DE202015009430U1 - Atomizer of an electric injection nozzle for an injection system for an internal combustion engine - Google Patents

Atomizer of an electric injection nozzle for an injection system for an internal combustion engine Download PDF

Info

Publication number
DE202015009430U1
DE202015009430U1 DE202015009430.9U DE202015009430U DE202015009430U1 DE 202015009430 U1 DE202015009430 U1 DE 202015009430U1 DE 202015009430 U DE202015009430 U DE 202015009430U DE 202015009430 U1 DE202015009430 U1 DE 202015009430U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
needle
nozzle
seal seat
diameter
passage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE202015009430.9U
Other languages
German (de)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Centro Ricerche Fiat SCpA
Original Assignee
Centro Ricerche Fiat SCpA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Centro Ricerche Fiat SCpA filed Critical Centro Ricerche Fiat SCpA
Publication of DE202015009430U1 publication Critical patent/DE202015009430U1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/08Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves opening in direction of fuel flow
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/10Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F02M61/12Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/16Sealing of fuel injection apparatus not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/70Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger
    • F02M2200/703Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic
    • F02M2200/705Linkage between actuator and actuated element, e.g. between piezoelectric actuator and needle valve or pump plunger hydraulic with means for filling or emptying hydraulic chamber, e.g. for compensating clearance or thermal expansion
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1873Valve seats or member ends having circumferential grooves or ridges, e.g. toroidal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/16Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/18Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1893Details of valve member ends not covered by groups F02M61/1866 - F02M61/188

Abstract

Zerstäuber (10) einer elektrischen Einspritzdüse (1) für ein Einspritzsystem für einen Verbrennungsmotor, wobei der Zerstäuber eine Düse (11) umfasst, mit: – einem Durchgang (13), welcher sich entlang einer Längsachse (5) erstreckt und ein Führungsloch (46) umfasst; – einer Frontfläche (40), welche außerhalb des Durchgangs (13) liegt; – einem Dichtungssitz (21), der durch eine Abschrägung oder eine Auskehlung gebildet wird, welche eine Zylinderfläche (41) des Durchgangs (13) mit der Frontfläche (40) verbindet; wobei der Zerstäuber ferner eine Nadel (27) umfasst, mit: – einem Kopf (20), der mit dem Dichtungssitz (21) verbunden werden kann; – einer Stange (43), welcher einen geringeren Durchmesser als der Kopf (20) hat, axial von dem Kopf (20) vorsteht und in dem Durchgang (13) eingreift; wobei die Stange (43) und die Düse (11) zwischen sich radial einen Durchgang (16) bilden, durch welchen ein Strom eines unter Hochdruck stehenden Brennstoffs strömen kann; und – einem ersten Schlittenbereich (25), der in einer axial gleitenden Weise mit dem Führungsloch (46) verbunden ist, um so einen dynamischen Sitz zu bilden; wobei die Nadel (27) bei einem von dem Durchgang (13) axial nach außen gerichteten Öffnungsstoß axial bewegbar ist, ausgehend von einer Schließstellung, in welcher der Kopf (20) mit dem Dichtungssitz (21) verbunden ist, um einen statischen Sitz zu bilden und die Düse (11) zu schließen; wobei der Dichtungssitz (21) und der Kopf (20) einen Ausgabequerschnitt (14) bilden, welcher ringförmig ist und eine Breite hat, die mit fortschreitendem Öffnungsstoß der Nadel (27) zunimmt; dadurch gekennzeichnet, dass – die Zylinderfläche (41) einen Durchmesser hat, der gleich dem des Führungsloches (46) ist; – der Durchmesser des Führungslochs (46) zwischen 2,5 und 3,3 mm beträgt; – der Dichtungssitz (21) einen mittleren Durchmesser hat, der größer als der Durchmesser des Führungslochs (46) ist, wobei die Differenz (R) zwischen diesen zwei Durchmessern veranlasst, dass der Brennstoffdruck eine öffnende, unausgeglichene Kraft auf die Nadel (27) ausübt, wenn die Düse (11) geschlossen ist: wobei der mittlere Durchmesser des Dichtungssitzes (21) einen solchen Wert hat, dass die öffnende, unausgeglichene Kraft geringer oder gleich 50 Newton ist, wenn der Zuführdruck des Brennstoffs in dem Durchgangsweg (16) einen Wert von 2400 bar hat.An atomizer (10) of an electric injection nozzle (1) for an injection system for an internal combustion engine, the atomizer comprising a nozzle (11), comprising: - a passage (13) extending along a longitudinal axis (5) and a guide hole (46 ); - A front surface (40) which lies outside of the passage (13); - a seal seat (21) formed by a chamfer or a groove connecting a cylindrical surface (41) of the passage (13) with the front surface (40); the atomiser further comprising a needle (27), comprising: - a head (20) connectable to the seal seat (21); - A rod (43) which has a smaller diameter than the head (20), axially from the head (20) protrudes and in the passage (13) engages; the rod (43) and the nozzle (11) forming therebetween radially a passage (16) through which a stream of high pressure fuel can flow; and - a first carriage portion (25) connected in an axially slidable manner to the guide hole (46) so as to form a dynamic seat; wherein the needle (27) is axially movable at an opening stroke directed axially outwardly from the passage (13), starting from a closed position in which the head (20) is connected to the seal seat (21) to form a static fit and close the nozzle (11); the seal seat (21) and the head (20) forming an output section (14) which is annular and has a width which increases as the opening stroke of the needle (27) progresses; characterized in that - the cylinder surface (41) has a diameter equal to that of the guide hole (46); - The diameter of the guide hole (46) is between 2.5 and 3.3 mm; - The seal seat (21) has an average diameter which is greater than the diameter of the guide hole (46), wherein the difference (R) between these two diameters causes the fuel pressure exerts an opening, unbalanced force on the needle (27) when the nozzle (11) is closed: wherein the mean diameter of the seal seat (21) is such that the opening unbalanced force is less than or equal to 50 Newtons when the feed pressure of the fuel in the passageway (16) is a value from 2400 bar.

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNGTECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

Die folgende Erfindung betrifft einen Zerstäuber für eine elektrische Einspritzdüse, insbesondere in der piezoelektrischen oder magnetostriktiven Betätigungsart, für ein Hochdruck-Einspritzsystem für einen Verbrennungsmotor. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung eine elektrische Einspritzdüse für ein Einspritzsystem der Common-Rail-Bauart für einen Dieselmotor.The present invention relates to an atomizer for an electric injector, particularly in the piezoelectric or magnetostrictive type, for a high-pressure injection system for an internal combustion engine. More particularly, the present invention relates to an electric injector for a common rail type injection system for a diesel engine.

STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART

In Verbrennungsmotoren sind die Einspritzdüsen mit einem Zerstäuber ausgestattet, der eine Düse und eine Nadel aufweist, welche sich unter der Wirkung eines Stellgliedes zum Öffnen und Schließen eines auf der Düse vorgesehenen Dichtungssitzes bewegt.In internal combustion engines, the injectors are provided with a nebulizer having a nozzle and a needle which moves under the action of an actuator to open and close a seal seat provided on the nozzle.

In anderen Lösungen hat der Zerstäuber eine Nadel der sogenannten Zapfen-Bauweise, das heißt eine Düse, die sich bei einer Herausbewegung der Nadel (nach außen öffnender Düsentyp) öffnet. Mit anderen Worten wird in dieser Art von Zerstäuber die Düse durch ein Drücken der Nadel mit Hilfe eines piezoelektrischen oder magnetostriktiven Stellgliedes geöffnet.In other solutions, the atomizer has a needle of the so-called pin construction, that is, a nozzle that opens when the needle moves outward (nozzle type opening outward). In other words, in this type of atomizer, the nozzle is opened by pressing the needle by means of a piezoelectric or magnetostrictive actuator.

Lösungen dieser Art sind zum Beispiel beschrieben in EP1559904 und FR2941745 .Solutions of this type are described, for example, in EP1559904 and FR2941745 ,

In dieser Art Lösung veranlasst das an das Stellglied gelieferte elektrische Steuersignal eine Längung des Stellgliedes proportional zu dem gelieferten elektrischen Steuersignal, und diese Längung wiederum veranlasst eine Verschiebung der Nadel in eine Richtung, die mit der vorgenannten Längung übereinstimmt. Wenn kein elektrisches Steuersignal vorhanden ist, verkürzt sich das Stellglied automatisch auf seine anfängliche Länge. Es ist klar, dass sich die axiale Position der Nadel und somit der runde Querschnitt der Brennstoffabgabe entsprechend dem elektrischen Steuersignal, das dem Stellglied zugeführt wird, kontinuierlich und nicht diskret verändert.In this type of solution, the electrical control signal supplied to the actuator causes the actuator to be elongated in proportion to the electrical control signal supplied, and this elongation in turn causes the needle to shift in a direction coincident with the aforementioned elongation. If no electrical control signal is present, the actuator automatically shortens to its initial length. It will be understood that the axial position of the needle and thus the round cross-section of the fuel delivery will vary continuously and not discretely according to the electrical control signal applied to the actuator.

Die in EP1559904 beschriebene Lösung arbeitet direkt. Mit anderen Worten veranlasst die Längung des Stellgliedes eine identische axiale Verschiebung der Nadel. Stattdessen ist in der in FR2941745 beschriebenen Lösung das Stellglied mittels einer hydraulischen Verbindung, nämlich einer mit Brennstoff gefüllten Kammer, mit der Nadel verbunden. Diese Kammer soll das Spiel in der Montagephase und die dimensionalen Veränderungen der Nadel während des Betriebs kompensieren.In the EP1559904 described solution works directly. In other words, the elongation of the actuator causes an identical axial displacement of the needle. Instead, in the in FR2941745 described solution, the actuator by means of a hydraulic connection, namely a fuel-filled chamber connected to the needle. This chamber is intended to compensate for the play in the assembly phase and the dimensional changes of the needle during operation.

Jedoch wird in FR2941745 die axiale Bewegung der Einspritznadel durch die Gesamtheit des die Einspritznadel umgebenden Brennstoffdrucks beeinflusst, wenn der Dichtungssitz geschlossen ist.However, in FR2941745 affects the axial movement of the injection needle through the entirety of the fuel pressure surrounding the injection needle when the seal seat is closed.

Zudem sieht es so aus, dass der Dichtungssitz der Düse eine scharfe runde Kante hat, welche eine hohe Beanspruchung auf das Düsenmaterial und somit auf das Auftreten von Düsendefekten oder ein Zerbrechen bewirken könnte.In addition, it appears that the seal seat of the nozzle has a sharp circular edge which could cause high stress on the nozzle material and thus the occurrence of nozzle defects or breakage.

Eine ähnliche Lösung zu FR2941745 ist in der europäischen Patentanmeldung 13189601.1 im Namen des gleichen Anmelders und am Prioritätstag dieser Anmeldung noch vertraulich beschrieben. Diese Druckschrift zeigt eine Nadel, die in Bezug zu dem Brennstoffdruck axial ausbalanciert ist, wenn die Düse durch einen Anschlusskopf der Nadel geschlossen wird. Insbesondere umfasst die Nadel einen Bereich gegenüber diesem Kopf und gekoppelt mit einem Führungssitz in einer axial verschiebbaren Weise, um einen sogenannten „dynamischen Sitz“ zwischen in der Düse enthaltenem Brennstoff und in dem Zwischenteil der Einspritzdüse enthaltenen Brennstoff zu bilden. Der Führungssitz, bzw. der dynamische Sitz, hat einen Durchmesser gleich demjenigen des statischen Dichtungssitzes der Düse. Deshalb sind, wenn die Düse geschlossen ist, der auf einer Seite auf den Endbereich der Nadel und der von der anderen Seite auf den Kopf wirkende Axialdruck gleich und heben sich daher gegeneinander auf. Diese Strategie reduziert die auf den statischen Dichtungssitz der Düse wirkende Kraft deutlich.A similar solution too FR2941745 is in the European Patent Application 13189601.1 on behalf of the same Applicant and on the priority date of this application. This document shows a needle which is axially balanced with respect to the fuel pressure when the nozzle is closed by a connection head of the needle. In particular, the needle comprises an area opposite this head and coupled to a guide seat in an axially displaceable manner to form a so-called "dynamic seat" between fuel contained in the nozzle and fuel contained in the intermediate part of the injector. The guide seat, or dynamic seat, has a diameter equal to that of the static seal seat of the nozzle. Therefore, when the nozzle is closed, the thrust acting on one side on the end portion of the needle and the head on the head from the other side are equal to each other and therefore cancel each other out. This strategy significantly reduces the force on the static seal seat of the nozzle.

Das Ausbalancieren der Nadel ist ein sehr wichtiger Aspekt für die Verhaltensstabilität des Zerstäubers während der verschiedenen Einspritzvorgänge, da dieses erlaubt, die Arbeitsempfindlichkeit hinsichtlich der Tatsache zu verringern, dass der Brennstoff-Zuführdruck in Abhängigkeit von unterschiedlichen Drehgeschwindigkeiten des Motors variabel ist. Insbesondere kann dieser Zuführdruck in modernen Einspritzsystemen Werte von über 2200 bar haben.The balancing of the needle is a very important aspect for the behavioral stability of the nebulizer during the various injection events, as this allows to reduce the work sensitivity to the fact that the fuel supply pressure is variable depending on different rotational speeds of the engine. In particular, this supply pressure can have values of over 2200 bar in modern injection systems.

Jedoch haben Versuche an dieser Einspritzdüse das Auftreten von Defekten und ein Zerbrechen der Nadel und/oder Düse aufgrund der hohen Belastungen, denen diese ausgesetzt sind, offenbart. Um diese Nachteile zu vermeiden, wäre die naheliegendste Lösung, den Durchmesser der Nadel deutlich zu vergrößern, um so die Steifigkeit zu erhöhen und eine Kontaktbelastung zwischen Nadel und Düse zu verringern.However, tests on this injector have revealed the occurrence of defects and breakage of the needle and / or nozzle due to the high stresses to which they are subjected. To avoid these disadvantages, the most obvious solution would be to increase the diameter of the needle significantly, so as to increase the rigidity and to reduce a contact load between the needle and the nozzle.

Eine unbedachte Zunahme dieses Durchmessers könnte jedoch andere Probleme mit sich bringen. A thoughtless increase in this diameter, however, could bring other problems.

Insbesondere führt eine allgemeine Zunahme im Durchmesser der Nadel auch zu einer Zunahme des Durchmessers der Dichtungszonen der Nadel. Aufgrund dieser Zunahme im axialen Bereich induziert der Brennstoffdruck, wenn die Düse geschlossen ist, einen größeren Dehnungszustand auf die Nadel, auch dann, wenn Letztere „ausbalanciert“ ist, und dieser Dehnungszustand versetzt die Nadel in Streckung und veranlasst folglich eine ungewünschte Längung. In particular, a general increase in the diameter of the needle also leads to an increase in the diameter of the sealing zones of the needle. Because of this increase in axial area, when the nozzle is closed, the fuel pressure induces a greater amount of strain on the needle, even when the latter is "balanced," and this stretch condition causes the needle to stretch, thus causing undesirable elongation.

Zudem veranlasst eine Zunahme im Durchmesser der Dichtungszone am dynamischen Sitz eine ungewünschte Zunahme von Brennstoffverlust aus den Düsen, an dem Zwischenteil der Einspritzdüse: das Kupplungsspiel am dynamischen Sitz könnte als Gegenmaßnahme verringert werden, dies würde aber eine Zunahme der Produktionskosten nach sich ziehen und würde zweitens die Gefahr erhöhen, die Nadel hyperstatisch zu machen, wodurch ihr korrekter Verschluss beeinträchtigt wird. In addition, an increase in the diameter of the seal zone on the dynamic seat causes an undesirable increase in fuel loss from the nozzles at the intermediate part of the injector: the clutch play on the dynamic seat could be reduced as a countermeasure, but this would entail an increase in production costs and secondly Increase the risk of making the needle hyperstatically, thereby impairing its proper closure.

Ferner wäre es mit einer Zunahme in dem Dichtungsdurchmesser am Dichtungssitz der Düse notwendig, den Hub der Nadel zu verringern, um den gleichen Auslassquerschnitt und somit die gleiche Menge eingespritzten Brennstoffs (für den gleichen Brennstoff-Zuführdruck) zu erhalten. Diese Verringerung im Hub führt auch dazu, dass die Genauigkeit und Präzision der Menge des eingespritzten Brennstoffs verringert wird: Tatsächlich haben bei einem großen Dichtungsdurchmesser selbst kleine Fehler in der Bewegungsbahn des Stellgliedes, und folglich im Nadelhub, einen entschieden deutlicheren Effekt auf die effektiv eingespritzte Menge Brennstoff, insbesondere für Betriebszustände bei minimaler oder partieller Motorlast, d.h. für kleine Volumen Brennstoff, die in die Verbrennungskammer eingespritzt werden müssen. Mit anderen Worten, diese kleinen Fehler veranlassen eine größere Ungenauigkeit bei der Einspritzung in Bezug zu derjenigen, die durch eine Gestaltung vorgegeben ist, und machen folglich Emissionen signifikant schlechter. Further, with an increase in the seal diameter at the seal seat of the nozzle, it would be necessary to reduce the stroke of the needle to obtain the same outlet area and thus the same amount of injected fuel (for the same fuel supply pressure). This reduction in stroke also reduces the accuracy and precision of the amount of injected fuel: in fact, with a large seal diameter, even small errors in the trajectory of the actuator, and thus in the needle stroke, have a decidedly more pronounced effect on the amount effectively injected Fuel, especially for operating conditions with minimum or partial engine load, ie for small volumes of fuel that need to be injected into the combustion chamber. In other words, these small errors cause greater inaccuracy in injection relative to that dictated by design, and thus make emissions significantly worse.

Schließlich wird das Ende der Nadel dem Druck in der Verbrennungskammer ausgesetzt, welcher bis zu 200 bar erreichen kann und eine Schließkraft erzeugen kann, wobei die Gesamtheit desselben proportional zu dem statischen Dichtungsdurchmesser ist und überwunden werden muss, um die Düse zu öffnen und folglich Brennstoff einzuspritzen: Daraus folgt, dass ein größerer statischer Dichtungsdurchmesser eine höhere Schließkraft verursacht, die durch den Druck in der Verbrennungskammer ausgeübt wird, und ein leistungsfähigeres Stellglied mit einer unerwünschten Zunahme an Kosten erfordern würde.Finally, the end of the needle is exposed to the pressure in the combustion chamber, which can reach up to 200 bar and produce a closing force, the total of which is proportional to the static seal diameter and must be overcome to open the nozzle and thus inject fuel As a result, a larger static seal diameter causes a higher closing force exerted by the pressure in the combustion chamber and would require a more powerful actuator with an undesirable increase in cost.

US 7,942,349 B1 offenbart einen weiteren Zerstäuber mit einer Nadel in sogenannter Zapfen-Bauweise. Diese Druckschrift offenbart ein Dosierelement, das den Brennstofffluss in einem Durchgang, in den eine Stange der Nadel eingreift, einschränkt. Die in US 7,942,349 B1 offenbarte Einspritzdüse wird als unter Druck ausgeglichen angesehen, wenn die Einspritzdüse geschlossen ist. US Pat. No. 7,942,349 B1 discloses a further atomizer with a needle in so-called pin-type construction. This document discloses a metering element that restricts fuel flow in a passage into which a rod of the needle engages. In the US Pat. No. 7,942,349 B1 The disclosed injector is considered to be balanced under pressure when the injector is closed.

GEGENSTAND UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNGSCOPE AND SUMMARY OF THE INVENTION

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, dass ein Zerstäuber einer elektrischen Einspritzdüse für ein Einspritzsystem für einen Verbrennungsmotor geschaffen wird, mit welchem die oben beschriebenen Nachteile in einer einfachen und preiswerten Weise gelöst werden, und vorzugsweise den richtigen Kompromiss für den Durchmesser der Nadel und, ganz allgemein, für die Geometrie und Konfiguration des Zerstäubers aufweist.The object of the present invention is to provide an atomizer of an electric injector for an injection system for an internal combustion engine with which the above-described disadvantages are solved in a simple and inexpensive manner, and preferably the right compromise for the diameter of the needle and, quite generally, for the geometry and configuration of the nebulizer.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Zerstäuber für eine elektrische Einspritzdüse für ein Einspritzsystem für einen Verbrennungsmotor gemäß Anspruch 1 bereitgestellt. According to the present invention, there is provided an atomizer for an electric injection nozzle for an injection system for an internal combustion engine according to claim 1.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Zum besseren Verständnis der vorliegenden Erfindung werden nun einige bevorzugte Ausführungsformen nur als nicht beschränkendes Beispiel und mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in welchen:For a better understanding of the present invention, some preferred embodiments will now be described by way of non-limiting example only and with reference to the accompanying drawings, in which:

1 im Querschnitt entlang eines Längsschnitts eine erste bevorzugte Ausführungsform des Zerstäubers einer elektrischen Einspritzdüse für ein Einspritzsystem für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; 1 shows in cross-section along a longitudinal section a first preferred embodiment of the atomizer of an electric injection nozzle for an injection system for an internal combustion engine according to the present invention;

2 eine Vergrößerung des Zerstäubers in 1 ist; 2 an enlargement of the atomizer in 1 is;

3 eine perspektivische Schnittansicht eines Details aus 2 zeigt; 3 a perspective sectional view of a detail 2 shows;

4 ähnlich 2 ist und eine Variante des Zerstäubers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt; 4 similar 2 and showing a variant of the nebulizer according to the present invention;

5 in Perspektive ein Detail aus 4 zeigt; und 5 in perspective a detail 4 shows; and

6 ähnlich 5 ist und eine weitere Variante des Zerstäubers gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. 6 similar 5 is and shows a further variant of the atomizer according to the present invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung wird nun im Detail mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben, um einen Fachmann in die Lage zu versetzen, diese herzustellen und zu nutzen.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings in order to enable one skilled in the art to make and use the same.

In 1 gibt Bezugszeichen 1 als Ganzes eine (schematisch gezeigte) elektrische Einspritzdüse an, die einen Teil eines Hochdruck-Einspritzsystems zum Einspritzen von Brennstoff in eine Verbrennungskammer (nicht gezeigt) eines Verbrennungsmotors bildet. Insbesondere liegt das Einspritzsystem in der Bauart eines Common-Rail für einen Dieselmotor vor. In 1 gives reference signs 1 as a whole, an electric injector (shown schematically) forming part of a high pressure injection system for injecting fuel into a combustion chamber (not shown) of an internal combustion engine. In particular, the injection system is in the design of a common rail for a diesel engine.

Die elektrische Einspritzdüse 1 umfasst einen Einspritzkörper 4, der sich entlang einer Längsachse 5 erstreckt, vorzugsweise durch eine Anzahl von miteinander befestigten Teilen gebildet ist und einen Einlass 6 aufweist, um unter Hochdruck zugeführten Brennstoff zu erhalten, insbesondere bei einem Druck im Bereich zwischen 600 und 2800 bar. Insbesondere ist der Einlass 6 (in einer nicht gezeigten Weise) mit einem Common-Rail verbunden, der wiederum mit einer Hochdruckpumpe (nicht gezeigt) verbunden ist, die auch einen Teil des Einspritzsystems bildet. The electric injector 1 includes an injection body 4 that extends along a longitudinal axis 5 extends, preferably formed by a number of parts fastened together and an inlet 6 to obtain high-pressure fuel supplied, in particular at a pressure in the range between 600 and 2800 bar. In particular, the inlet 6 (in a manner not shown) connected to a common rail, which in turn is connected to a high-pressure pump (not shown), which also forms part of the injection system.

Die elektrische Einspritzdüse 1 endet in einem Brennstoffzerstäuber 10 mit einer Düse 11, die an dem Einspritzkörper 4 befestigt ist. Die elektrische Einspritzdüse 1 umfasst eine Ventilnadel 12, welche sich entlang der Achse 5 erstreckt und axial in einen axialen Sitz oder Durchgang 13 zum Öffnen/Schließen der Düse 11 bewegbar ist, wobei ein Öffnungsstoß direkt axial von dem Sitz nach außen und ein Schließungsstoß direkt in die Düse 11 des Einspritzkörpers 4 nach innen durchgeführt wird.The electric injector 1 ends in a fuel atomizer 10 with a nozzle 11 attached to the injection body 4 is attached. The electric injector 1 includes a valve needle 12 , which are along the axis 5 extends and axially into an axial seat or passage 13 for opening / closing the nozzle 11 is movable, with an opening shock directly axially from the seat to the outside and a closing impact directly into the nozzle 11 of the injection body 4 is performed inside.

Mit dieser gegebenen Bewegungskonfiguration wird dieser Typ einer elektrischen Einspritzdüse 1 allgemein bezeichnet als „nach außen öffnender Düsentyp“ oder als „Düsenzapfen“.With this given motion configuration, this type of electric injector becomes 1 generally referred to as "outwardly opening nozzle type" or as "nozzle pin".

In dem in 1 gezeigten Beispiel ist die Ventilnadel 12 durch zwei getrennte Teile gebildet, die axial aneinander angeordnet sind. Insbesondere ist die Ventilnadel 12 gebildet durch eine Nadel 27, welche Teil des Zerstäubers 10 ist, und durch eine Antriebsstange 28, die in einer Zwischenzone des Sitzes 13 des Einspritzkörpers 4 angeordnet ist. Alternativ wird die Ventilnadel 12 durch ein einziges Bauteil gebildet. In the in 1 example shown is the valve needle 12 formed by two separate parts, which are arranged axially adjacent to each other. In particular, the valve needle 12 formed by a needle 27 which part of the atomizer 10 is, and by a drive rod 28 in an intermediate zone of the seat 13 of the injection body 4 is arranged. Alternatively, the valve needle 12 formed by a single component.

Die Düse 11 umfasst einen Dichtungssitz 21, welcher zusammen mit einem Kopf 20 der Nadel 27 einen Abgabequerschnitt 14 für den Brennstoff bildet. Der Abgabequerschnitt 14 hat eine kontinuierliche kreisförmige, kronenartige Form, mit einer Breite, die entlang des Umfangs konstant ist, aber mit fortschreitendem Öffnungsstoß der Ventilnadel 13 kontinuierlich zunimmt.The nozzle 11 includes a seal seat 21 which together with a head 20 the needle 27 a delivery cross-section 14 for the fuel. The delivery cross section 14 has a continuous circular, crown-like shape, with a width that is constant along the circumference, but with progressing opening stroke of the valve needle 13 continuously increases.

Der Brennstoff wird daher mit einem Sprühfächer in die Verbrennungskammer eingespritzt, der entlang des Umfangs des Ausgabequerschnitts 14 homogen ist, d.h. einem konischen oder „Schirm“-Sprühfächer, und mit einer variablen Strömungsgeschwindigkeit, die proportional zu dem axialen Stoß der Nadel 27 ist.The fuel is therefore injected with a Sprühfächer in the combustion chamber, along the circumference of the output cross-section 14 is homogeneous, ie a conical or "screen" spray fan, and with a variable flow rate proportional to the axial stroke of the needle 27 is.

Wie unten erläutert wird und wie in 3 zu sehen ist, wird der Dichtungssitz 21 nicht durch eine scharfe Kante, sondern durch eine Abschrägung bzw. einen Rundungsradius gebildet, welcher eine Frontfläche 40, außerhalb des Sitzes 13 und des Dichtungssitzes 21, mit einer Zylinderfläche 41 innerhalb des Sitzes 13 verbindet, um so den Druck bzw. die spezifische Belastung des Kopfes 20 auf die Düse 11 während des Schließvorgangs zu verringern und somit eine Spannung und Gefahren eines Ermüdungsbruchs zu verringern. As explained below and as in 3 can be seen, the seal seat 21 not formed by a sharp edge, but by a chamfer or a radius of curvature, which is a front surface 40 , outside the seat 13 and the seal seat 21 , with a cylindrical surface 41 inside the seat 13 connects to the pressure or the specific load of the head 20 on the nozzle 11 during the closing process, thus reducing stress and risks of fatigue failure.

Der Kopf 20 hat einen Außendurchmesser, der größer ist als der maximale Durchmesser des Dichtungssitzes 21 und des Restes der Nadel 27. Nahe der Düse 11 ist der Kopf 20 durch eine Fläche 42 begrenzt, die an dem Dichtungssitz 21 schließend anliegen kann und durch einen Kegelstumpf oder ein konvexes Segment einer Kugel, symmetrisch in Bezug zur Achse 5, gebildet wird. Diese zwei Komponenten bilden, wenn sie in Kontakt stehen, eine einzelne „statische Dichtung“, d.h. eine Dichtung, die einen perfekten Verschluss des Auslasses der Düse 11 garantiert.The head 20 has an outer diameter that is greater than the maximum diameter of the seal seat 21 and the rest of the needle 27 , Near the nozzle 11 is the head 20 through a surface 42 limited to the seal seat 21 closing abut and by a truncated cone or a convex segment of a sphere, symmetrical with respect to the axis 5 , is formed. These two components, when in contact, form a single "static seal", ie, a seal that provides perfect closure of the outlet of the nozzle 11 guaranteed.

Der Dichtungssitz 21 wird vorteilhafterweise durch eine Abschrägung gebildet, welche einen Kegelwinkel gleich dem der Fläche 42 hat und somit komplementär zur Fläche 42 ist, um so sicherzustellen, dass ein Kontakt durch eine Fläche gebildet wird, anstelle durch eine Kreislinie, derart, dass die spezifische Last verringert wird. Zudem ermöglicht diese Konfiguration, dass die designspezifische Gesamtheit oder -ausdehnung des Dichtungssitzes 21, in einer relativ genauen Weise durch die maschinelle Bearbeitung der Abschrägung erreicht wird.The seal seat 21 is advantageously formed by a chamfer, which has a cone angle equal to the surface 42 has and thus complementary to the surface 42 so as to ensure that a contact is formed by a surface, rather than a circular line, such that the specific load is reduced. In addition, this configuration allows the design-specific entirety or extent of the seal seat 21 is achieved in a relatively accurate manner by the machining of the chamfer.

Der Winkel an dem Scheitelpunkt, der durch den Konus der Fläche 42 gebildet wird, beträgt vorzugsweise zwischen 100° und 150°. Dieser Winkel muss während der Gestaltung entsprechend den Kennwerten des Motors (zum Beispiel der Bohrung und/oder der Form der Verbrennungskammer, des Tumble-Index etc.), weiteren Kennzeichen der Einspritzdüse 1 (durch das Stellglied 32 definierter maximaler Stoß, Durchmesser der statischen Dichtung etc.) und Kennzeichen des Einspritzsystems (maximaler Einspritzdruck, Art der Einspritzstrategien etc.) gewählt werden. Falls beispielsweise gewünscht ist, den kleinsten möglichen statischen Dichtungsdurchmesser anzuwenden, ist es notwendig, den größtmöglichen Winkel am Scheitelpunkt der Fläche 42 zu nehmen (zwischen 140° und 150°), um so einen gehaltreicheren Ausgabequerschnitt 14 sicherzustellen. The angle at the vertex passing through the cone of the surface 42 is formed, is preferably between 100 ° and 150 °. This angle must be during design according to the characteristics of the engine (for example, the bore and / or the shape of the combustion chamber, the tumble index, etc.), other characteristics of the injector 1 (through the actuator 32 defined maximum impact, diameter of the static seal, etc.) and characteristics of the injection system ( maximum injection pressure, type of injection strategies, etc.). For example, if it is desired to apply the smallest possible static seal diameter, it is necessary to have the largest possible angle at the vertex of the surface 42 to take (between 140 ° and 150 °), so a more salient output cross-section 14 sure.

Gemäß einer Variante, die nicht gezeigt ist, wird der Dichtungssitz 21 durch einen Rundungsradius gebildet, wobei die Fläche 42 eine Aussparung oder Kerbe aufweist, die durch das Inverse dieses Rundungsradius definiert ist, d.h. durch eine konkave Fläche, die komplementär zu derjenigen des Rundungsradius ist. Auch in diesem Falle wird der Kontakt durch eine Ringfläche gebildet. According to a variant which is not shown, the seal seat becomes 21 formed by a radius of curvature, the area 42 has a recess or notch defined by the inverse of this radius of curvature, ie, by a concave surface complementary to that of the radius of curvature. Also in this case the contact is formed by an annular surface.

Vom Gesichtspunkt der Herstellung ist es möglich, diese Aussparung an der Fläche 42 zu erhalten, indem in einer temperaturgesteuerten Umgebung die Düse 11 und die Nadel 27 in eine wechselseitige Drehung versetzt werden und für eine vorbestimmte maschinelle Bearbeitungszeit eine gewisse Axiallast aufgebracht wird und vorzugsweise ein abrasive Mikroteilchen enthaltendes Fluid auf die Reibflächen aufgebracht werden. From the point of view of manufacture it is possible to have this recess on the surface 42 to get by in a temperature controlled environment the nozzle 11 and the needle 27 are set in a mutual rotation and for a predetermined machining time, a certain axial load is applied and preferably a fluid containing abrasive microparticles are applied to the friction surfaces.

Alternativ erfolgt ein Kontakt an dem Dichtungssitz 21 entlang einer Kreislinie und nicht an einer Fläche, zum Beispiel in dem Fall, in welchem der Dichtungssitz 21 durch eine Abschrägung gebildet wird und die Oberfläche 42 durch ein konvexes Segment einer Kugel gebildet wird (mit dem Vorteil eines automatischen Zentrierens der Nadel 27 in der Schließphase mit Bezug auf die Düse); oder in dem Falle, in welchem der Dichtungssitz 21 durch einen Rundungsradius gebildet wird und die Fläche des Dichtungssitzes 21 eine Kegelstumpfform hat. Alternatively, a contact is made on the seal seat 21 along a circular line and not on a surface, for example in the case where the seal seat 21 is formed by a bevel and the surface 42 is formed by a convex segment of a ball (with the advantage of automatically centering the needle 27 in the closing phase with respect to the nozzle); or in the case where the seal seat 21 is formed by a radius of curvature and the surface of the seal seat 21 has a truncated cone shape.

Diese Lösungen mit einer kreisförmigen Kontaktlinie sind selbst dann noch vorteilhaft, wenn die spezifische Last nicht verringert wird. In der Tat wurde aus vorausschauenden Computersimulationen und einigen experimentellen Ermüdungsbeständigkeitstests an ähnlichen Produkten herausgefunden, dass eine Überlastung auf das Material der Düse 11 am Dichtungssitz 21 jedoch geringer ist in Bezug zu einem Zustand mit Kontakt an einer scharfen Kante der Düse 11. These solutions with a circular contact line are still advantageous even if the specific load is not reduced. In fact, predictive computer simulations and some experimental fatigue life tests on similar products have found overloading on the material of the nozzle 11 at the seal seat 21 however, it is less in relation to a state of contact with a sharp edge of the nozzle 11 ,

Wie oben erwähnt, sind der Dichtungssitz 21 und die Nadel 27 so bemessen, dass diese einen Ausgabequerschnitt 14 bilden, der kontinuierlich und nicht in einer schrittweisen diskreten Art variiert, wenn sich die axiale Position der Nadel 27 verändert. Insbesondere veranlasst, ausgehend von der geschlossenen Position, in welcher der Kopf 20 auf dem Dichtungssitz 21 lagert und die Düse 11 deshalb geschlossen ist, der nach außen gerichtete Öffnungsstoß der Nadel 27 eine anfängliche Öffnung der Düse 11 und dann eine fortschreitende Zunahme des Abgabequerschnitts 14 für den Brennstoff.As mentioned above, the seal seat 21 and the needle 27 so that they have an output cross-section 14 which varies continuously and not in a stepwise discrete manner as the axial position of the needle increases 27 changed. In particular, starting from the closed position in which the head 20 on the seal seat 21 stores and the nozzle 11 therefore closed, the outward opening impact of the needle 27 an initial opening of the nozzle 11 and then a progressive increase in the delivery cross-section 14 for the fuel.

Deshalb ist bei einem relativ kleinen Öffnungsstoß der Abgabequerschnitt 14 auch relativ klein, und so wird der Brennstoff mit einem hohen Zerstäubungsgrad und einem durch eine moderate Durchdringung gekennzeichneten Sprühfächer eingespritzt. Bei einem relativ langen Öffnungsstoß ist der Ausgabequerschnitt 14 auch relativ lang: Somit wird auch unter Berücksichtigung der speziellen Geometrie des Kopfes 20 der Brennstoff mit einem durch eine hohe Durchdringung gekennzeichneten Sprühfächer eingespritzt. Diese Variabilität des Ausgabequerschnitts 14 kann beim Implementieren eines Motor-Betriebsmodus der Mischbauart vorteilhaft sein, nämlich einem HCCI-Typ(Homogenes-Charge-Compression-Ignition)-Modus bei niedrigen und mittleren Lasten, bei einem Brennstoff-Zerstäubungsgrad in der Verbrennungskammer, und einem herkömmlichen CI-Typ(Compressed Ignition)-Modus bei hohen Lasten, mit hoher Brennstoff-Durchdringung in der Verbrennungskammer.Therefore, with a relatively small opening shock, the discharge cross section 14 also relatively small, and so the fuel is injected with a high degree of atomization and characterized by a moderate penetration Sprühfächer. For a relatively long opening shock is the output cross section 14 also relatively long: Thus, taking into account the special geometry of the head 20 the fuel is injected with a spray fan characterized by high penetration. This variability of the output cross section 14 may be advantageous in implementing a mixed-mode engine operation mode, namely HCCI (Homogeneous-Charge-Compression-Ignition) mode at low and medium loads, at a fuel atomization degree in the combustion chamber, and a conventional CI type ( Compressed Ignition) mode at high loads, with high fuel penetration in the combustion chamber.

Mit Bezug auf 2 hat der Zerstäuber 10 einen Durchgangsweg 16, welcher über wenigstens einen Kanal mit dem Einlass 6 permanent kommuniziert, in dem Einspritzkörper 4 und in der Düse 11 ausgebildet ist und durch eine Stange 43 der Nadel 27 und durch die Düse 11 radial definiert ist.Regarding 2 has the atomizer 10 a passageway 16 , which has at least one channel with the inlet 6 permanently communicates, in the injection body 4 and in the nozzle 11 is formed and by a rod 43 the needle 27 and through the nozzle 11 is defined radially.

Der Durchgangsweg 16 hat einen Durchgangsquerschnitt, der ausreichend groß ist, um während der Einspritzphase Druckabfälle in der Düse 11 auf ein Minimum zu begrenzen. Somit fließt unter Hochdruck stehender Brennstoff nicht durch irgendwelche Mikrolöcher und hängt die Menge des eingespritzten Brennstoffs ausschließlich von der Größe des Abgabequerschnitts 14 und der Druckdifferenz zwischen dem ringförmigen Durchgangsweg 16 und der Verbrennungskammer ab.The passageway 16 has a passage cross-section which is sufficiently large to allow pressure drops in the nozzle during the injection phase 11 to limit to a minimum. Thus, high pressure fuel does not flow through any microholes, and the amount of fuel injected depends solely on the size of the delivery area 14 and the pressure difference between the annular passageway 16 and the combustion chamber.

An einem axialen Ende umfasst der Durchgangsweg 16 einen Bereich 44, der ringförmig ist und den Auslass der Düse 11 am Dichtungssitz 21 bildet, so dass Brennstoff in die Verbrennungskammer eingespritzt werden kann. At one axial end, the passageway includes 16 an area 44 which is annular and the outlet of the nozzle 11 at the seal seat 21 forms, so that fuel can be injected into the combustion chamber.

In dem gezeigten speziellen Beispiel umfasst an dem entgegengesetzten axialen Ende in Bezug zum Bereich 44 der Durchgangsweg 16 eine Ringkammer 18, die üblicherweise als eine „Niere“ bezeichnet wird, die einen breiteren Querschnitt als der restliche Teil des Durchgangsweges 16 hat und unter Druck stehenden Brennstoff aus einem Kanal (nicht gezeigt) erhält, der die Kammer 18 in Kommunikation mit dem Einlass 6 setzt. Es ist deshalb einleuchtend, dass der Durchgangsweg 16 einen Teil einer Hochdruckumgebung bildet, die durch den Zuführdruck des Brennstoffs definiert ist. Wie in 1 sichtbar ist, hat der Einspritzkörper 4 auch eine Niedrigdruckumgebung 22, welche mit einem Auslass 23 kommuniziert, der bei Benutzung mit Leitungen (nicht gezeigt) verbunden ist, die den Brennstoff zu einem Brennstofftank zurückführen und die sich auf einem niedrigen Druck befinden, zum Beispiel etwa 2 bar.In the particular example shown, at the opposite axial end comprises with respect to the area 44 the passageway 16 an annular chamber 18 commonly referred to as a "kidney", which has a wider cross-section than the remainder of the passageway 16 has and pressurized fuel from a channel (not shown) that receives the chamber 18 in communication with the inlet 6 puts. It is therefore plausible that the passageway 16 forms part of a high pressure environment defined by the feed pressure of the fuel. As in 1 is visible, the injector has 4 also a low pressure environment 22 which with an outlet 23 in use, connected to conduits (not shown) which return the fuel to a fuel tank and which are at a low pressure, for example about 2 bar.

Zur 2 zurückkommend umfasst die Düse 11 an dem entgegengesetzten Ende in Bezug zu dem Dichtungssitz 21 einen rückseitigen Führungsbereich 45 mit einem Führungsloch 46, das durch einen Querschnitt des Sitzes 13 definiert ist und in einer axial gleitenden Weise von einem Gleitstück 25 der Nadel 27 in Eingriff genommen wird.to 2 Coming back includes the nozzle 11 at the opposite end with respect to the seal seat 21 a back guide area 45 with a leadership hole 46 passing through a cross section of the seat 13 is defined and in an axially sliding manner by a slider 25 the needle 27 is engaged.

Die Kupplungszone zwischen dem Bereich 25 und dem Führungsloch 46 bildet einen sogenannten „dynamischen Sitz“. Im Allgemeinen soll der Ausdruck „dynamischer Sitz“ als Dichtungszone gemeint sein, die durch eine Kupplung des Schaft/Loch-Typs gebildet wird, mit einem Gleitvorgang und/oder einer Führung zwischen den zwei Bauteilen, wobei ein Spiel in der radialen Richtung ausreichend klein ist, um die Menge des Brennstoffs, die hindurchsickert, vernachlässigbar zu machen. Insbesondere ist dieses Spiel der radialen Kupplung geringer als oder gleich 2 µm. Auch aufgrund der kleinen Größe dieses radialen Spiels entweicht eine relativ kleine Menge Brennstoff aus der Kammer 18: Dieser Brennstoff wird dann zum Auslass 23 fließen, um in den Brennstofftank zurückzukehren. Vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, trennt der oben erwähnte „dynamische Sitz“ die Kammer 18 des Durchgangsweges 16 axial von der Niedrigdruckumgebung 22.The coupling zone between the area 25 and the leadership hole 46 forms a so-called "dynamic seat". In general, the term "dynamic seat" should be understood as a sealing zone formed by a shaft / hole type coupling with a sliding action and / or a guide between the two components, with clearance in the radial direction being sufficiently small to neglect the amount of fuel that seeps through it. In particular, this clearance of the radial clutch is less than or equal to 2 microns. Also, due to the small size of this radial clearance, a relatively small amount of fuel escapes from the chamber 18 : This fuel then becomes the outlet 23 flow to return to the fuel tank. Preferably, but not exclusively, the above-mentioned "dynamic seat" separates the chamber 18 the passageway 16 axially from the low pressure environment 22 ,

Der Durchmesser der Fläche 41 am Auslass des Sitzes 13 ist gleich dem des Führungsloches 46, während in den anderen Zonen des Durchgangsweges 16 der Innendurchmesser der Düse 11 größer oder gleich diesem Wert ist. Auf diese Weise ist es möglich, unter Bereitstellung einer Nadel 27, die durch einen einstückigen Körper gebildet wird, während der Montage der Einspritzdüse 1 den Bereich 25 der Nadel 27 durch den Auslass der Düse 11 einzuführen.The diameter of the area 41 at the outlet of the seat 13 is equal to the guide hole 46 while in the other zones of the passageway 16 the inner diameter of the nozzle 11 greater than or equal to this value. In this way it is possible to provide a needle 27 , which is formed by a one-piece body, during the assembly of the injector 1 the area 25 the needle 27 through the outlet of the nozzle 11 introduce.

Mit Bezug auf 3 hat aufgrund des Rundungsradius oder der Abschrägung, der/die den Dichtungssitz 21 bildet, dieser einen mittleren Durchmesser, der etwas größer ist als der Durchmesser des Führungsloches und der Fläche 41. Regarding 3 has due to the radius of curvature or bevel, the / the seal seat 21 forms, this a mean diameter, which is slightly larger than the diameter of the guide hole and the surface 41 ,

Die Differenz R zwischen dem Durchmesser des dynamischen Sitzes am Führungsloch 46 und der mittlere Durchmesser der statischen Dichtung am Dichtungssitz 21 veranlassen eine Unausgewogenheit der durch den Brennstoffdruck auf die Nadel 27 ausgeübten Axialkräfte, wenn die Düse 11 durch den Kopf 20 der Nadel 27 geschlossen ist. The difference R between the diameter of the dynamic seat at the guide hole 46 and the median diameter of the static seal on the seal seat 21 cause an imbalance in the fuel pressure on the needle 27 applied axial forces when the nozzle 11 through the head 20 the needle 27 closed is.

Mit anderen Worten veranlasst der leicht größere Durchmesser des „statischen Sitzes“ in Bezug zu dem „dynamischen Sitz“, dass der Brennstoffdruck eine Öffnungskraft auf die Nadel 27 ausübt, wenn die Düse 11 geschlossen ist. Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der mittlere Durchmesser des „statischen Sitzes“ derart gestaltet, dass diese „unausgewogene“ Öffnungskraft geringer ist als 50 N, selbst dann, wenn der Einspritzdruck gleich dem durch die Gestaltung vorgegebenen maximalen Wert ist. In other words, the slightly larger diameter of the "static seat" relative to the "dynamic seat" causes the fuel pressure to have an opening force on the needle 27 exerts when the nozzle 11 closed is. According to one aspect of the present invention, the average diameter of the "static seat" is designed such that this "unbalanced" opening force is less than 50 N, even if the injection pressure is equal to the maximum value given by the design.

Mit Bezug auf 1 umfasst die elektrische Einspritzdüse 1, um eine Verschiebung der Ventilnadel 12 zu veranlassen, eine Stelleinrichtung 30, die wiederum ein elektrisch gesteuertes Stellglied 32 umfasst, das heißt, ein durch eine elektronische Steuereinheit (nicht gezeigt) gesteuertes Stellglied, das für jede Einspritzphase des Brennstoffs und den zugehörigen Verbrennungszyklus in der Verbrennungskammer programmiert ist, um das Stellglied 32 mit einem oder mehreren elektrischen Steuersignalen zu versorgen, um korrespondierende Einspritzungen des Brennstoffs durchzuführen. Regarding 1 includes the electric injector 1 to a displacement of the valve needle 12 to induce an actuator 30 , which in turn is an electrically controlled actuator 32 that is, an actuator controlled by an electronic control unit (not shown) programmed for each injection phase of the fuel and the associated combustion cycle in the combustion chamber, about the actuator 32 with one or more electrical control signals to perform corresponding injections of the fuel.

Die Bauweise des Stellgliedes 32 ist so, dass eine axiale Verschiebung proportional zu dem erhaltenen elektrischen Steuersignal definiert wird: zum Beispiel könnte das Stellglied 32 durch ein piezoelektrisches Stellglied oder durch ein magnetostriktives Stellglied gebildet sein. Die Steuereinrichtung 30 umfasst ferner eine Feder 35, welche vorgespannt ist, um eine axiale Komprimierung an dem Stellglied 32 auszuüben, um den Wirkungsgrad zu erhöhen. The construction of the actuator 32 is such that an axial displacement is defined in proportion to the obtained electrical control signal: for example, the actuator could 32 be formed by a piezoelectric actuator or by a magnetostrictive actuator. The control device 30 further comprises a spring 35 , which is biased to an axial compression on the actuator 32 exercise to increase the efficiency.

Die durch das elektrische Steuersignal gegebene Anregung veranlasst eine korrespondierende axiale Ausdehnung des Stellgliedes 32 und folglich eine korrespondierende axiale Verschiebung eines Kolbens 34, der koaxial angeordnet und in Bezug zu einem axialen Ende des Stellgliedes 32 befestigt ist. In dem in 1 gezeigten speziellen Beispiel hält die gleiche Feder 35 den Kolben 34 in einer fixierten Position in Bezug auf das Stellglied 32.The excitation given by the electrical control signal causes a corresponding axial expansion of the actuator 32 and thus a corresponding axial displacement of a piston 34 coaxially disposed and relative to an axial end of the actuator 32 is attached. In the in 1 shown special example holds the same spring 35 the piston 34 in a fixed position with respect to the actuator 32 ,

Die axiale Verschiebung des Kolbens 34 drückt auf die Ventilnadel 12 und veranlasst folglich das Öffnen der Düse 11, gegen die Wirkung einer Feder 31, die vorgespannt ist, um die Nadel 27 axial nach innen zu drücken und folglich die Düse 11 zu schließen. The axial displacement of the piston 34 presses on the valve needle 12 and thus causes the opening of the nozzle 11 , against the action of a spring 31 that is biased to the needle 27 to push axially inward, and consequently the nozzle 11 close.

Insbesondere ist die Feder 31, wie in 2 zu sehen ist, axial zwischen einer axialen Endschulter der Düse 11, durch Bezugszeichen 48 angegeben, und einem Endbereich 49 der Nadel 27 angeordnet. Vorzugsweise lagert die Feder 31 auf einer Seite axial an einem Halbring 83, der wiederum an den Endbereich 49 anstößt, und auf der anderen Seite an einem Abstandshalter 84, welcher wiederum axial an einen Halbring 84 anstößt, der auf der Schulter lagert. Alternativ könnte der Abstandshalter 84 zwischen der Feder 31 und dem Halbring 83 angeordnet sein. Die axiale Dicke des Abstandshalters 84 kann passend gewählt werden, um die Vorspannung der Feder 31 einzustellen. Der Halbring 83 ist einfach auf die Nadel 27 geschoben oder ist an der Nadel 27 befestigt, zum Beispiel durch Schweißen oder Presspassung. Gemäß einer Variante, die nicht gezeigt ist, ist der Halbring 85 nicht vorhanden, während der Abstandshalter 84 direkt auf der Schulter 48 lagert.In particular, the spring 31 , as in 2 It can be seen axially between an axial end shoulder of the nozzle 11 , by reference 48 indicated, and an end region 49 the needle 27 arranged. Preferably, the spring is stored 31 on one side axially on a half ring 83 which in turn reaches the end area 49 abuts, and on the other side to a spacer 84 , which in turn axially a half ring 84 abuts, which is stored on the shoulder. Alternatively, the spacer could 84 between the spring 31 and the half ring 83 be arranged. The axial thickness of the spacer 84 can be chosen to match the preload of the spring 31 adjust. The half ring 83 is easy on the needle 27 pushed or is at the needle 27 fastened, for example by welding or interference fit. According to a variant which is not shown, the half-ring is 85 not present while the spacer 84 right on the shoulder 48 outsourced.

Vorzugsweise ist die Feder 31 in einem Abschnitt des Sitzes 13 angeordnet, der Teil der Niederdruckumgebung 22 ist. Preferably, the spring 31 in a section of the seat 13 arranged, the part of the low pressure environment 22 is.

Die Feder 31 bildet einen Teil der Zerstäubers 10 und hat vorteilhafterweise eine Vorspannung zwischen 60 und 150 N, um so eine ausreichende Schließkraft auszuüben, um die oben genannte Unausgewogenheit zu überwinden und die Nadel 27 unmittelbar in die geschlossene Position zurückzubringen, sobald die Wirkung des Stellgliedes 32 wegfällt. Insbesondere muss der Vorspannwert der Feder 31 in der Gestaltungsphase in einer proportionalen Weise zu dem Durchmesser des statischen Sitzes gewählt werden, d.h. dem mittleren Durchmesser des Dichtungssitzes 21, und in einer proportionalen Weise zu dem maximalen Wert des Zuführdrucks des Brennstoffs. The feather 31 forms part of the atomizer 10 and advantageously has a preload between 60 and 150 N, so as to exert a sufficient closing force to overcome the above imbalance and the needle 27 immediately return to the closed position as soon as the action of the actuator 32 eliminated. In particular, the bias value of the spring 31 be chosen in the design phase in a proportional manner to the diameter of the static seat, ie the mean diameter of the seal seat 21 , and in a proportional manner to the maximum value of the feed pressure of the fuel.

Mit Bezug auf 1 ist das Stellglied 32 vorzugsweise, aber nicht ausschließlich, durch eine hydraulische Verbindung 36 mit der Ventilnadel 12 gekoppelt. Die hydraulische Verbindung 36 umfasst eine Druckkammer 37, welche mit der Ventilnadel 12 und dem Kolben 34 koaxial ist und ein Steuervolumen bildet, das mit Brennstoff gefüllt ist, der, einmal komprimiert, den Axialschub von dem Kolben 34 zu der Ventilnadel 12 überträgt. Die Menge des Brennstoffs in dem Steuervolumen der Druckkammer 37 variiert automatisch, um das axiale Spiel und die dimensionalen Variationen der Ventilnadel 12 während des Betriebs in einer im Detail nicht beschriebenen Weise zu kompensieren. Regarding 1 is the actuator 32 preferably, but not exclusively, by a hydraulic connection 36 with the valve needle 12 coupled. The hydraulic connection 36 includes a pressure chamber 37 , which with the valve needle 12 and the piston 34 is coaxial and forms a control volume which is filled with fuel, which, once compressed, the axial thrust of the piston 34 to the valve needle 12 transfers. The amount of fuel in the control volume of the pressure chamber 37 varies automatically to the axial play and the dimensional variations of the valve needle 12 during operation in a manner not described in detail.

Wie in den 2 und 5 ersichtlich, wird die Nadel 27 nicht nur durch das Führungsloch 46, sondern auch durch eine Zone 50 der Fläche 51 axial geführt. Die Nadel 27 umfasst eine Mehrzahl von Sektoren 51, welche von der Stange 53 radial vorstehen, um so mit der Zone 50 in einer axial gleitenden Weise gekoppelt werden zu können, axial von dem Kopf 20 und dem Bereich 25 entfernt angeordnet sind und durch Lücken voneinander getrennt sind, die einen Teil des Durchgangsweges 16 bilden, um den axialen Durchgang der Brennstoffs in Richtung des Bereichs 44 zuzulassen.As in the 2 and 5 seen, the needle is 27 not just through the leadership hole 46 but also through a zone 50 the area 51 axially guided. The needle 27 includes a plurality of sectors 51 , which off the rack 53 protrude radially, so as to the zone 50 be coupled in an axially sliding manner, axially from the head 20 and the area 25 are arranged away and separated by gaps, which form part of the passageway 16 form the axial passage of the fuel toward the area 44 permit.

Der Querschnitt des Durchgangsbereichs für den Brennstoff an solchen Lücken ist relativ groß, dieser ist nämlich größer als der Bereich des Durchgangsquerschnitts 14, selbst dann, wenn der Hub der Nadel 27 seinen höchsten Wert erreicht, so dass dieser keinerlei Einschränkung im Fluss bildet und deshalb keinerlei Beschränkung in der Strömungsrate des Brennstoffs, welche nur durch den Hub der Nadel 27 definiert zu sein hat. The cross section of the passage area for the fuel at such gaps is relatively large, namely this is greater than the area of the passage cross-section 14 even if the stroke of the needle 27 reaches its highest value, so that this forms no restriction in the flow and therefore no restriction in the flow rate of the fuel, which only by the stroke of the needle 27 has to be defined.

Gemäß der Variante der 6 sind die Sektoren 51 durch Vorsprünge 51a ersetzt, die kein geradliniges Profil parallel zur Achse 5 haben, sondern ein schraubenförmiges oder verdrehtes Profil, und welche mit der Zone 50 mit der Funktion eines Schlittens verbunden sind. Mit dieser Konfiguration verleiht der während jedes Einspritzvorgangs in dem Durchgangsweg 16 in Richtung des Dichtungssitzes 21 fließende Brennstoff der Nadel 27 eine Drehbewegung in Bezug zur Achse 5. Diese Strategie veranlasst eine relative Drehung zwischen der Düse 11 und der Nadel 27, um die Bildung von Kratern zu vermeiden, jeglichen Rest, der in dem Durchgangsweg 16 verschmiert ist, entfernt und die Bildung einer Verkokung zwischen den zwei Kontaktflächen verhindert. According to the variant of 6 are the sectors 51 through protrusions 51a replaced, which is not a straight line parallel to the axis 5 but have a helical or twisted profile, and which with the zone 50 connected to the function of a carriage. With this configuration, it confers in the passageway during each injection event 16 in the direction of the seal seat 21 flowing fuel of the needle 27 a rotational movement in relation to the axis 5 , This strategy causes relative rotation between the nozzle 11 and the needle 27 To avoid the formation of craters, any residue in the passageway 16 smeared, removed and prevented the formation of coking between the two contact surfaces.

Ferner verleihen die Vorsprünge 51a dem den Zerstäuber 10 verlassenden Brennstoff eine Winkel-Bewegungskomponente, um so die Verbrennungsbedingungen in der Verbrennungskammer zu begünstigen.Furthermore, the protrusions give 51a the atomizer 10 leaving fuel an angular motion component, so as to favor the combustion conditions in the combustion chamber.

In dem in 2 gezeigten Beispiel erstreckt sich die Stange 43 von dem Bereich 25 mit einem kleineren Durchmesser als dem des Bereichs 25 aus, um so eine Stufe oder axiale Schulter an der Kammer 18 zu bilden. In the in 2 As shown, the rod extends 43 from the area 25 with a smaller diameter than that of the area 25 so as to have a step or axial shoulder on the chamber 18 to build.

Stattdessen umfasst in der Variante in den 4 und 5 die Stange 43: einen Bereich 53, der den gleichen Durchmesser wie der Bereich 25 hat und eine axiale Erstreckung des Bereichs 25 bildet; einen Bereich 54, der einen kleineren Durchmesser und eine kleinere Länge in Bezug zum Bereich 53 hat und Letzteren mit den Sektoren 51 axial verbindet; und einen Bereich 55, der (wie in 2) den Bereich 44 des Durchgangsweges 16 radial bildet und auch einen kleineren Durchmesser als der Bereich 25 hat. Gleichzeitig umfasst die Düse 11 eine zylindrische Zone 57, welche dem gesamten Bereich 53 der Stange 43 radial zugewandt ist und einen größeren Durchmesser hat als die Zone 50, um so eine Weitung zu bilden, um den korrekten Durchgangsquerschnitt des Durchgangsweges 16 zu gewährleisten. Instead, in the variant in the 4 and 5 the pole 43 : an area 53 that has the same diameter as the area 25 has and an axial extent of the range 25 forms; an area 54 that has a smaller diameter and a smaller length relative to the area 53 and the latter with the sectors 51 axially connecting; and an area 55 who (as in 2 ) the area 44 the passageway 16 forms radially and also a smaller diameter than the area 25 Has. At the same time includes the nozzle 11 a cylindrical zone 57 which covers the entire area 53 the pole 43 facing radially and has a larger diameter than the zone 50 so as to form a widening to the correct passage cross section of the passageway 16 to ensure.

Diese Konfiguration ermöglicht eine Verstärkung der Stange 43 der Nadel 27, ohne dass der Durchmesser der oben erwähnten statischen und dynamischen Sitze übermäßig vergrößert werden muss.This configuration allows reinforcement of the rod 43 the needle 27 without having to excessively increase the diameter of the above-mentioned static and dynamic seats.

Vorzugsweise hat der Durchgangsweg 16 keine Kammer 18, da sich die Zone 57 axial mit dem gleichen Durchmesser bis zu dem Führungsbereich 45 erstreckt. Die Tatsache, dass die Niere 18 weggelassen ist, ermöglicht eine Verstärkung der Struktur der Düse 11 und macht diese weniger empfindlich gegenüber einem Brennstoffdruck, welcher zu einer Verformung der Düse 11 und folglich zu einer Veränderung des Stoßes der Ventilnadel 12 in Bezug zu demjenigen, der durch die Gestaltung spezifiziert ist, führt. Preferably, the passageway has 16 no chamber 18 because the zone 57 axially with the same diameter up to the guide area 45 extends. The fact that the kidney 18 is omitted, allows an enhancement of the structure of the nozzle 11 and makes them less sensitive to fuel pressure resulting in deformation of the nozzle 11 and consequently to a change in the stroke of the valve needle 12 in relation to the one specified by the design leads.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beträgt der Durchmesser des Führungsloches 46 und des Bereichs 25 zwischen 2,5 und 3,3 mm, um so eine ausreichende Steifigkeit und Beständigkeit für die Nadel 27 zu erhalten, aber ohne den Anstieg der Ventilnadel 12 übermäßig verändern zu müssen, um den gewünschten Brennstofffluss während jedes Einspritzvorgangs zu erhalten, und ohne eine signifikante Zunahme beim Brennstoffverlust durch die oben beschriebene dynamische Dichtung hindurch zu haben.According to one aspect of the present invention, the diameter of the guide hole is 46 and area 25 between 2.5 and 3.3 mm, so sufficient rigidity and resistance for the needle 27 but without the rise of the valve needle 12 having to change excessively to obtain the desired fuel flow during each injection event and without having a significant increase in fuel loss through the dynamic seal described above.

Aus Simulationen, die vom Anmelder durchgeführt wurden, bildet die oben angegebene Bemessung für den Dichtungsdurchmesser der Nadel 27 ferner den rechten Kompromiss, um die strukturelle Beständigkeit und gleichzeitig die geringstmögliche Empfindlichkeit gegenüber Variationen im Zuführdruck des Brennstoffs und in dem in der Verbrennungskammer während des Einspritzvorgangs vorhandenen Druck zu erhalten.From simulations performed by the Applicant, the rating given above is for the gauge diameter of the needle 27 and the right compromise to maintain structural integrity while minimizing sensitivity to variations in the feed pressure of the fuel and in the pressure present in the combustion chamber during the injection process.

Damit der maximalen Vorgabe an Unausgewogenheit von 50 N begegnet werden kann, muss die radiale Größe R der Abschrägung oder der Auskehlung, die den Dichtungssitz 21 bildet, die folgende Gleichung erfüllen: 0 < ((D + R)^2 – D^2)Pmaxπ/4 ≤ 50 in welcher:

D [m]
= Durchmesser des dynamischen Sitzes (d.h. des Führungsloches 46, ausschließlich leichter Differenzen aufgrund des radialen Kupplungsspiels mit Bereich 25);
R [m]
= Differenz zwischen dem mittleren Durchmesser des statischen Sitzes und dem Durchmesser des dynamischen Sitzes;
Pmax [Pa]
= gestaltungsspezifischer maximaler Zuführdruck des Brennstoffs für das Einspritzsystem, in welchem die Einspritzdüse 1 installiert ist.
In order to meet the maximum 50 N imbalance requirement, the radial size R of the bevel or groove that defines the seal seat 21 forms that satisfy the following equation: 0 <((D + R) ^ 2 - D ^ 2) Pmaxπ / 4 ≤ 50 in which:
D [m]
= Diameter of the dynamic seat (ie the guide hole 46 , only slight differences due to the radial coupling clearance with range 25 );
R [m]
= Difference between the mean diameter of the static seat and the diameter of the dynamic seat;
P max [Pa]
= design-specific maximum feed pressure of the fuel for the injection system, in which the injector 1 is installed.

Durch Wählen, zum Beispiel:
Pmax = 2400 bar
D = 3,3 mm
ergibt sich: 0 < R ≤ 40 µm.
By choosing, for example:
Pmax = 2400 bar
D = 3.3 mm
results in: 0 <R ≤ 40 μm.

Auf diese Weise ist die Nadel 27 ein größtenteils ausbalancierter Typ in Bezug zu Auswirkungen des Axialdrucks, wenn die Düse 11 geschlossen ist, und so sind der Betrieb und der axiale Stoß der Nadel 27 minimal empfindlich gegenüber Variationen im Zuführdruck des Brennstoffs. This is the needle 27 a largely balanced type in relation to the effects of thrust when the nozzle 11 is closed, and so are the operation and the axial impact of the needle 27 minimally sensitive to variations in the feed pressure of the fuel.

Bei gegebener Geometrie der Düse 11, entsprechend der der Durchmesser des Führungsloches 46 gleich dem Durchmesser der Zylinderfläche 41 am axialen Ende des Sitzes 13 ist, kann der Wert R = 0 (äquivalent zu der perfekten Ausgewogenheit der Nadel 27 gegenüber Druckwirkungen, wenn der Dichtungssitz 21 geschlossen ist) in der Ausführungsform in den 2 und 3 nicht erreicht werden. Given the geometry of the nozzle 11 , according to the diameter of the guide hole 46 equal to the diameter of the cylindrical surface 41 at the axial end of the seat 13 is, the value R = 0 (equivalent to the perfect balance of the needle 27 against pressure effects when the seal seat 21 is closed) in the embodiment in the 2 and 3 can not be reached.

Im Falle eines Dichtungssitzes 21, der durch eine Abschrägung gebildet wird, die mit einer kegelstumpfförmigen Fläche 42 gekoppelt ist, findet ein Kontakt entlang einer kreisförmigen Krone statt. Die Abschrägung hat eine radiale Größe, die im Wesentlichen gleich dem oben genannten Wert R ist. Wie oben erwähnt, ist das Vorhandensein einer Kontaktfläche – und nicht einer kreisförmigen Kontaktlinie – zwischen den zwei Komponenten wichtig, um die spezifische Kontaktbelastung an dem Dichtungssitz 21 während des Verschlusses zu verringern. In the case of a seal seat 21 which is formed by a bevel, which with a frustoconical surface 42 is coupled, a contact takes place along a circular crown. The chamfer has a radial size substantially equal to the above R value. As mentioned above, the presence of a contact surface - and not a circular contact line - between the two components is important to the specific contact load on the seal seat 21 decrease during the closure.

In dem Fall, in welchem der Dichtungssitz 21 durch einen Rundungsradius definiert ist, der gleich r ist – und nicht durch eine Abschrägung – ist eine Aussparung oder Kerbe an der Fläche 42 des Kopfes 20 ausgebildet, komplementär zu dem Rundungsradius r, um einen Oberflächenkontakt zu erhalten und einen linearen Kontakt zu vermeiden.In the case where the seal seat 21 is defined by a radius of curvature that is equal to r - and not by a chamfer - is a recess or notch on the surface 42 Of the head 20 formed complementary to the rounding radius r, to obtain a surface contact and to avoid a linear contact.

Es ist aus dem Vorstehenden klar, dass die Bemessung des oben beschriebenen Zerstäubers 10 das Auffinden des richtigen Kompromisses zum Steigern der Lebensdauer der Einspritzdüse in Bezug zu bekannten Lösungen ermöglicht, ohne das Betriebsverfahren zu beeinträchtigen.It is clear from the above that the design of the atomizer described above 10 Finding the right compromise to increase the life of the injector with respect to known solutions without compromising the operating method.

Tatsächlich hat sich herausgestellt, dass der oben eingeführte Dichtungsdurchmesser und die maximale Unausgewogenheit, die in der Öffnungsrichtung eingestellt ist, das Erreichen einer relativ robusten Lösung ermöglicht, ohne weitere Betriebskennzeichen der Einspritzdüse 1 zu beeinträchtigen.In fact, it has been found that the seal diameter introduced above and the maximum imbalance set in the opening direction make it possible to achieve a relatively robust solution without further operating characteristics of the injector 1 to impair.

Weitere Vorteile wurden oben erläutert oder sind dem Fachmann aus dem Gebiet der Eigenschaften des Zerstäubers 10 klar, zu dem hier ausgeführt wurde.Other advantages have been discussed above or are within the skill of one of ordinary skill in the atomizer art 10 clearly, to which was executed here.

In jedem Fall können verschiedene Modifikationen an dem Zerstäuber 10 durchgeführt werden, der mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben und dargestellt wurde, und die beschriebenen generischen Grundsätze können auf andere Ausführungsformen und Anwendungen angewendet werden, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, wie dieser in den angehängten Ansprüchen definiert ist. Deshalb sollte die vorliegende Erfindung nicht als auf die hier beschriebenen und dargestellten Ausführungsformen beschränkt angesehen werden, sondern ihr sollte der breiteste Schutzbereich gewährt werden, der mit den hier beanspruchten Grundsätzen und Eigenschaften konsistent ist. In any case, different modifications can be made to the atomizer 10 carried out The generic principles described may be applied to other embodiments and applications without departing from the scope of the present invention as defined in the appended claims. Therefore, the present invention should not be considered limited to the embodiments described and illustrated herein, but should be accorded the broadest scope consistent with the principles and characteristics claimed herein.

Insbesondere könnte die Düse 11 durch einen Endbereich des Einspritzkörpers 4 gebildet sein, und/oder der Führungsbereich 45 könnte einen Teil des Körpers, getrennt von der Düse 11 bilden, und/oder der Durchgangsweg 16 durch einen Durchgang ersetzt werden, der in einer anderen Weise als in den angehängten Figuren gezeigt, geformt ist. In particular, the nozzle could 11 through an end portion of the injection body 4 be formed, and / or the management area 45 could be a part of the body, separate from the nozzle 11 form, and / or the passageway 16 be replaced by a passage shaped in a different way than shown in the attached figures.

Zusätzlich könnte die Druckkammer 37 und nicht eine Zwischenzone des Durchgangs 13 über dem dynamischen Sitz vorgesehen sein.In addition, the pressure chamber could 37 and not an intermediate zone of passage 13 be provided over the dynamic seat.

Ferner könnte die Ventilnadel 12 direkt betrieben werden, das heißt, die Einspritzdüse 1 könnte ohne die Druckkammer 37 sein.Furthermore, the valve needle could 12 operated directly, that is, the injector 1 could be without the pressure chamber 37 be.

Schließlich könnte die Form der Vorsprünge 51a in Zerstäubern und Einspritzdüsen mit unterschiedlichen strukturellen Eigenschaften und/oder Abmessungen als jenen, die oben angegeben sind, angepasst werden.Finally, the shape of the protrusions 51a in atomizers and injectors having different structural characteristics and / or dimensions than those given above.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1559904 [0004, 0006] EP 1559904 [0004, 0006]
  • FR 2941745 [0004, 0006, 0007, 0009] FR 2941745 [0004, 0006, 0007, 0009]
  • EP 13189601 [0009] EP 13189601 [0009]
  • US 7942349 B1 [0017, 0017] US Pat. No. 7942349 B1 [0017, 0017]

Claims (11)

Zerstäuber (10) einer elektrischen Einspritzdüse (1) für ein Einspritzsystem für einen Verbrennungsmotor, wobei der Zerstäuber eine Düse (11) umfasst, mit: – einem Durchgang (13), welcher sich entlang einer Längsachse (5) erstreckt und ein Führungsloch (46) umfasst; – einer Frontfläche (40), welche außerhalb des Durchgangs (13) liegt; – einem Dichtungssitz (21), der durch eine Abschrägung oder eine Auskehlung gebildet wird, welche eine Zylinderfläche (41) des Durchgangs (13) mit der Frontfläche (40) verbindet; wobei der Zerstäuber ferner eine Nadel (27) umfasst, mit: – einem Kopf (20), der mit dem Dichtungssitz (21) verbunden werden kann; – einer Stange (43), welcher einen geringeren Durchmesser als der Kopf (20) hat, axial von dem Kopf (20) vorsteht und in dem Durchgang (13) eingreift; wobei die Stange (43) und die Düse (11) zwischen sich radial einen Durchgang (16) bilden, durch welchen ein Strom eines unter Hochdruck stehenden Brennstoffs strömen kann; und – einem ersten Schlittenbereich (25), der in einer axial gleitenden Weise mit dem Führungsloch (46) verbunden ist, um so einen dynamischen Sitz zu bilden; wobei die Nadel (27) bei einem von dem Durchgang (13) axial nach außen gerichteten Öffnungsstoß axial bewegbar ist, ausgehend von einer Schließstellung, in welcher der Kopf (20) mit dem Dichtungssitz (21) verbunden ist, um einen statischen Sitz zu bilden und die Düse (11) zu schließen; wobei der Dichtungssitz (21) und der Kopf (20) einen Ausgabequerschnitt (14) bilden, welcher ringförmig ist und eine Breite hat, die mit fortschreitendem Öffnungsstoß der Nadel (27) zunimmt; dadurch gekennzeichnet, dass – die Zylinderfläche (41) einen Durchmesser hat, der gleich dem des Führungsloches (46) ist; – der Durchmesser des Führungslochs (46) zwischen 2,5 und 3,3 mm beträgt; – der Dichtungssitz (21) einen mittleren Durchmesser hat, der größer als der Durchmesser des Führungslochs (46) ist, wobei die Differenz (R) zwischen diesen zwei Durchmessern veranlasst, dass der Brennstoffdruck eine öffnende, unausgeglichene Kraft auf die Nadel (27) ausübt, wenn die Düse (11) geschlossen ist: wobei der mittlere Durchmesser des Dichtungssitzes (21) einen solchen Wert hat, dass die öffnende, unausgeglichene Kraft geringer oder gleich 50 Newton ist, wenn der Zuführdruck des Brennstoffs in dem Durchgangsweg (16) einen Wert von 2400 bar hat.Atomizer ( 10 ) an electric injection nozzle ( 1 ) for an injection system for an internal combustion engine, wherein the atomizer has a nozzle ( 11 ), comprising: - a passageway ( 13 ) which extends along a longitudinal axis ( 5 ) and a guide hole ( 46 ); - a front surface ( 40 ), which are outside the passage ( 13 ) lies; - a seal seat ( 21 ), which is formed by a chamfer or a groove, which a cylindrical surface ( 41 ) of the passage ( 13 ) with the front surface ( 40 ) connects; the atomizer further comprising a needle ( 27 ), comprising: - a head ( 20 ), which with the seal seat ( 21 ) can be connected; - a pole ( 43 ), which has a smaller diameter than the head ( 20 ), axially from the head ( 20 ) and in the passage ( 13 ) intervenes; with the rod ( 43 ) and the nozzle ( 11 ) between a radial passage ( 16 ) through which a stream of high pressure fuel can flow; and a first carriage area ( 25 ), which in an axially sliding manner with the guide hole ( 46 ) so as to form a dynamic seat; the needle ( 27 ) at one of the passage ( 13 ) axially outwardly opening shock is axially movable, starting from a closed position in which the head ( 20 ) with the seal seat ( 21 ) is connected to form a static seat and the nozzle ( 11 ) close; the seal seat ( 21 ) and the head ( 20 ) an output cross section ( 14 ), which is annular and has a width which increases with the opening of the needle ( 27 ) increases; characterized in that - the cylindrical surface ( 41 ) has a diameter equal to that of the guide hole ( 46 ); - the diameter of the guide hole ( 46 ) is between 2.5 and 3.3 mm; - the seal seat ( 21 ) has an average diameter greater than the diameter of the guide hole ( 46 ), wherein the difference (R) between these two diameters causes the fuel pressure to cause an opening, unbalanced force on the needle (FIG. 27 ) when the nozzle ( 11 ) is closed: wherein the average diameter of the seal seat ( 21 ) has a value such that the opening, unbalanced force is less than or equal to 50 Newton is when the feed pressure of the fuel in the passageway ( 16 ) has a value of 2400 bar. Zerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopf (20) durch eine Kegelstumpffläche (42) begrenzt ist, die dem Dichtungssitz (21) axial zugewandt ist; wobei die Dichtungszone (21) durch eine Abschrägung gebildet wird, die einen Kegelwinkel zu dieser Kegelstumpffläche (42) hat.An atomiser according to claim 1, characterized in that the head ( 20 ) through a frustoconical surface ( 42 ) is limited to the seal seat ( 21 ) axially facing; the sealing zone ( 21 ) is formed by a chamfer which has a cone angle to this frustoconical surface ( 42 ) Has. Zerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtungssitz (21) durch einen Rundungsradius gebildet wird und dass der Kopf (20) eine zu dem Dichtungssitz (21) komplementäre Aussparung hat und von dem Dichtungssitz (21) in der Schließstellung in Eingriff genommen wird.An atomiser according to claim 1, characterized in that the sealing seat ( 21 ) is formed by a radius of curvature and that the head ( 20 ) one to the seal seat ( 21 ) has complementary recess and from the seal seat ( 21 ) is engaged in the closed position. Zerstäuber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kegelstumpffläche (42) an dem Scheitelpunkt einen Winkel zwischen 100° und 150° bildet.An atomiser according to claim 2, characterized in that the frustoconical surface ( 42 ) forms an angle between 100 ° and 150 ° at the apex. Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner gekennzeichnet durch eine Feder (31) mit einer Vorspannung, die eine Schubkraft ausübt, um die Nadel (27) in die Schließstellung zu bewegen; wobei die Vorspannung zwischen 60 und 150 N beträgt.A nebulizer according to any one of the preceding claims, further characterized by a spring ( 31 ) with a bias that exerts a thrust force to the needle ( 27 ) to move to the closed position; where the preload is between 60 and 150N. Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderfläche (41) eine Führungszone (50) umfasst, die von dem Führungsloch getrennt und axial in Abstand liegt; wobei die Stange (43) einen zweiten Schlittenbereich (51) umfasst, der in einer axial gleitenden Weise mit der Führungszone (50) verbunden ist und wenigstens einen, einen Freiraum bildenden Teil des Durchgangs (16) für den Durchgang des Brennstoffs in Richtung des Dichtungssitzes (21) bildet.Atomiser according to one of the preceding claims, characterized in that the cylindrical surface ( 41 ) a guiding zone ( 50 ) separated from the guide hole and axially spaced; with the rod ( 43 ) a second carriage area ( 51 ), which in an axially sliding manner with the guide zone ( 50 ) and at least one, a free space forming part of the passage ( 16 ) for the passage of the fuel in the direction of the seal seat ( 21 ). Zerstäuber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schlittenbereich (51) durch wenigstens einen Vorsprung gebildet wird, der ein im Wesentlichen schraubenförmiges Profil hat. An atomiser according to claim 6, characterized in that the second carriage area ( 51 ) is formed by at least one projection having a substantially helical profile. Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Stange (43) umfasst: – einen ersten Bereich (53), welcher eine axiale Erstreckung des ersten Schlittenbereichs (25) bildet; und – einen zweiten Bereich (54), welcher einen kleineren Durchmesser und eine kleinere Länge in Bezug zu dem ersten Bereich (53) hat; wobei die Düse (11) eine erweiterte Zylinderzone (57) hat, welche dem gesamten ersten Bereich (53) radial zugewandt ist und einen größeren Durchmesser als die Zylinderfläche (41) hat.Atomiser according to one of the preceding claims, characterized in that the rod ( 43 ) comprises: - a first area ( 53 ), which has an axial extent of the first carriage area (FIG. 25 ) forms; and a second area ( 54 ), which has a smaller diameter and a smaller length in relation to the first area (FIG. 53 ) Has; the nozzle ( 11 ) an extended cylinder zone ( 57 ), which covers the entire first area ( 53 ) is radially facing and has a larger diameter than the cylindrical surface ( 41 ) Has. Zerstäuber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erweiterte Zylinderzone (57) einen konstanten Durchmesser hat und axial an dem Führungsloch (46) endet.An atomiser according to claim 8, characterized in that the extended cylinder zone ( 57 ) has a constant diameter and axially on the guide hole ( 46 ) ends. Zerstäuber nach den Ansprüchen 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Bereich (54) den ersten Bereich (53) mit dem zweiten Schlittenbereich (51) axial verbindet. An atomiser according to claims 6 and 8, characterized in that the second region ( 54 ) the first area ( 53 ) with the second carriage area ( 51 ) axially connects. Zerstäuber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nadel (27) durch einen einstückigen Körper gebildet wird.Atomiser according to one of the preceding claims, characterized in that the needle ( 27 ) is formed by a one-piece body.
DE202015009430.9U 2014-11-05 2015-11-04 Atomizer of an electric injection nozzle for an injection system for an internal combustion engine Active DE202015009430U1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP14191911.8 2014-11-05
EP14191911.8A EP3018340A1 (en) 2014-11-05 2014-11-05 Fuel electro-injector atomizer for a fuel injection system for an internal combustion engine

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE202015009430U1 true DE202015009430U1 (en) 2017-07-28

Family

ID=52144368

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE202015009430.9U Active DE202015009430U1 (en) 2014-11-05 2015-11-04 Atomizer of an electric injection nozzle for an injection system for an internal combustion engine

Country Status (3)

Country Link
EP (1) EP3018340A1 (en)
DE (1) DE202015009430U1 (en)
WO (1) WO2016071853A1 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3299610B1 (en) * 2016-09-22 2020-03-04 C.R.F. Società Consortile Per Azioni Fuel electro-injector atomizer, in particular for a diesel cycle engine
DE102017000911B3 (en) * 2017-02-02 2018-06-28 L'orange Gmbh arrangement

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1559904A1 (en) 2004-01-28 2005-08-03 Siemens VDO Automotive S.p.A. Valve body, fluid injector and process for manufacturing a valve body
FR2941745A3 (en) 2009-02-02 2010-08-06 Renault Sas Liquid i.e. fuel, injecting device, has electroactive material actuator triggering movement of head of needle, needle piston carried by end of needle, and hydraulic chamber connected to duct to maintain chamber supplied with liquid
US7942349B1 (en) 2009-03-24 2011-05-17 Meyer Andrew E Fuel injector
EP2863048A1 (en) 2013-10-21 2015-04-22 C.R.F. Società Consortile Per Azioni Fuel electro-injector for a fuel injection system for an internal combustion engine

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9925753D0 (en) * 1999-10-29 1999-12-29 Lucas Industries Ltd Fuel injector
ATE381670T1 (en) * 2005-11-02 2008-01-15 Delphi Tech Inc METHOD FOR DESIGNING A FUEL INJECTION VALVE
EP2218900B1 (en) * 2009-02-16 2011-09-28 Continental Automotive GmbH Valve assembly for an injection valve and injection valve

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1559904A1 (en) 2004-01-28 2005-08-03 Siemens VDO Automotive S.p.A. Valve body, fluid injector and process for manufacturing a valve body
FR2941745A3 (en) 2009-02-02 2010-08-06 Renault Sas Liquid i.e. fuel, injecting device, has electroactive material actuator triggering movement of head of needle, needle piston carried by end of needle, and hydraulic chamber connected to duct to maintain chamber supplied with liquid
US7942349B1 (en) 2009-03-24 2011-05-17 Meyer Andrew E Fuel injector
EP2863048A1 (en) 2013-10-21 2015-04-22 C.R.F. Società Consortile Per Azioni Fuel electro-injector for a fuel injection system for an internal combustion engine

Also Published As

Publication number Publication date
EP3018340A1 (en) 2016-05-11
WO2016071853A1 (en) 2016-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2183476B1 (en) Fuel injection valve with improved tightness on the sealing seat of a pressure-compensated control valve
DE102007001363A1 (en) Injector for injecting fuel into combustion chambers of internal combustion engines
DE202014010759U1 (en) Electronic fuel injection atomizer for a fuel injection system for an internal combustion engine
EP3535486B1 (en) Fuel injection valve for injecting a gaseous and / or liquid fuel
DE102012212614A1 (en) Piezo injector with hydraulically coupled nozzle needle movement
EP2470771B1 (en) Fuel injection valve
EP1387950B1 (en) Valve comprising radial recesses
DE102009032850B4 (en) Pressure relief valve, in particular for a common rail injection system
DE102004060552A1 (en) Fuel injection valve for an internal combustion engine
EP3055549B1 (en) Plunger/fluid-line arrangement, in particular control-plunger/control-bore arrangement
DE202015009430U1 (en) Atomizer of an electric injection nozzle for an injection system for an internal combustion engine
EP1356203B1 (en) Device for supplying high pressure fuel to an internal combustion engine
EP1430218B1 (en) Valve, in particular fuel injection valve
DE102005034879B4 (en) Nozzle assembly for an injection valve
EP2439397A2 (en) Fuel injector
EP2167808B1 (en) High-pressure injector for internal combustion engines having a control-rod support which increases the buckling load via highly pressurized fuel
WO2011042296A1 (en) Fuel injection valve and production thereof
EP3014104B1 (en) Nozzle assembly for a fuel injector, and fuel injector
EP2960487B1 (en) Fuel injector valve for combustion engines
DE102016015038B4 (en) Fuel injector
DE102013213460A1 (en) Fuel injection valve for internal combustion engines
EP2256332B1 (en) Fuel injector with pressure intensifier piston
DE102005005713A1 (en) Jet construction group with injection valve for internal combustion engine has two recesses in jet needle
DE102007013247A1 (en) Sealing edge for conical seat valve
DE102009055135A1 (en) Leak-free fuel injector

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification
R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years
R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years
R152 Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years