirkungsgrad bei der Verteilung des Kraftstoffs in der Brennkraftmaschine erreicht. Während nämlich im konver­ genten Bereich der Kraftstoffeinspritzdüse höhere Ge­ schwindigkeiten erzeugt werden, wird in ihrem divergen­ ten Teil die Erzeugung eines Sprays mit kleinen Parti­ keln ermöglicht. Hierdurch wird auf vorteilhafte Weise einer Verschiebung des Bereichs der maximalen Vertei­ lung weg von der Kraftstoffeinspritzdüse aufgrund höhe­ rer Geschwindigkeiten des Kraftstoffstrahls, die bei aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffein­ spritzdüse auftritt, durch den divergenten Teil der Kraftstoffeinspritzdüse entgegengewirkt. Durch eine op­ timale Umsetzung des Drucks des Kraftstoffstrahls in seine Geschwindigkeit wird hierdurch auch die Kavitati­ onsneigung vermindert. Der kleinste Spritzlochquer­ schnitt erstreckt sich dabei in vorteilhafter Weise im axial mittigen Bereich der Spritzlochöffnung, so daß der divergente und der konvergente Spritzlochbereich etwa die gleiche axiale Erstreckung aufweisen.The fact that the spray hole cross-section to the focal space of the internal combustion engine after an initial Narrowing again, becomes particularly easy Way an optimal conversion of the pressure into a Ge speed of the fuel jet and thus a high one Efficiency in the distribution of the fuel in the Internal combustion engine reached. While in the conver area of the fuel injector higher Ge dizziness is generated in their divergence part of creating a spray with small parts enables. This will be advantageous a shift in the range of the maximum distribution away from the fuel injector due to height fuel jet speeds at fuel known from the prior art spray nozzle occurs through the divergent part of the  Counteracted fuel injector. Through an op maximum conversion of the pressure of the fuel jet into its speed also becomes the Kavitati ons tendency reduced. The smallest cross hole cut extends in an advantageous manner in axially central area of the spray hole opening, so that the divergent and the convergent spray hole area have approximately the same axial extent.

Darüber hinaus ist eine solche Kraftstoffeinspritzdüse beispielsweise durch Funkenerosion besonders kostengün­ stig herzustellen.In addition, such a fuel injector for example, through spark erosion, particularly cost-effective to manufacture.

Was die Ausbildung der Spritzlöcher betrifft, so sind die unterschiedlichsten Ausführungsformen denkbar. Die Spritzlöcher weisen vorteilhafterweise eine der folgen­ den Querschnittsformen auf: eine kreisrunde Form, eine elliptische Form, eine schlitzartige Form.As for the formation of the spray holes, so are the most different embodiments possible. The Spray holes advantageously have one of the following the cross-sectional shapes: a circular shape, one elliptical shape, a slit-like shape.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Zeichnung, der Be­ schreibung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the The invention relates to the drawing, the Be writing and the claims removed.

Zeichnungdrawing

In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung des unteren Be­ reichs eines erfindungsgemäßen Kraftstoffein­ spritzventils und Fig. 1 is a longitudinal sectional view of the lower loading area of a fuel injector according to the invention and

Fig. 2 eine in Fig. 1 mit II bezeichnete Detailver­ größerung der in Fig. 1 dargestellten Kraft­ stoffeinspritzdüse. Fig. 2 is a in Fig. 1 designated II Detailver enlargement of the fuel injector shown in Fig. 1.

Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment

Ein Düsenkörper 10 weist eine Bohrung 12 auf, deren Grund in einer Kuppe 13 am einspritzsseitigen Ende als konische Ventilsitzfläche 14 ausgebildet ist.A nozzle body 10 has a bore 12 , the base of which is formed in a dome 13 at the end on the injection side as a conical valve seat surface 14 .

Mit dieser Ventilsitzfläche 14, von der die Kuppe 13 durchsetzende und im Brennraum mündende Spritzlöcher 20 ausgehen, wirkt ein entsprechend geformter Schließkegel 31 an der Spitze einer Ventilnadel 30 zusammen. Die von einer (nicht dargestellten) Schließfeder belastete Ven­ tilnadel 30 hat einen im eingangsseitigen Bereich des Düsenkörpers 10 verschiebbar geführten Führungsab­ schnitt sowie einen daran über eine Druckschulter im Durchmesser abgesetzten Folgeabschnitt, an dessen freie Wände der Schließkegel 31 angeformt ist. Der Folgeab­ schnitt der Düsennadel 30 hat eine geringere Dicke als die Weite der umgebenden Bohrung 12, so daß ihn ein Ringspalt umgibt, der auf an sich bekannte Weise in Hö­ he der Druckschulter zu einer mit einer Zuführbohrung verbundenen (nicht dargestellten) Kammer erweitert ist.A correspondingly shaped closing cone 31 at the tip of a valve needle 30 interacts with this valve seat surface 14 , from which the spray holes 20 penetrate the tip 13 and open into the combustion chamber. The loaded by a (not shown) closing spring Ven tilnadel 30 has a displaceably guided guide section in the inlet-side region of the nozzle body 10 and a subsequent section with a diameter offset shoulder, on the free walls of which the closing cone 31 is formed. The Folgeab section of the nozzle needle 30 has a smaller thickness than the width of the surrounding bore 12 so that it is surrounded by an annular gap which is expanded in a manner known per se in height of the pressure shoulder to a chamber (not shown) connected to a feed bore.

Wie aus Fig. 1 und insbesondere aus Fig. 2 hervorgeht, weist das Spritzloch 20 einen zum Brennraum der Brenn­ kraftmaschine sich nach anfänglicher Verengung wieder erweiternden Querschnitt auf. Einem konvergenten Teil 21 folgt ein divergenter Teil 22. Das Spritzloch 20 weist insofern die Form einer "Laval-Düse" auf. Wie bei einer Laval-Düse werden in dem konvergenten Bereich 21 der Kraftstoffeinspritzdüse höhere Geschwindigkeiten des einzuspritzenden Kraftstoffstrahls erzeugt, wohin­ gegen im divergenten Teil der Düse die Erzeugung eines Sprays mit kleinen Partikeln entsteht. Eine unerwünsch­ te Verschiebung des Bereichs der maximalen Verteilung weg von der Düse aufgrund der höheren Geschwindigkeit des Kraftstoffeinspritzteils wird somit mittels des di­ vergenten Teils 22 der Kraftstoffeinspritzdüse entge­ gengewirkt. Die hierdurch entstehende "sanftere" Umset­ zung des Drucks des Kraftstoffeinspritzstrahls in seine Geschwindigkeit reduziert die Kavitationsneigung der Kraftstoffeinspritzdüse.As can be seen from FIG. 1 and in particular from FIG. 2, the spray hole 20 has a cross section which widens again after the initial narrowing of the internal combustion engine of the internal combustion engine. A convergent part 21 is followed by a divergent part 22 . The spray hole 20 has the shape of a "Laval nozzle". As with a Laval nozzle, higher speeds of the fuel jet to be injected are generated in the convergent region 21 of the fuel injection nozzle, whereas a spray with small particles is generated in the divergent part of the nozzle. An undesirable te shift of the range of maximum distribution away from the nozzle due to the higher speed of the fuel injection part is thus counteracted by means of the di vergent part 22 of the fuel injection nozzle. The resulting "gentler" conversion of the pressure of the fuel injection jet into its speed reduces the tendency of the fuel injection nozzle to cavitate.

Eine derartige Kraftstoffeinspritzdüse kann auf sehr vorteilhafte Weise durch Funkenerosion hergestellt wer­ den, wobei die Variation der Querschnittsform des Spritzlochs 20 auf einfache Weise durch Variation der Parameter Spannung, Stromstärke und Vorschubgeschwin­ digkeit hergestellt werden kann. Die Kosten zur Erzeu­ gung eines derartigen Spritzlochs 20 können geringer sein als bei aus dem Stand der Technik bekannten koni­ schen Spritzlöchern, bei denen der Eintrittsquerschnitt großer ist als der Austrittsquerschnitt. Da die Ein­ trittsöffnungen bei aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffeinspritzdüsen in vielen Fällen zusätzlich hydroerosiv gerundet werden, können die Kosten zur Her­ stellung einer mit oben beschriebenen Spritzlöchern 20 ausgestatteten Kraftstoffeinspritzdüse sogar reduziert werden, da die Zeit zum Runden der Eintrittsöffnungen reduziert bzw. der Vorgang weggelassen werden kann.Such a fuel injector can be produced in a very advantageous manner by spark erosion, the variation in the cross-sectional shape of the spray hole 20 being able to be produced in a simple manner by varying the parameters voltage, current intensity and feed rate. The cost of generating such a spray hole 20 may be lower than that known from the prior art conical spray holes in which the inlet cross section is larger than the outlet cross section. Since the inlet openings in fuel injection nozzles known from the prior art are rounded in many cases in addition hydroerosively, the costs for the manufacture of a fuel injection nozzle equipped with spray holes 20 described above can even be reduced since the time for rounding the inlet openings is reduced or the process can be omitted.

Claims (3)

1. Kraftstoffeinspritzdüse für selbstzündende Brenn­ kraftmaschinen mit einem Düsenkörper (10), bei dem am einspritzseitigen Ende einer Bohrung (12) eine konische Ventilsitzfläche (14) gebildet ist, von der Spritzlöcher (20) ausgehen, und mit einer ge­ gen eine Schließkraft entgegen der Kraftstoffströ­ mungsrichtung öffnenden Ventilnadel (30), die in dem einspritzseitigen Ende abgewandten Eingangsbe­ reich der Bohrung (12) verschiebbar geführt ist und an ihrem der Ventilsitzfläche (14) zugewandten Seite einen Schließkegel (31) aufweist, der mit der Ventilsitzfläche (14) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Spritzlochquerschnitt zum Brennraum der Brennkraftmaschine hin nach an­ fänglicher Verengung wieder erweitert.1. Fuel injection nozzle for self-igniting internal combustion engines with a nozzle body ( 10 ), in which a conical valve seat surface ( 14 ) is formed at the injection-side end of a bore ( 12 ) from the spray holes ( 20 ), and with a ge against a closing force against Kraftstoffströ flow direction opening the valve needle (30) Eingangsbe facing away from the injection-side end area of the bore (12) is slidably guided and which has at its valve-seat surface (14) facing side, a closing cone (31) which cooperates with the valve seat surface (14), characterized in that the spray hole cross-section widens towards the combustion chamber of the internal combustion engine after an initial narrowing. 2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsform der Spritzlöcher (20) eine der folgenden Formen auf­ weist: kreisrunde Form, elliptische Form, schlitz­ artige Form.2. Fuel injection nozzle according to claim 1, characterized in that the cross-sectional shape of the spray holes ( 20 ) has one of the following shapes: circular shape, elliptical shape, slit-like shape. 3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein im Querschnitt kleinster Spritzlochbereich vorzugsweise in der Mitte der axialen Spritzlocherstreckung angeordnet ist.3. Fuel injection nozzle according to claim 1, characterized characterized that a smallest in cross section Spray hole area preferably in the middle of the axial spray hole extension is arranged.
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