EP1045981A1 - Fuel injector for internal combustion engines - Google Patents
Fuel injector for internal combustion enginesInfo
- Publication number
- EP1045981A1 EP1045981A1 EP99939333A EP99939333A EP1045981A1 EP 1045981 A1 EP1045981 A1 EP 1045981A1 EP 99939333 A EP99939333 A EP 99939333A EP 99939333 A EP99939333 A EP 99939333A EP 1045981 A1 EP1045981 A1 EP 1045981A1
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- EP
- European Patent Office
- Prior art keywords
- conical
- injection
- blind hole
- valve
- opening
- Prior art date
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- Withdrawn
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
- F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
- F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
- F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
Definitions
- the invention is based on a fuel injection valve for internal combustion engines with the features of the preamble of claim 1.
- a valve member is guided axially displaceably against a closing force in a blind bore of a valve body.
- the valve member has a conical valve sealing surface on its lower end on the combustion chamber side, with which it interacts with a conical valve seat surface on the inwardly projecting closed end of the blind bore. This is between the valve seat surface and the valve sealing surface
- Opening cross section is formed, at which a fuel flow from a high-pressure fuel chamber into the closed end of the blind bore can be controlled.
- a further blind-hole wall region adjoins the conical valve seat surface of the known fuel injection valve, from which a plurality of injection openings lead into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied.
- the known fuel injection valve has the disadvantage that the valve seat surface adjoining wall area of the blind hole is cylindrical and further radius-shaped, so that even slight manufacturing-related deviations in the axial arrangement of the injection openings result in different inlet angles at the injection openings, which result in
- Fuel combustion in the combustion chamber of the internal combustion engine is of very great importance, the known fuel injection valves no longer meet the high requirements placed on modern fuel injection valves with regard to emission-optimized jet processing and combustion within the internal combustion engine.
- the injection openings have at their inlet openings a predetermined minimum distance from the upper and lower end of the conical blind hole wall area, the distance between the the upper end of the leading edge of the injection opening to an upstream upper boundary edge of the conical blind hole wall region has at least the measure of half the diameter of the injection opening.
- the distance between the lower end of the leading edge of the injection opening and a downstream lower boundary edge of the conical blind hole wall region is advantageously at least a quarter of the diameter of the injection opening. This ensures that even with a slight offset of the individual spray holes in the axial direction of the fuel injection valve relative to one another, the inlet angles always have the same value at all injection openings, so that the injection jets can form uniformly.
- valve seat surface and the conical blind hole wall region arranged downstream of it have different cone angles.
- the conical blind hole wall area and the valve seat surface can directly adjoin one another, but alternatively, as shown in the exemplary embodiment, it is also possible to provide a cylindrical wall web area between these two surfaces.
- the transition from this wall land area into the conical blind hole wall area receiving the injection openings is advantageously rounded with a radius in an aerodynamically advantageous manner. It is possible to arrange all the injection openings in a common row of spray holes in a single cone surface, but it is also possible to form the conical blind hole wall surface with a plurality of successive cone surfaces, in which case one row of spray holes can then be arranged in each cone surface.
- Another advantage of the fuel injection valve according to the invention is the arrangement of the injection opening designed as an injection bore at an acute angle ⁇ to the wall surface of the conical blind hole wall upstream of the injection opening.
- This angle of inclination ⁇ between the longitudinal axis of the injection bore and the conical blind wall surface lying upstream of the injection bore should always be ⁇ 90 °. This angular range enables a sharp deflection inlet angle of the fuel flow at the top of the
- Fuel injection systems such as pump-line nozzles, pump-nozzle units and common rail systems.
- high manufacturing tolerances are also obtained with respect to rounding of the spray hole inlet edges, so that stable fuel injection jet geometries can be achieved here at all injection openings.
- FIG. 1 shows a longitudinal section through the injection-side end of an otherwise known fuel injection valve with the configuration according to the invention of the closed end of the blind bore.
- the embodiment of the fuel injection valve for internal combustion engines according to the invention which is shown in FIG. 1 only with its part on the combustion chamber side, has a piston-shaped valve member 1, which is axially displaceably guided in a blind hole 3 of a valve body 5.
- the valve member 1 has a conical end at its lower end near the combustion chamber Valve sealing surface 7 with which it interacts with a conical valve seat surface 9 on the inwardly projecting closed end of the blind bore 3.
- a cylindrical wall web 11 adjoins this conical valve seat surface 9 downstream in the direction of the closed end of the blind hole 3, to which the valve seat surface 9 faces away and a further conically shaped blind wall region 13 connects downstream, which opens directly onto the bottom of the bore 15 of the blind hole 3.
- blind hole wall surface 13 rounded to the cylindrical wall web 11 and to the bottom of the bore 15 over a radius R. Furthermore, injection openings 17 lead from the conical blind wall surface 13 and open at the periphery of the valve body 5 into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied.
- the inlet openings 19 of the injection openings 17 are not closed when the fuel injection valve is closed, that is to say when the valve sealing surface 7 of the valve member 1 is in contact with the valve seat surface 9, in which a closing spring, also not shown, holds the valve member 1 in contact with the valve seat 9 sealingly covered by the valve sealing surface 7 of the valve member 1, so that the fuel injection valve according to the invention is designed as a so-called blind hole nozzle.
- Inlet openings 19 a predetermined minimum distance from the upstream upper end of the conical blind wall region 13 and to the lower downstream end. The distance between the upstream boundary edge of the
- Inlet opening 19 to an upper, upstream boundary edge 21 of conical blind hole wall area 13 should have at least the dimension of half the diameter of injection opening 17.
- the distance between the lower, downstream edge of the entry opening 19 of the injection opening 17 to a lower downstream boundary edge 23 of the conical blind hole wall area 13 should be at least a quarter of the diameter of the injection opening 17.
- the cone angles of the valve seat surface 9 and the conical blind hole wall surface 13 should have different cone angles.
- an inlet angle ⁇ at the top of the inlet opening 19 of the injection opening 17 between its bore axis and the conical blind hole wall surface 13 should be less than 90 °.
- Cone angle ⁇ the angle required for the cone angle ⁇ .
- the value of the cone angle ⁇ is also predetermined by the desired jet position of the injected fuel in the combustion chamber of the internal combustion engine. In this way, a precisely defined blind hole geometry can be used achieve optimal beam formation and characteristics in the combustion chamber of the internal combustion engine.
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Abstract
The invention relates to a fuel injector for internal combustion engines, comprising a valve member (1) which is guided in a blind hole (3) of a valve body (5) such that it can be axially displaced against a closing force and which at its combustion-chamber end has a conical valve sealing surface (7) with which it cooperates with a conical valve seat surface (9) at the level of the closed end of the blind hole (3) which end protrudes inwards. The fuel injector further comprises a blind hole area downstream of the conical valve seat surface (9) from which spray holes (17) lead into the combustion chamber of the internal combustion engine. The blind hole wall area (13) in which the spray holes (17) are embodied is conical and the spray holes (17) are at a defined minimum distance from the upper and lower ends of said conical blind hole wall area (13).
Description
Kraftstoffeinspritzventil für BrennkraftmaschinenFuel injection valve for internal combustion engines
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 aus. Bei einem derartigen aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 02 752 bekannten Kraftstoffeinspritzventil ist ein Ventilglied entgegen einer Schließkraft axial verschiebbar in einer Sackbohrung eines Ventilkörpers geführt. Das Ventilglied weist dabei an seinem unteren, brennraumseitigen Ende eine konische Ventildichtfläche auf, mit der es mit einer konischen Ventilsitzfläche am nach innen kragenden geschlossenen Ende der Sackbohrung zusammenwirkt . Dabei wird zwischen der Ventilsitzfläche und der Ventildichtfläche einThe invention is based on a fuel injection valve for internal combustion engines with the features of the preamble of claim 1. In such a fuel injector known from German published patent application DE 42 02 752, a valve member is guided axially displaceably against a closing force in a blind bore of a valve body. The valve member has a conical valve sealing surface on its lower end on the combustion chamber side, with which it interacts with a conical valve seat surface on the inwardly projecting closed end of the blind bore. This is between the valve seat surface and the valve sealing surface
Öffnungsquerschnitt gebildet, an dem ein Kraftstoffdurchfluß von einem Kraftstoffhochdruckraum in das geschlossene Ende der Sackbohrung steuerbar ist. An die konische Ventilsitzfläche des bekannten Kraftstoffeinspritzventils schließt sich stromabwärts ein weiterer Sacklochwandbereich an, von dem mehrere Einspritzöffnungen in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine abführen.Opening cross section is formed, at which a fuel flow from a high-pressure fuel chamber into the closed end of the blind bore can be controlled. A further blind-hole wall region adjoins the conical valve seat surface of the known fuel injection valve, from which a plurality of injection openings lead into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied.
Dabei weist das bekannte Kraftstoffeinspritzventil den Nachteil auf, daß der sich an die Ventilsitzfläche
anschließende Wandbereich des Sackloches zylindrisch und weiter radiusförmig ausgebildet ist, so daß bereits geringe fertigungsbedingte Abweichungen der axialen Anordnung der Einspritzöffnungen andere Einlaufwinkel an den Einspritzöffnungen zur Folge haben, die dasThe known fuel injection valve has the disadvantage that the valve seat surface adjoining wall area of the blind hole is cylindrical and further radius-shaped, so that even slight manufacturing-related deviations in the axial arrangement of the injection openings result in different inlet angles at the injection openings, which result in
Einströmverhalten, die Strömung innerhalb der Einspritzöffnung und somit die Einspritzstrahlcharakteristik an den Austrittsöffnungen verändern. Da der Strahlcharakteristik an allen Einspritzöffnungen jedoch hinsichtlich einer optimalen Strahlaufbereitung undInflow behavior, the flow within the injection opening and thus the injection jet characteristics at the outlet openings change. However, because of the spray characteristics at all injection openings with regard to optimal spray preparation and
Kraftstoffverbrennung im Brennraum der Brennkraftmaschine eine sehr hohe Bedeutung zukommt, genügen die bekannten Kraftstoffeinspritzventile nicht mehr den hohen Anforderungen an moderne Kraftstoffeinspritzventile hinsichtlich einer emissionsoptimierten Strahlaufbereitung und Verbrennung innerhalb der Brennkraftmaschine .Fuel combustion in the combustion chamber of the internal combustion engine is of very great importance, the known fuel injection valves no longer meet the high requirements placed on modern fuel injection valves with regard to emission-optimized jet processing and combustion within the internal combustion engine.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil fürThe fuel injector according to the invention for
Brennkraftmaschinen mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Einspritzöffnungen hinsichtlich ihrer Lageanordnung eine hohe Fertigungstoleranz aufweisen, so daß insbesondere Lageabweichungen in Achsrichtung des Einspritzventils zunächst keinerlei Einfluß auf die Strömungsverhältnisse an den Einspritzöffnungen haben. Dabei wird diese relative Unabhängigkeit von der axialen Lagetoleranz der Einspritzöffnungen erfindungsgemäß durch die konische Ausbildung des die Einspritzöffnungen aufnehmenden Sacklochwandbereiches der Sackbohrung desInternal combustion engines with the characterizing features of claim 1 have the advantage that the injection openings have a high manufacturing tolerance with regard to their position arrangement, so that in particular positional deviations in the axial direction of the injection valve initially have no influence on the flow conditions at the injection openings. This relative independence from the axial position tolerance of the injection openings is made according to the invention by the conical design of the blind hole wall region of the blind bore receiving the injection openings
Kraftstoffeinspritzventils erreicht. Die Einspritzöffnungen weisen dabei an ihren Eintrittsöffnungen einen vorbestimmten Mindestabstand zum oberen und unteren Ende des konischen Sacklochwandbereiches auf, wobei der Abstand zwischen dem
oberen Ende der Eintrittskante der Einspritzöffnung zu einer stromaufwärts liegenden oberen Begrenzungskante des konischen Sacklochwandbereiches wenigstens das Maß des halben Durchmessers der Einspritzöffnung aufweist. Der Abstand zwischen dem unteren Ende der Eintrittskante der Einspritzöffnung zu einer stromabwärts liegenden unteren Begrenzungskante des konischen Sacklochwandbereiches beträgt dabei in vorteilhafter Weise wenigstens ein Viertel des Durchmessers der Einspritzöffnung. Somit ist gewährleistet, daß auch bei geringem Versetzen der einzelnen Spritzlöcher in Achsrichtung des Kraftstoffeinspritzventils zueinander die Einlaufwinkel an allen Einspritzöffnungen immer konstant den gleichen Wert aufweisen, so daß sich die Einspritzstrahlen gleichmäßig ausbilden können. Dabei ist es vorteilhaft, daß die Ventilsitzfläche und der dieser stromabwärts nachgeordnete konische Sacklochwandbereich verschiedene Konuswinkel aufweisen. Der konische Sacklochwandbereich und die Ventilsitzfläche können dabei unmittelbar aneinandergrenzen, es ist alternativ, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, jedoch auch möglich, zwischen diesen beiden Flächen einen zylindrischen Wandstegbereich vorzusehen. Der Übergang von dieser Wandstegfläche in den die Einspritzöffnungen aufnehmenden konischen Sacklochwandbereich ist dabei in vorteilhafter Weise strömungsgünstig mit einem Radius abgerundet. Dabei ist es möglich, sämtliche Einspritzöffnungen in einer gemeinsamen Spritzlochreihe in einer einzigen Konusfläche anzuordnen, es ist jedoch auch möglich, die konische Sacklochwandfläche mit mehreren aufeinanderfolgenden Konusflächen auszubilden, wobei dann in jeder Konusfläche eine Spritzlochreihe angeordnet sein kann. Dabei sollten erneut bestimmte Mindestabstände der Eintrittsöffnungen der Einspritzöffnungen zu den Enden der konischen Flächen vorgesehen werden.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil ist die Anordnung der als Einspritzbohrung ausgebildeten Einspritzöffnung in einem spitzen Winkel ß zur Wandfläche der konischen Sacklochwand stromaufwärts der Einspritzöffnung. Dieser Neigungswinkel ß zwischen der Längsachse der Einspritzbohrung und der stromaufwärts der Einspritzbohrung liegenden konischen Sacklochwandfläche soll dabei stets <90° ausgebildet sein. Dieser Winkelbereich ermöglicht dabei einen scharfen Umlenk- Einlaufwinkel der KraftstoffStrömung an der Oberseite derFuel injector reached. The injection openings have at their inlet openings a predetermined minimum distance from the upper and lower end of the conical blind hole wall area, the distance between the the upper end of the leading edge of the injection opening to an upstream upper boundary edge of the conical blind hole wall region has at least the measure of half the diameter of the injection opening. The distance between the lower end of the leading edge of the injection opening and a downstream lower boundary edge of the conical blind hole wall region is advantageously at least a quarter of the diameter of the injection opening. This ensures that even with a slight offset of the individual spray holes in the axial direction of the fuel injection valve relative to one another, the inlet angles always have the same value at all injection openings, so that the injection jets can form uniformly. It is advantageous that the valve seat surface and the conical blind hole wall region arranged downstream of it have different cone angles. The conical blind hole wall area and the valve seat surface can directly adjoin one another, but alternatively, as shown in the exemplary embodiment, it is also possible to provide a cylindrical wall web area between these two surfaces. The transition from this wall land area into the conical blind hole wall area receiving the injection openings is advantageously rounded with a radius in an aerodynamically advantageous manner. It is possible to arrange all the injection openings in a common row of spray holes in a single cone surface, but it is also possible to form the conical blind hole wall surface with a plurality of successive cone surfaces, in which case one row of spray holes can then be arranged in each cone surface. Again, certain minimum distances between the inlet openings of the injection openings and the ends of the conical surfaces should be provided. Another advantage of the fuel injection valve according to the invention is the arrangement of the injection opening designed as an injection bore at an acute angle β to the wall surface of the conical blind hole wall upstream of the injection opening. This angle of inclination β between the longitudinal axis of the injection bore and the conical blind wall surface lying upstream of the injection bore should always be <90 °. This angular range enables a sharp deflection inlet angle of the fuel flow at the top of the
Eintrittsöffnung der Einspritzbohrung, die dabei verwirbelt wird und so Kavitation erzeugt, so daß sich ein Einspritzstrahl innerhalb der Einspritzbohrung bildet, dessen Strömungsprofil so ausgebildet ist, daß er am Austritt der Einspritzbohrung möglichst rasch zerstäubt, was eine gute Strahlaufbereitung im Brennraum der Brennkraftmaschine und eine anschließende optimale Kraftstoff erbrennung bewirkt . Davon ausgehend, daß die Summe zwischen dem, zwischen der Längsachse des Kraftstoffeinspritzventils und der Längsachse der Einspritzbohrung gebildeten Kegelwinkel ψ und dem oben genannten Einlaufwinkel ß sowie dem zwischen der Längsachse des Einspritzventils und der konischen Sacklochwand eingeschlossenen Winkel α 180° beträgt, ist es nunmehr bei der Auslegung des Kraftstoffeinspritzventils möglich, bei vorgegebenem Einlaufwinkel ß und projizierter Einlauffläche an der Eintrittsöffnung der Einspritzbohrung sowie bei durch die gewünschte Strahlläge vorgegebenem Kegelwinkel ψ den Konuswinkel α der konischen Sacklochwandfläche an den Einspritzöffnungen so zu berechnen, daß ein optimalesInlet opening of the injection hole, which is swirled thereby generating cavitation, so that an injection jet forms within the injection hole, the flow profile of which is designed such that it atomizes as quickly as possible at the outlet of the injection hole, which ensures good jet preparation in the combustion chamber of the internal combustion engine and a subsequent one optimal fuel generation. Assuming that the sum between the cone angle ψ formed between the longitudinal axis of the fuel injection valve and the longitudinal axis of the injection bore and the above-mentioned inlet angle ß as well as the angle α enclosed between the longitudinal axis of the injection valve and the conical blind hole wall is now 180 ° the design of the fuel injection valve possible to calculate the cone angle α of the conical blind hole wall surface at the injection openings at a given inlet angle ß and projected inlet surface at the inlet opening of the injection bore and at a cone angle durch given by the desired jet length so that an optimal
Geschwindigkeitsprofil des Einspritzstrahles beziehungsweise eine optimale Strahlcharakteristik des Einspritzstrahles am Austritt der Einspritzöffnung erzielbar ist. Somit wird gegenüber den bekannten Kraftstoffeinspritzventilen bei vorgegebenen Kegelwinkeln ψ
ein Einlaufwinkel ß<90° über die konstruktive Auslegung des Konuswinkels α der konischen Sacklochwandfläche eingestellt. Auf diese Weise lassen sich sehr stabile Einströmbedingungen für sämtliche Einspritzöffnungen einstellen, die auch die hohen Anforderungen von modernen neuenSpeed profile of the injection jet or an optimal jet characteristic of the injection jet can be achieved at the outlet of the injection opening. Thus, compared to the known fuel injection valves at predetermined cone angles ψ an entry angle ß <90 ° is set via the design of the cone angle α of the conical blind hole wall surface. In this way, very stable inflow conditions can be set for all injection openings, which also meet the high requirements of modern new ones
Kraftstoffeinspritzsystem wie zum Beispiel Pumpe-Leitungs- Düsen, Pumpe-Düse-Einheiten und Common Rail Systemen erfüllen. Zudem erhält man auch gegenüber einem Verrunden der Spritzlocheinlaufkanten hohe Fertigungstoleranzen, so daß sich hier stabile Kraftstoffeinspritzstrahlgeometrien an sämtlichen Einspritzöffnungen erreichen lassen.Fuel injection systems such as pump-line nozzles, pump-nozzle units and common rail systems. In addition, high manufacturing tolerances are also obtained with respect to rounding of the spray hole inlet edges, so that stable fuel injection jet geometries can be achieved here at all injection openings.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the subject matter of the invention can be gathered from the description, the drawing and the patent claims.
Zeichnungdrawing
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen ist in der Zeichnung dargestellt und in der folgenden Beschreibung näher erläutert . Es zeigt die Figur 1 einen Längsschnitt durch das einspritzseitige Ende eines ansonsten bekannten Kraftstoffeinspritzventils mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des geschlossenen Endes der Sackbohrung.An embodiment of the fuel injection valve for internal combustion engines according to the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. 1 shows a longitudinal section through the injection-side end of an otherwise known fuel injection valve with the configuration according to the invention of the closed end of the blind bore.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
Das in der Figur 1 nur mit seinem erfindungswesentlichen brennraumseitigen Teil dargestellte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils für Brennkraftmaschinen weist ein kolbenförmiges Ventilglied 1 auf, das axial verschiebbar in einer Sacklochbohrung 3 eines Ventilkörpers 5 geführt ist. Das Ventilglied 1 weist dabei an seinem unteren brennraumnahen Ende eine konische
Ventildichtfläche 7 auf, mit der es mit einer konischen Ventilsitzfläche 9 am nach innen kragenden geschlossenen Ende der Sackbohrung 3 zusammenwirkt . An diese konische Ventilsitzfläche 9 schließt sich stromabwärts in Richtung geschlossenes Ende der Sacklochbohrung 3 ein zylindrischer Wandsteg 11 an, an den sich der Ventilsitzfläche 9 abgewandt, stromabwärts ein weiterer konisch ausgebildeter Sacklochwandbereich 13 anschließt, der unmittelbar an den Bohrungsgrund 15 der Sacklochbohrung 3 mündet. Dabei sind die Querschnittsübergänge zwischen der konischenThe embodiment of the fuel injection valve for internal combustion engines according to the invention, which is shown in FIG. 1 only with its part on the combustion chamber side, has a piston-shaped valve member 1, which is axially displaceably guided in a blind hole 3 of a valve body 5. The valve member 1 has a conical end at its lower end near the combustion chamber Valve sealing surface 7 with which it interacts with a conical valve seat surface 9 on the inwardly projecting closed end of the blind bore 3. A cylindrical wall web 11 adjoins this conical valve seat surface 9 downstream in the direction of the closed end of the blind hole 3, to which the valve seat surface 9 faces away and a further conically shaped blind wall region 13 connects downstream, which opens directly onto the bottom of the bore 15 of the blind hole 3. The cross-sectional transitions between the conical
Sacklochwandfläche 13 zum zylindrischen Wandsteg 11 und zum Bohrungsgrund 15 über einen Radius R abgerundet. Desweiteren führen von der konischen Sacklochwandfläche 13 Einspritzöffnungen 17 ab, die am Umfang des Ventilkörpers 5 in den Brennraum der zu versorgenden Brennkraftmaschine münden. Die Eintrittsöffnungen 19 der Einspritzöffnungen 17 werden dabei bei geschlossenem Kraftstoffeinspritzventil, das heißt bei an der Ventilsitzfläche 9 anliegender Ventildichtfläche 7 des Ventilgliedes 1 in einer nicht dargestellten geschlossenen Lage, bei dem eine ebenfalls nicht dargestellte Schließfeder das Ventilglied 1 in Anlage am Ventilsitz 9 hält, nicht von der Ventildichtfläche 7 des Ventilgliedes 1 abdichtend überdeckt, so daß das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil als sogenannte Sacklochdüse ausgebildet ist. Dabei weisen dieBlind hole wall surface 13 rounded to the cylindrical wall web 11 and to the bottom of the bore 15 over a radius R. Furthermore, injection openings 17 lead from the conical blind wall surface 13 and open at the periphery of the valve body 5 into the combustion chamber of the internal combustion engine to be supplied. The inlet openings 19 of the injection openings 17 are not closed when the fuel injection valve is closed, that is to say when the valve sealing surface 7 of the valve member 1 is in contact with the valve seat surface 9, in which a closing spring, also not shown, holds the valve member 1 in contact with the valve seat 9 sealingly covered by the valve sealing surface 7 of the valve member 1, so that the fuel injection valve according to the invention is designed as a so-called blind hole nozzle. The
Eintrittsöffnungen 19 einen vorbestimmten Mindestabstand zum stromaufwärts gerichteten oberen Ende des konischen Sacklochwandbereiches 13 und zu dessen unterem stromabwärts gerichteten Ende auf. Der Abstand zwischen der oben liegenden, stromaufwärts gerichteten Begrenzungskante derInlet openings 19 a predetermined minimum distance from the upstream upper end of the conical blind wall region 13 and to the lower downstream end. The distance between the upstream boundary edge of the
Eintrittsöffnung 19 zu einer oberen, stromaufwärts liegenden Begrenzungskante 21 des konischen Sacklochwandbereiches 13 soll dabei wenigstens das Maß des halben Durchmessers der Einspritzöffnung 17 aufweisen. Der Abstand zwischen der unteren, stromabwärts gerichteten Kante der Eintrittsöffnung
19 der Einspritzöffnung 17 zu einer unteren stromabwärts liegenden Begrenzungskante 23 des konischen Sacklochwandbereiches 13 soll dabei wenigstens ein Viertel des Durchmessers der Einspritzöffnung 17 betragen. Zudem sollen die Konuswinkel der Ventilsitzfläche 9 und der konischen Sacklochwandfläche 13 verschiedene Konuswinkel aufweisen.Inlet opening 19 to an upper, upstream boundary edge 21 of conical blind hole wall area 13 should have at least the dimension of half the diameter of injection opening 17. The distance between the lower, downstream edge of the entry opening 19 of the injection opening 17 to a lower downstream boundary edge 23 of the conical blind hole wall area 13 should be at least a quarter of the diameter of the injection opening 17. In addition, the cone angles of the valve seat surface 9 and the conical blind hole wall surface 13 should have different cone angles.
Um eine möglichst scharfe Strahlumlenkung am Eintritt in die Eintrittsöffnung 19 der Einspritzöffnung 17 zu erreichen, soll ein Einlaufwinkel ß an der Oberseite der Eintrittsöffnung 19 der Einspritzöffnung 17 zwischen deren Bohrungsachse und der Konischen Sacklochwandfläche 13 kleiner als 90° ausgebildet sein. Auf diese Weise werden beim Überströmen des Kraftstoffes aus der Sacklochbohrung 3 in die Einspritzöffnung 17 an der Oberseite der Eintrittsöffnung 19 Rückströmwirbel und weiter Kavitation erzeugt, die eine möglichst hohe Strahlverwirbelung und somit am Austritt der Einspritzöffnung 17 eine möglichst düsennahe Zerstäubung des Ξinspritzstrahles ermöglichen. Aus dem bekannten Zusammenhang heraus, daß die Summe aus dem Kegelwinkel ψ, der zwischen der Längsachse des Kraftstoffeinspritzventils und der Achse der Einspritzöffnung 17 gebildet ist und einem Konuswinkel α, der zwischen der Längsachse des Kraftstoffeinspritzventils und der konischen Sacklochwand 13 eingeschlossen ist sowie dem Einlaufwinkel ß 180° beträgt, läßt sich folgende neue Konstruktionsrege1 ableiten. Dabei gibt man nunmehr einen strömungsgünstig optimierten Einlaufwinkel ß vor und bestimmt dann in Abhängigkeit von einem vorgegebenenIn order to achieve the sharpest possible beam deflection at the inlet into the inlet opening 19 of the injection opening 17, an inlet angle β at the top of the inlet opening 19 of the injection opening 17 between its bore axis and the conical blind hole wall surface 13 should be less than 90 °. In this way, when the fuel overflows from the blind hole 3 into the injection opening 17 at the top of the inlet opening 19, backflow vortices and further cavitation are generated, which enable the highest possible jet swirling and thus at the outlet of the injection opening 17 the atomization of the injection jet as close as possible to the nozzle. From the known context that the sum of the cone angle ψ, which is formed between the longitudinal axis of the fuel injection valve and the axis of the injection opening 17 and a cone angle α, which is included between the longitudinal axis of the fuel injection valve and the conical blind hole wall 13 and the inlet angle ß Is 180 °, the following new construction rule1 can be derived. In this case, one now specifies an inlet angle β which is optimized in terms of flow and is then determined as a function of a predetermined one
Kegelwinkel ψ den notwendigen Winkel für den Konuswinkel α. Der Wert des Kegelwinkels ψ ist dabei ebenfalls durch die gewünschte Strahllage des eingespritzten Kraftstoffes im Brennraum der Brennkraftmaschine vorgegeben. Auf diese Weise läßt sich über eine genau definierte Sacklochgeometrie eine
optimale Strahlausbildung und Charakteristik im Brennraum der Brennkraftmaschine erreichen.Cone angle ψ the angle required for the cone angle α. The value of the cone angle ψ is also predetermined by the desired jet position of the injected fuel in the combustion chamber of the internal combustion engine. In this way, a precisely defined blind hole geometry can be used achieve optimal beam formation and characteristics in the combustion chamber of the internal combustion engine.
Es ist somit mit dem erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventil möglich, über eine genau definierte Sacklochgeometrie eine hohe Toleranzunempfindlichkeit der Anordnung der einzelnen Einspritzöffnungen im Ventilkörper 5 zu erreichen, wobei auch bei geringen Lageabweichungen noch ein gleichmäßiges Strahlbild an den Austrittsöffnungen sämtlicher Einspritzöffnungen gewährleistet ist.
It is thus possible with the fuel injection valve according to the invention to achieve a high tolerance insensitivity of the arrangement of the individual injection openings in the valve body 5 via a precisely defined blind hole geometry, a uniform spray pattern at the outlet openings of all injection openings being ensured even with small position deviations.
Claims
1. Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen mit einem entgegen einer Schließkraft axial verschiebbar in einer Sacklochbohrung (3) eines Ventilkörpers (5) geführten Ventilglied, das an seinem brennraumseitigen Ende eine konische Ventildichtfläche (7) aufweist, mit der es mit einer konischen Ventilsitzfläche (9) am nach innen kragenden geschlossenen Ende der Sacklochbohrung (3) zusammenwirkt und mit einem sich an die konische Ventilsitzfläche (9) stromabwärts anschließenden Sacklochbereich, von dem1.Fuel injection valve for internal combustion engines with an axially displaceable counter to a closing force in a blind hole (3) of a valve body (5) guided valve member, which has a conical valve sealing surface (7) at its combustion chamber end, with which it with a conical valve seat surface (9) on inwardly projecting closed end of the blind hole (3) cooperates and with a blind hole region adjoining the conical valve seat surface (9), from which
Einspritzöffnungen (17) in den Brennraum der Brennkraftmaschine abführen, dadurch gekennzeichnet, daß der die Einspritzöffnungen (17) aufnehmende Sacklochwandbereich (13) konisch ausgebildet ist, wobei die Einspritzöffnungen (17) einen bestimmten Mindestabstand zu einem oberen und zu einem unteren Ende (21, 23) dieses konischen Sacklochwandbereiches (13) aufweisen.Lead the injection openings (17) into the combustion chamber of the internal combustion engine, characterized in that the blind hole wall area (13) receiving the injection openings (17) is conical, the injection openings (17) being a certain minimum distance from an upper and a lower end (21, 23) of this conical blind hole wall area (13).
2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem oberen Ende einer Eintrittsöffnung (19) der Einspritzöffnung (17) zu einer oberen, stromaufwärts liegenden Begrenzungskante (21) des konischen Sacklochwandbereiches (13) wenigstens das Maß des halben Durchmessers der Einspritzöffnung (17) aufweist.
2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the distance between the upper end of an inlet opening (19) of the injection opening (17) to an upper, upstream boundary edge (21) of the conical pocket wall region (13) is at least half the diameter of the Injection opening (17).
3. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen einem unteren Ende einer Eintrittsöffnung (19) der Einspritzöffnung (17) zu einer unteren, stromabwärts liegenden Begrenzungskante (23) des konischen Sacklochwandbereiches (13) wenigstens ein3. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the distance between a lower end of an inlet opening (19) of the injection opening (17) to a lower, downstream boundary edge (23) of the conical blind hole wall region (13) at least one
Viertel des Durchmessers der Einspritzöffnung (17) beträgt.Is a quarter of the diameter of the injection opening (17).
4. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konische Ventilsitzfläche (9) und der dieser stromabwärts gerichtet nachgeordnete konische4. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the conical valve seat surface (9) and the downstream downstream conical
Sacklochwandbereich (13) verschiedene Konuswinkel aufweisen.Blind hole wall area (13) have different cone angles.
5. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der konischen Ventilsitzfläche (9) und dem die Einspritzöffnungen (17) aufnehmenden konischen Sacklochwandbereich (13) ein zylindrischer Wandsteg (11) vorgesehen ist, wobei die Übergangsfläche zwischen dem zylindrischen Wandsteg (11) zum konischen Sacklochwandbereich (13) mit einem Radius (R) abgerundet ist.5. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that a cylindrical wall web (11) is provided between the conical valve seat surface (9) and the conical blind hole wall region (13) receiving the injection openings (17), the transition surface between the cylindrical wall web (11) rounded to the conical blind wall area (13) with a radius (R).
6. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einspritzöffnungen (17) als Einspritzbohrungen ausgebildet sind, deren Längsachse zur Wandfläche des konischen Sacklochwandbereiches (13) stromaufwärts der Einspritzöffnung (17) einen Einlaufwinkel ß<90° aufweist.
6. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the injection openings (17) are designed as injection bores whose longitudinal axis to the wall surface of the conical blind wall area (13) upstream of the injection opening (17) has an inlet angle β <90 °.
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