EP1076772A1 - Fuel injection nozzle for an internal combustion engine - Google Patents

Fuel injection nozzle for an internal combustion engine

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EP1076772A1
EP1076772A1 EP99924908A EP99924908A EP1076772A1 EP 1076772 A1 EP1076772 A1 EP 1076772A1 EP 99924908 A EP99924908 A EP 99924908A EP 99924908 A EP99924908 A EP 99924908A EP 1076772 A1 EP1076772 A1 EP 1076772A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
needle
fuel injection
injection nozzle
needle tip
opening angle
Prior art date
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Granted
Application number
EP99924908A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1076772B1 (en
Inventor
Bernd Danckert
Bernhard Schütz
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Rolls Royce Solutions GmbH
Original Assignee
MTU Friedrichshafen GmbH
MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH
MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by MTU Friedrichshafen GmbH, MTU Motoren und Turbinen Union Friedrichshafen GmbH, MTU Motoren und Turbinen Union Muenchen GmbH filed Critical MTU Friedrichshafen GmbH
Publication of EP1076772A1 publication Critical patent/EP1076772A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1076772B1 publication Critical patent/EP1076772B1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • 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
    • F02M61/1873—Valve seats or member ends having circumferential grooves or ridges, e.g. toroidal
    • 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 relates to a fuel injection nozzle for an internal combustion engine, in particular a common rail injection system, in which the injection nozzle is permanently acted upon by fuel held at high pressure in a preliminary store, the fuel injection nozzle having a nozzle needle coupled to an actuating element which serves to control a nozzle opening process Contains the needle tip and a valve seat interacting with the needle tip of the nozzle needle, the valve seat having a conical sealing surface with an opening angle ⁇ _ and the needle tip having a conical sealing surface with an opening angle 2 in the closed state of the injection valve, and the needle tip and needle housing delimiting an annular flow channel.
  • a problem with fuel injection nozzles of this type is that severe damage due to cavitation below the valve seat on the nozzle needle tip and needle housing, which can lead to leaks in the valve seat and failure of the nozzle, can often be found after a short running time. Such cavitation damage is particularly noticeable in common rail injection systems because, due to the permanent application of the high pressure of the fuel held in the preliminary storage, significantly longer cavitation phases occur during the opening and closing of the injection nozzle, compared to injection nozzles of conventional fuel injection systems.
  • a fuel injection nozzle for internal combustion engines is known, which is provided for a conventional injection system and in which an annular groove is provided in the sealing surface of the needle tip interacting with the valve seat, which serves to form a turbulent boundary layer of the flow. Downstream of the sealing surface, a convex-shaped lateral surface section is initially provided on the needle tip, followed by a concave-shaped lateral surface section. This should prevent the tendency for the flow to separate 2
  • the area of the valve passage is reduced and the flow or the jet formation can be improved.
  • DE 196 34 933 AI shows a fuel injection valve in which two regions of a valve sealing surface which have different cone angles have a groove-shaped widening in the transition downstream of the valve seat.
  • the extension serves to increase the metering accuracy of the injection quantity by creating a defined position of the sealing edge.
  • DE 195 47 423 AI also uses groove-shaped extensions below the valve seat in the nozzle body or nozzle needle in order to produce a defined contact line.
  • the circumferential radial recess which is an extension, is very flat and is specified as 0.01 to 0.06 mm. It can be assumed that this expansion increases the cavitation and affects the nozzle needle and the nozzle body by erosion in the adjacent walls, which ultimately leads to the destruction of the injection valve.
  • the object of the invention is to provide a fuel injection nozzle which is less susceptible to cavitation damage in the region of the valve seat on the nozzle needle and needle housing.
  • the invention provides a fuel injection nozzle for an internal combustion engine, in particular a common rail injection system, in which the injection nozzle is permanently acted upon by fuel held at high pressure in a preliminary store.
  • the fuel injection nozzle contains a nozzle needle with a needle tip, which nozzle is coupled to an actuating element that controls an opening operation of the nozzle, and a valve seat that interacts with the needle tip of the nozzle needle, the valve seat having a conical sealing surface with an opening angle cci and the needle tip having a conical one in the closed state of the injection valve
  • Needle housing limit an annular flow channel. It is provided that the opening angle ⁇ 2 of the sealing surface of the needle tip is smaller than the opening angle ⁇ _ of the sealing surface of the valve seat, and that an expansion of the annular flow channel between the needle tip and the needle housing is formed in the flow direction of the fuel following the sealing surfaces, such that the Extension as
  • Cavitation space is formed in which the implosion of cavitation bubbles takes place away from the wall. That is, the size and shape of the cavitation space are deliberately kept so that the cavitation bubbles are guided and disintegrate at a distance from the walls of the annular flow channel formed by the nozzle needle and needle housing, and there is therefore no erosion of the walls.
  • the narrowest point of the needle seal seat is at the downstream end, where cavitation forms in a defined manner, the cavitation bubbles of which in the subsequent expansion then have no possibility of being deposited on the wall of the needle tip or needle housing and therefore cannot cause any damage. Since cavitation on the nozzle needle is more critical than on the needle housing, it may be sufficient to carry out the expansion preferably in such a way that cavitation bubbles disintegrate at least away from the nozzle needle. Erosion at the nozzle needle affects the function of the injection valve by changing the opening behavior.
  • the expansion of the flow channel between the needle tip and the needle housing is provided immediately following the sealing surfaces of the needle tip and valve seat.
  • the expansion of the flow channel between the needle tip and the needle housing is preferably formed by a concave cross-section of at least one of the surfaces of the needle tip and the needle housing.
  • a particularly advantageous embodiment of this provides that the concave course of the surface of the needle tip and / or needle housing is formed by a radius. 4
  • the concave course of the surface on the upstream side merges with an edge into the sealing surface of the needle tip and / or valve seat.
  • the concave course of the surface on the downstream side merges with an edge into the surface of the needle tip and / or needle housing.
  • an expansion of the flow channel with a concave course is provided on the surface of the needle tip and needle housing, and that the center of the expansion of the needle housing with the valve closed relative to the center of the expansion of the needle tip is offset upstream.
  • the needle housing and the needle tip are formed by the same radii.
  • the opening angle ⁇ _ of the valve seat is advantageously between 50 ° and 60 °, preferably between 55 ° and 65 °.
  • the opening angle of the valve seat is around 60 °.
  • the opening angle 2 of the sealing surface of the needle tip is advantageously between 0.5 ° and 3 °, preferably between 1 ° and 2 °, smaller than the opening angle ⁇ _ of the valve seat.
  • Needle tip is formed upstream of the sealing surface, a transition surface which has an angle 3 between that of the needle body and that of the sealing surface of the nozzle needle. This transition surface improves the flow behavior at the transition from the needle body to the sealing surface.
  • This transition surface is advantageously formed by a conical surface.
  • the transition surface is preferably designed such that it approximately halves the angle between the sealing surface of the nozzle needle and the needle body.
  • the needle tip has a tapering end section. This has the advantage that the end of the nozzle needle extends far into a blind hole formed at the downstream end of the needle housing, as a result of which the blind hole volume is reduced.
  • the tapered end section is preferably formed by a cone.
  • the cone forming the tapering end section has an opening angle ⁇ 4 that is smaller than the opening angle 2 of the sealing surface of the needle tip.
  • the opening angle ⁇ 4 of the end section is advantageously between 40 ° and 65 °, preferably between 50 ° and 55 °.
  • the needle tip upstream of the sealing surface has a bead-shaped section which is widened compared to the diameter of the needle body.
  • This bead-shaped section can be formed by successive conical and / or cylindrical ring surfaces.
  • the bead-shaped section can be formed by a lenticular or spherical surface.
  • the diameter of the bead-shaped section is advantageously 1.05 times to 1.2 times, preferably 1.1 times to 1.15 times the diameter of the needle body of the nozzle needle.
  • the longitudinal extent of the bead-shaped section in the direction of the needle axis is advantageously 0.2 times to 0.6 times, preferably 0.25 to 0.35 times the diameter of the needle body of the nozzle needle.
  • Figure 1 is a sectional side view of a fuel injection nozzle in the area of the needle tip according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 shows a sectional side view of a fuel injection nozzle in the region of the needle tip according to a second exemplary embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows the needle tip of the nozzle needle of the first exemplary embodiment shown in FIG. 1 with an enlarged detail X;
  • FIG. 4 shows the needle tip of the nozzle needle of the second exemplary embodiment from FIG. 2 on an enlarged scale
  • Figure 5 shows the needle tip of a nozzle needle according to a third embodiment of the invention with details X and Y.
  • FIG. 1 shows the sectional side view of an injection nozzle of a common rail injection system in the region of the needle tip of the nozzle needle.
  • a nozzle needle the needle body of which is provided with the reference number 11, is displaceably mounted in the axial direction.
  • a conical sealing surface 13 which cooperates with the sealing surface 16 of a valve seat 15 provided on the needle housing 14 in the sense of opening and closing the injection nozzle when the nozzle needle 11 moves.
  • the nozzle needle 11 is coupled to an actuating element which serves to control a nozzle opening process and which is not shown in the figure.
  • a blind hole 110 is formed in the needle housing 14, from which injection openings 120 emanate, which serve to inject the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the needle tip 12 of the nozzle needle 11 is provided with an end section 121 in the form of a tapered cone which extends deep into the blind hole 110. Between the sealing surface 13 and the conical end section 121, an enlargement of the annular flow channel 17 formed between the needle tip 12 and the needle housing 14 is produced on the surface of the needle tip 12 in the form of a course 19 with a concave cross section.
  • a transition surface 111 is formed between the sealing surface 13 and the needle body 11, which has an angle ⁇ 3 and essentially halves the angle between the cylindrical outer surface of the needle body 11 and the sealing surface 13.
  • the sealing surface 16 of the valve seat 15 has an opening angle ⁇ _, which is 60 ° in the illustrated embodiment, while the sealing surface 13 of the needle tip 12 has an opening angle 2 , which is smaller than the opening angle ⁇ _ of the sealing surface 16 of the valve seat 15 and in the illustrated Embodiment is 58.5 °.
  • the narrowest point of the needle sealing seat is thus between the sealing surface 13 of the nozzle needle tip 12 and the sealing surface 16 of the valve seat 15 in the front region of the needle tip 12, which means an inverse seat angle difference compared to conventional sealing seat geometries.
  • the annular flow channel 17 formed between the needle tip 12 and the needle housing 14 widens through the concave courses 18, 19, as a result of which a “cavitation trap” or cavitation space for the cavitation bubbles is formed 8 are formed due to the inverse seat angle difference in a defined manner at the narrowest point of the needle seal seat immediately upstream of the concave courses 18, 19.
  • a conventional needle tip geometry such is shown in dashed lines in FIG.
  • the recess on the nozzle needle and needle housing represents a sudden expansion in which cavitation bubbles form.
  • the recess is designed or dimensioned such that the subsequent implosion of the cavitation bubbles does not take place in the immediate vicinity of the walls, but rather in the middle of the flow or at least at a distance from the nozzle needle.
  • the gap width formed by the expansion is more than 0.05 mm at the widest point. Gap widths of 0.5 mm or more are more favorable.
  • In the downstream connection to the cavitation space follows a flow channel, the cross section of which is preferably designed such that the flow speed remains approximately constant.
  • the conical wall of the needle housing in connection with the cavitation space is preferably inclined somewhat more steeply than in the upstream region, which causes the flow to be deflected in the direction of the spray holes.
  • FIG. 3 shows the needle tip 12 of the nozzle needle 11 from FIG. 1 again enlarged.
  • the concave course 18 is formed by a radius, which in the exemplary embodiment shown is 0.5 mm. This radius forms a flute-shaped, annular recess which runs from a first edge 191 on the sealing surface 13 to a second edge 192 on the front end section 121 of the needle tip 12.
  • the concave course 18 on the inside of the needle housing 14 is likewise formed by a radius which runs from an upstream edge 181 to a downstream edge 182, compare FIG. 1.
  • FIG. 1 shows the needle tip 12 of the nozzle needle 11 from FIG. 1 again enlarged.
  • the center of the concave extension 18 is the Needle housing 14 with the valve closed offset from the center of the concave extension 19 of the needle tip 12 upstream.
  • the two extensions 18, 19 on the needle housing 14 and the needle tip 12 are formed by the same radii, so that the width of the cavitation space at the widest point is approximately 1 mm. 9
  • FIG. 2 shows a sectional side view of a second exemplary embodiment of a fuel injection nozzle for an internal combustion engine as part of a common rail injection system, the main components of which correspond to the fuel injection nozzle of the first exemplary embodiment shown in FIG. 1.
  • a nozzle needle is arranged so as to be displaceable in the axial direction, the needle body of which is provided with the reference symbol 21.
  • a sealing surface 23 is formed, which cooperates with a sealing surface 26 of a sealing seat 25 formed on the needle housing 24 in the sense of opening and closing the injection nozzle when the nozzle needle 21 moves.
  • a blind hole 210 is formed in the needle housing 24, from which injection openings 220 emanate which serve to inject fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • An end section 221 formed on the front side of the needle tip 22 projects into this blind hole 210.
  • a transition surface 211 is formed which has an opening angle ⁇ 3 and the angle between the needle body 21 and
  • Sealing surface 23 essentially halved. Downstream of the sealing seat formed by the sealing surfaces 23 and 26, an expansion of the annular flow channel 27 extending between the needle tip 22 and the needle housing 24 in the form of a conical shape 28 is formed on the inner surface of the needle housing 24.
  • the opening angle ⁇ 2 of the sealing surface 23 at the needle tip 22 is smaller than the opening angle ⁇ _
  • the opening angle is ⁇ .
  • the sealing surface 26 of the valve seat 25 60 ° and the opening angle ⁇ 2 of the sealing surface 23 of the needle tip 22 is 58.5 °.
  • the narrowest point of the needle sealing seat formed by the two sealing surfaces 23, 26 is thus located immediately upstream of the concave extension 28 of the needle housing 24, which forms a cavitation space or a “cavitation trap” for cavitation bubbles, which are formed in a defined manner at the narrowest point of the needle sealing seat
  • a conventional needle tip geometry such is shown in broken lines in FIG.
  • FIG. 4 shows an enlarged view of the needle tip 22 of the nozzle needle 21 from FIG. 2. As indicated, the opening angle ⁇ 2 of the sealing surface 23 is 58.5 ° with respect to that 10
  • the transition surface 211 has an opening angle 3 of 30 ° to 40 °, whereby the opening angle ⁇ 2 of the sealing surface 23 is substantially halved.
  • the opening angle of the end portion 221 of the needle tip 22 is 80 ° in the illustrated embodiment.
  • a bead-shaped section 320 which is widened relative to the diameter of the needle body 31 is formed on the needle tip 32 upstream of a sealing surface 33.
  • This bead-shaped section 320 is formed by successive ring surfaces 321, 322, 323, of which the ring surfaces 321 and 323 are designed as conical surfaces, while the ring surface 322 is formed in the form of a cylindrical ring surface, see detail Y.
  • the diameter of the bead-shaped section 320 is increasing its widest point, ie on the ring surface 322 around 1.15 times the diameter of the needle body 31 of the nozzle needle.
  • the longitudinal extent of the bead-shaped section 320 in the direction of the needle axis is approximately 0.25 times the diameter of the needle body 31.
  • the bead-shaped section 320 can also be provided by a lenticular or spherical surface 324, as shown in dashed lines in detail Y.
  • an extension in the form of a conical course 39 is formed, which is formed by a radius, as shown in detail X.
  • the conical extension 39 merges on the one hand with an edge 391 into the sealing surface 33 and on the other hand with an edge 392 in the end section 321 of the nozzle tip 32.
  • the sealing surface 33 of the needle tip 32 has an opening angle ⁇ 2 of 59.8 °, compared to an opening angle cX] of 60 ° the sealing surface of the valve seat of the needle housing combined therewith.
  • the opening angle ⁇ 4 of the end section 321 is 55 °.
  • the conical ring surface 323 of the bead-shaped section 320 is with an opening angle of 45 ° as a transition surface between the 11
  • Sealing surface 33 and the cylindrical annular surface 322 of the bead-shaped section 320 are formed.

Landscapes

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Abstract

The invention relates to a fuel injection nozzle for an internal combustion engine, especially of a common-rail injection system. The injection nozzle contains a nozzle needle (11) which is coupled to an actuating element that serves to control a nozzle opening process. Said nozzle needle comprises a needle point (12) and a valve seat (15) which interacts with the same. The valve seat (15) has a conical sealing surface (16) with an opening angle α1, and the needle point (12) has a conical sealing surface (13) with an opening angle α2. The needle point (12) and the needle housing (14) of the fuel injection nozzle delimit a ring-shaped flow channel (17). The opening angle α2 of the sealing surface (13) of the needle point (12) is smaller than the opening angle α1 sealing surface (16) of the valve seat (15). An expansion (18, 19), said expansion serving as a cavitation chamber, of the ring-shaped flow channel (17), is configured between the needle point (12) and the needle housing (14) in the direction of flow of the fuel following the sealing surfaces (13, 16) of the needle point (12) and valve seat (15). The cavitation chamber is configured and dimensioned in such a way that targeted cavitation results, however, the cavitation bubbles disintegrate at a distance from the wall.

Description

B E S C H R E I B U N G DESCRIPTION
KRAFTSTOFFEINSPRITZDÜSE FÜR EINE BRENNKRAFTMASCHINEFUEL INJECTION NOZZLE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, bei dem die Einspritzdüse permanent von in einem Vorspeicher unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff beaufschlagt wird, wobei die Kraftstoffeinspritzdüse eine mit einem zur Steuerung eines Düsenöffnungsvorgangs dienenden Betätigungselement gekoppelte Düsennadel mit einer Nadelspitze und einen mit der Nadelspitze der Düsennadel zusammenwirkenden Ventilsitz enthält, wobei der Ventilsitz eine konische Dichtfläche mit einem Öffnungswinkel α_ und die Nadelspitze eine im geschlossenen Zustand des Einspritzventils an dieser anliegende konische Dichtfläche mit einem Öffnungswinkel 2 aufweisen und Nadelspitze und Nadelgehäuse einen ringförmigen Strömungskanal begrenzen.The invention relates to a fuel injection nozzle for an internal combustion engine, in particular a common rail injection system, in which the injection nozzle is permanently acted upon by fuel held at high pressure in a preliminary store, the fuel injection nozzle having a nozzle needle coupled to an actuating element which serves to control a nozzle opening process Contains the needle tip and a valve seat interacting with the needle tip of the nozzle needle, the valve seat having a conical sealing surface with an opening angle α_ and the needle tip having a conical sealing surface with an opening angle 2 in the closed state of the injection valve, and the needle tip and needle housing delimiting an annular flow channel.
Bei Kraftstoffeinspritzdüsen dieser Art besteht eine Schwierigkeit darin, daß oft schon nach kurzer Laufzeit starke Schädigungen durch Kavitation unterhalb des Ventilsitzes an Düsennadelspitze und Nadelgehäuse festzustellen sind, welche zu Undichtigkeiten im Ventilsitz und zum Ausfall der Düse führen können. Derartige Kavitationsschäden kommen insbesondere bei Common-Rail-Einspritzsystemen zum Tragen, da aufgrund des permanenten Anliegens des hohen Drucks des in dem Vorspeicher vorgehaltenen Kraftstoffs deutlich längere Kavitationsphasen während des Öffnens und Schließens der Einspritzdüse auftreten, verglichen mit Einspritzdüsen herkömmlicher Kraftstoffeinspritzsysteme.A problem with fuel injection nozzles of this type is that severe damage due to cavitation below the valve seat on the nozzle needle tip and needle housing, which can lead to leaks in the valve seat and failure of the nozzle, can often be found after a short running time. Such cavitation damage is particularly noticeable in common rail injection systems because, due to the permanent application of the high pressure of the fuel held in the preliminary storage, significantly longer cavitation phases occur during the opening and closing of the injection nozzle, compared to injection nozzles of conventional fuel injection systems.
Aus der DE 3605 082 AI ist eine Kraftstoff einspritzdüse für Brennkraftmaschinen bekannt, welche für ein herkömmliches Einspritzsystem vorgesehen ist und bei welcher in der mit dem Ventilsitz zusammenwirkenden Dichtfläche der Nadelspitze eine Ringnut vorgesehen ist, welche der Bildung einer turbulenten Grenzschicht der Strömung dient. Stromabwärts der Dichtfläche ist an der Nadelspitze zunächst ein konvex geformter Mantelflächenabschnitt vorgesehen, auf welchen ein konkav geformter Mantelflächenabschnitt folgt. Hierdurch soll die Neigung zu Ablösungen der Strömung im 2From DE 3605 082 AI a fuel injection nozzle for internal combustion engines is known, which is provided for a conventional injection system and in which an annular groove is provided in the sealing surface of the needle tip interacting with the valve seat, which serves to form a turbulent boundary layer of the flow. Downstream of the sealing surface, a convex-shaped lateral surface section is initially provided on the needle tip, followed by a concave-shaped lateral surface section. This should prevent the tendency for the flow to separate 2
Bereich des Ventildurchgangs verringert und die Strömung bzw. die Strahlausbildung verbessert werden.The area of the valve passage is reduced and the flow or the jet formation can be improved.
In der DE 196 34 933 AI ist ein Kraftstoffeinspritzventil aufgezeigt, bei dem zwei unterschiedliche Kegelwinkel aufweisende Bereiche einer Ventildichtfläche im Übergang stromabwärts des Ventilsitzes eine nutförmige Erweiterung aufweisen. Die Erweiterung dient der Erhöhung der Zumeßgenauigkeit der Einspritzmenge, indem eine definierte Lage der Dichtkante erzeugt wird. Auch die DE 195 47 423 AI bedient sich nutförmiger Erweiterungen unterhalb des Ventilsitzes in Düsenkörper oder Düsennadel, um eine definierte Berührungslinie herzustellen. Die eine Erweiterung darstellende umlaufende radiale Ausnehmung ist sehr flach und wird mit 0,01 bis 0,06 mm angegeben. Es ist davon auszugehen, daß diese Erweiterung die Kavitation noch verstärkt und die Düsennadel und den Düsenkörper durch Erosion in den angrenzenden Wandungen in Mitleidenschaft zieht, was letztendlich zur Zerstörung des Einspritzventils führt.DE 196 34 933 AI shows a fuel injection valve in which two regions of a valve sealing surface which have different cone angles have a groove-shaped widening in the transition downstream of the valve seat. The extension serves to increase the metering accuracy of the injection quantity by creating a defined position of the sealing edge. DE 195 47 423 AI also uses groove-shaped extensions below the valve seat in the nozzle body or nozzle needle in order to produce a defined contact line. The circumferential radial recess, which is an extension, is very flat and is specified as 0.01 to 0.06 mm. It can be assumed that this expansion increases the cavitation and affects the nozzle needle and the nozzle body by erosion in the adjacent walls, which ultimately leads to the destruction of the injection valve.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzdüse zu schaffen, welche eine geringe Anfälligkeit gegen Kavitationsschäden im Bereich des Ventilsitzes an Düsennadel und Nadelgehäuse aufweist.The object of the invention is to provide a fuel injection nozzle which is less susceptible to cavitation damage in the region of the valve seat on the nozzle needle and needle housing.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebene Kraftstoffeinspritzdüse gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.This object is achieved by the fuel injector specified in claim 1. Advantageous developments of the fuel injection nozzle according to the invention are characterized in the subclaims.
Durch die Erfindung wird eine Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Common-Rail-Einspritzsystems, bei dem die Einspritzdüse permanent von in einem Vorspeicher unter hohem Druck vorgehaltenem Kraftstoff beaufschlagt wird, geschaffen. Die Kraftstoffeinspritzdüse enthält eine mit einem zur Steuerung eines Düsenöffnungsvorgangs dienenden Betätigungselement gekoppelte Düsennadel mit einer Nadelspitze und einen mit der Nadelspitze der Düsennadel zusammenwirkenden Ventilsitz, wobei der Ventilsitz eine konische Dichtfläche mit einem Öffnungswinkel cci und die Nadelspitze eine im geschlossenen Zustand des Einspritzventils an dieser anliegende konische Dichtfläche mit einem Öffnungswinkel 2 aufweisen und Nadelspitze und 3The invention provides a fuel injection nozzle for an internal combustion engine, in particular a common rail injection system, in which the injection nozzle is permanently acted upon by fuel held at high pressure in a preliminary store. The fuel injection nozzle contains a nozzle needle with a needle tip, which nozzle is coupled to an actuating element that controls an opening operation of the nozzle, and a valve seat that interacts with the needle tip of the nozzle needle, the valve seat having a conical sealing surface with an opening angle cci and the needle tip having a conical one in the closed state of the injection valve Have sealing surface with an opening angle 2 and needle tip and 3
Nadelgehäuse einen ringförmigen Strömungskanal begrenzen. Es ist vorgesehen, daß der Öffnungswinkel α2 der Dichtfiache der Nadelspitze kleiner als der Öffnungswinkel α_ der Dichtfiache des Ventilsitzes ist, und daß in Strömungsrichtung des Kraftstoffs auf die Dichtflächen folgend eine Erweiterung des ringförmigen Strömungskanals zwischen Nadelspitze und Nadelgehäuse ausgebildet ist, derart, daß die Erweiterung alsNeedle housing limit an annular flow channel. It is provided that the opening angle α 2 of the sealing surface of the needle tip is smaller than the opening angle α_ of the sealing surface of the valve seat, and that an expansion of the annular flow channel between the needle tip and the needle housing is formed in the flow direction of the fuel following the sealing surfaces, such that the Extension as
Kavitationsraum ausgebildet ist, in dem die Implosion von Kavitationsblasen wandfern erfolgt. D. h., daß Größe und Form des Kavitationsraums gezielt so gehalten sind, daß die Kavitationsblasen im Abstand zu den Wandungen des von Düsennadel und Nadelgehäuse gebildeten ringförmigen Strömungskanals geführt werden und zerfallen und dadurch keine Erosion der Wandungen erfolgt.Cavitation space is formed in which the implosion of cavitation bubbles takes place away from the wall. That is, the size and shape of the cavitation space are deliberately kept so that the cavitation bubbles are guided and disintegrate at a distance from the walls of the annular flow channel formed by the nozzle needle and needle housing, and there is therefore no erosion of the walls.
Aufgrund der inversen Sitzwinkeldifferenz befindet sich die engste Stelle des Nadeldichtsitzes am stromabwärtigen Ende, wo sich Kavitation definiert bildet, deren Kavitationsblasen dann in der nachfolgenden Erweiterung keine Möglichkeit haben sich an der Wandung von Nadelspitze bzw. Nadel gehäuse niederzuschlagen und damit keinen Schaden anrichten können. Da Kavitation an der Düsennadel kritischer ist als am Nadelgehäuse, kann es ausreichen, die Erweiterung vorzugsweise so vorzunehmen, daß Kavitationsblasen zumindest wandfern der Düsennadel zerfallen. Erosion an der Düsennadel beeinflußt nämlich die Funktion des Einspritzventils durch Änderung des Öffnungsverhaltens.Due to the inverse seat angle difference, the narrowest point of the needle seal seat is at the downstream end, where cavitation forms in a defined manner, the cavitation bubbles of which in the subsequent expansion then have no possibility of being deposited on the wall of the needle tip or needle housing and therefore cannot cause any damage. Since cavitation on the nozzle needle is more critical than on the needle housing, it may be sufficient to carry out the expansion preferably in such a way that cavitation bubbles disintegrate at least away from the nozzle needle. Erosion at the nozzle needle affects the function of the injection valve by changing the opening behavior.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß die Erweiterung des Strömungskanals zwischen Nadelspitze und Nadelgehäuse unmittelbar auf die Dichtflächen von Nadelspitze und Ventilsitz folgend vorgesehen ist.According to a particularly preferred embodiment, it is provided that the expansion of the flow channel between the needle tip and the needle housing is provided immediately following the sealing surfaces of the needle tip and valve seat.
Vorzugsweise ist die Erweiterung des Strömungskanals zwischen Nadelspitze und Nadelgehäuse durch einen im Querschnitt konkaven Verlauf mindestens einer der Oberflächen von Nadelspitze und Nadelgehäuse gebildet.The expansion of the flow channel between the needle tip and the needle housing is preferably formed by a concave cross-section of at least one of the surfaces of the needle tip and the needle housing.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform hiervon sieht es vor, daß der konkave Verlauf der Oberfläche von Nadelspitze und/oder Nadelgehäuse durch einen Radius gebildet ist. 4A particularly advantageous embodiment of this provides that the concave course of the surface of the needle tip and / or needle housing is formed by a radius. 4
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß der konkave Verlauf der Oberfläche an der stromaufwärtigen Seite mit einer Kante in die Dichtfläche von Nadelspitze und/oder Ventilsitz übergeht.According to a preferred embodiment, it is provided that the concave course of the surface on the upstream side merges with an edge into the sealing surface of the needle tip and / or valve seat.
Weiterhin kann es vorgesehen werden, daß der konkave Verlauf der Oberfläche an der stromabwärtigen Seite mit einer Kante in die Oberfläche von Nadelspitze und/oder Nadelgehäuse übergeht.Furthermore, it can be provided that the concave course of the surface on the downstream side merges with an edge into the surface of the needle tip and / or needle housing.
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse ist es vorgesehen, daß jeweils an der Oberfläche von Nadelspitze und Nadelgehäuse eine Erweiterung des Strömungskanals mit konkavem Verlauf vorgesehen ist, und daß das Zentrum der Erweiterung des Nadelgehäuses bei geschlossenem Ventil gegenüber dem Zentrum der Erweiterung der Nadelspitze nach stromaufwärts versetzt ist.According to a particularly preferred embodiment of the fuel injection nozzle according to the invention, it is provided that an expansion of the flow channel with a concave course is provided on the surface of the needle tip and needle housing, and that the center of the expansion of the needle housing with the valve closed relative to the center of the expansion of the needle tip is offset upstream.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß die Erweiterungen anAccording to a preferred embodiment it is provided that the extensions on
Nadelgehäuse und Nadelspitze durch gleiche Radien gebildet sind.The needle housing and the needle tip are formed by the same radii.
Der Öffnungswinkel α_ des Ventilsitzes beträgt vorteilhafterweise zwischen 50° und 60°, vorzugsweise zwischen 55° und 65°.The opening angle α_ of the valve seat is advantageously between 50 ° and 60 °, preferably between 55 ° and 65 °.
Gemäß einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Öffnungswinkel des Ventilsitzes rund 60°.According to a particularly preferred embodiment, the opening angle of the valve seat is around 60 °.
Vorteilhafterweise ist der Öffnungswinkel 2 der Dichtfläche der Nadelspitze zwischen 0,5° bis 3°, vorzugsweise zwischen 1° und 2° kleiner als der Öffnungswinkel α_ des Ventilsitzes.The opening angle 2 of the sealing surface of the needle tip is advantageously between 0.5 ° and 3 °, preferably between 1 ° and 2 °, smaller than the opening angle α_ of the valve seat.
Besonders vorteilhaft ist es, den Öffnungswinkel α2 der Dichtfläche der Nadelspitze um 1,5° kleiner als den Öffnungswinkel αi des Ventilsitzes vorzusehen.It is particularly advantageous to make the opening angle α 2 of the sealing surface of the needle tip 1.5 ° smaller than the opening angle α i of the valve seat.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß an der 5According to an advantageous development of the invention, it is provided that on the 5
Nadelspitze stromaufwärts der Dichtfläche eine Übergangsfläche ausgebildet ist, die einen Winkel 3 zwischen dem des Nadelkörpers und dem der Dichtfläche der Düsennadel aufweist. Diese Übergangsfläche verbessert das Strömungsverhalten am Übergang von Nadelkörper zu Dichtfläche.Needle tip is formed upstream of the sealing surface, a transition surface which has an angle 3 between that of the needle body and that of the sealing surface of the nozzle needle. This transition surface improves the flow behavior at the transition from the needle body to the sealing surface.
Diese Übergangsfläche ist vorteilhafterweise durch eine konische Fläche gebildet.This transition surface is advantageously formed by a conical surface.
Vorzugsweise ist die Übergangsfläche so ausgebildet, daß sie den Winkel zwischen der Dichtfläche der Düsennadel und dem Nadelkörper ungefähr halbiert.The transition surface is preferably designed such that it approximately halves the angle between the sealing surface of the nozzle needle and the needle body.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzdüse ist es vorgesehen, daß die Nadelspitze einen spitz zulaufenden Endabschnitt aufweist. Dies hat den Vorteil, daß die Düsennadel mit ihrem Endabschnitt weit in ein am stromabwärtigen Ende des Nadelgehäuses ausgebildetes Sackloch hineinreicht, wodurch das Sacklochvolumen verringert wird.According to a preferred development of the fuel injection nozzle according to the invention, it is provided that the needle tip has a tapering end section. This has the advantage that the end of the nozzle needle extends far into a blind hole formed at the downstream end of the needle housing, as a result of which the blind hole volume is reduced.
Vorzugsweise ist der spitz zulaufende Endabschnitt durch einen Konus gebildet.The tapered end section is preferably formed by a cone.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist es vorgesehen, daß der den spitz zulaufenden Endabschnitt bildende Konus einen Öffnungswinkel α4 aufweist, der kleiner ist als der Öffnungswinkel 2 der Dichtfläche der Nadelspitze.According to a preferred embodiment, it is provided that the cone forming the tapering end section has an opening angle α 4 that is smaller than the opening angle 2 of the sealing surface of the needle tip.
Vorteilhafterweise beträgt der Öffnungswinkel α4 des Endabschnitts zwischen 40° und 65°, vorzugsweise zwischen 50° und 55°.The opening angle α 4 of the end section is advantageously between 40 ° and 65 °, preferably between 50 ° and 55 °.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, daß die Nadelspitze stromaufwärts der Dichtfläche einen gegenüber dem Durchmesser des Nadelkörpers verbreiterten wulstförmigen Abschnitt aufweist.According to a development of the invention, it is provided that the needle tip upstream of the sealing surface has a bead-shaped section which is widened compared to the diameter of the needle body.
Dieser wulstförmige Abschnitt kann durch aufeinanderfolgende konische und/oder zylindrische Ringflächen gebildet sein. 6This bead-shaped section can be formed by successive conical and / or cylindrical ring surfaces. 6
Alternativ kann der wulstförmige Abschnitt durch eine linsenförmige oder kugelförmige Fläche gebildet sein.Alternatively, the bead-shaped section can be formed by a lenticular or spherical surface.
Vorteilhafterweise beträgt der Durchmesser des wulstförmigen Abschnitts das 1,05-fache bis 1,2-fache, vorzugsweise das 1,1 -fache bis 1,15-fache des Durchmessers des Nadelkörpers der Düsennadel.The diameter of the bead-shaped section is advantageously 1.05 times to 1.2 times, preferably 1.1 times to 1.15 times the diameter of the needle body of the nozzle needle.
Die Längsausdehnung des wulstförmigen Abschnitts in Richtung der Nadelachse beträgt vorteilhafterweise das 0,2-fache bis 0,6-fache, vorzugsweise das 0,25-fache bis 0,35-fache des Durchmessers des Nadelkörpers der Düsennadel.The longitudinal extent of the bead-shaped section in the direction of the needle axis is advantageously 0.2 times to 0.6 times, preferably 0.25 to 0.35 times the diameter of the needle body of the nozzle needle.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:Preferred exemplary embodiments of the invention are explained below with reference to the drawing. Show it:
Figur 1 eine geschnittene Seitenansicht einer Kraftstoff einspritzdüse im Bereich der Nadelspitze gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;Figure 1 is a sectional side view of a fuel injection nozzle in the area of the needle tip according to a first embodiment of the invention;
Figur 2 eine geschnittene Seitenansicht einer Kraftstoffeinspritzdüse im Bereich der Nadelspitze gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;FIG. 2 shows a sectional side view of a fuel injection nozzle in the region of the needle tip according to a second exemplary embodiment of the invention;
Figur 3 eine Darstellung der Nadelspitze der Düsennadel des in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels mit einer vergrößerten Einzelheit X;FIG. 3 shows the needle tip of the nozzle needle of the first exemplary embodiment shown in FIG. 1 with an enlarged detail X;
Figur 4 eine Darstellung der Nadelspitze der Düsennadel des zweiten Ausführungsbeispiels von Figur 2 in vergrößertem Maßstab;FIG. 4 shows the needle tip of the nozzle needle of the second exemplary embodiment from FIG. 2 on an enlarged scale;
Figur 5 die Nadelspitze einer Düsennadel gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Einzelheiten X und Y.Figure 5 shows the needle tip of a nozzle needle according to a third embodiment of the invention with details X and Y.
In Figur 1 ist die geschnittene Seitenansicht einer Einspritzdüse eines Common-Rail- Einspritzsystems im Bereich der Nadelspitze der Düsennadel dargestellt. In einem Nadelgehäuse 14 ist eine Düsennadel, deren Nadelkörper mit dem Bezugszeichen 11 versehen ist, in Axialrichtung verschieblich gelagert. An der Nadelspitze 12 befindet sich 7 eine konische Dichtfläche 13, welche mit der Dichtfläche 16 eines an dem Nadel gehäuse 14 vorgesehenen Ventilsitzes 15 im Sinne eines Öffnens und Schließens der Einspritzdüse bei Bewegung der Düsennadel 11 zusammenwirkt. An dem der Nadelspitze 12 entgegengesetzten Ende ist die Düsennadel 11 mit einem zur Steuerung eines Düsenöffnungsvorgangs dienenden Betätigungselement gekoppelt, das in der Figur nicht dargestellt ist.FIG. 1 shows the sectional side view of an injection nozzle of a common rail injection system in the region of the needle tip of the nozzle needle. In a needle housing 14, a nozzle needle, the needle body of which is provided with the reference number 11, is displaceably mounted in the axial direction. Located on the needle tip 12 7 a conical sealing surface 13, which cooperates with the sealing surface 16 of a valve seat 15 provided on the needle housing 14 in the sense of opening and closing the injection nozzle when the nozzle needle 11 moves. At the end opposite the needle tip 12, the nozzle needle 11 is coupled to an actuating element which serves to control a nozzle opening process and which is not shown in the figure.
An der Vorderseite der Düsennadel 11 ist in dem Nadelgehäuse 14 ein Sackloch 110 ausgebildet, von welchem Einspritzöffnungen 120 ausgehen, welche zum Einspritzen des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine dienen. Die Nadelspitze 12 der Düsennadel 11 ist mit einem Endabschnitt 121 in Form eines spitz zulaufenden Konus versehen, welcher tief in das Sackloch 110 hineinragt. Zwischen der Dichtfiache 13 und dem konischen Endabschnitt 121 ist an der Oberfläche der Nadelspitze 12 eine Erweiterung des zwischen Nadelspitze 12 und Nadelgehäuse 14 gebildeten ringförmigen Strömungskanals 17 in Form eines im Querschnitt konkaven Verlaufs 19 hergestellt.At the front of the nozzle needle 11, a blind hole 110 is formed in the needle housing 14, from which injection openings 120 emanate, which serve to inject the fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine. The needle tip 12 of the nozzle needle 11 is provided with an end section 121 in the form of a tapered cone which extends deep into the blind hole 110. Between the sealing surface 13 and the conical end section 121, an enlargement of the annular flow channel 17 formed between the needle tip 12 and the needle housing 14 is produced on the surface of the needle tip 12 in the form of a course 19 with a concave cross section.
Diesem konkaven Verlauf 19 der Nadelspitze 12 gegenüberliegend ist an der Innenwand des Nadelgehäuses 14 eine Erweiterung des zwischen Nadelspitze 12 und Nadelgehäuse 14 gebildeten ringförmigen Strömungskanals 17 in Form eines im Querschnitt ebenfalls konkaven Verlaufs 18 hergestellt. Zwischen der Dichtfläche 13 und dem Nadelkörper 11 ist eine Übergangsfläche 111 ausgebildet, die einen Winkel α3 aufweist und den Winkel zwischen der zylindrischen Mantelfläche des Nadelkörpers 11 und der Dichtfläche 13 im wesentlichen halbiert. Die Dichtfläche 16 des Ventilsitzes 15 weist einen Öffnungswinkel α_ auf, welcher bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 60° beträgt, während die Dichtfiache 13 der Nadelspitze 12 einen Öffnungswinkel 2 aufweist, welcher kleiner als der Öffnungswinkel α_ der Dichtfläche 16 des Ventilsitzes 15 ist und bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 58,5° beträgt. Somit befindet sich die engste Stelle des Nadeldichtsitzes zwischen der Dichtfläche 13 der Düsennadelspitze 12 und der Dichtfläche 16 des Ventilsitzes 15 im vorderen Bereich der Nadelspitze 12, was gegenüber herkömmlichen Dichtsitzgeometrien eine inverse Sitzwinkeldifferenz bedeutet. Nach dieser Engstelle erweitert sich der zwischen Nadelspitze 12 und Nadelgehäuse 14 gebildete ringförmige Strömungskanal 17 durch die konkaven Verläufe 18,19, wodurch eine „Kavitationsfalle" oder Kavitationsraum für die Kavitationsblasen gebildet wird, die 8 aufgrund der inversen Sitzwinkeldifferenz in definierter Weise an der engsten Stelle des Nadeldichtsitzes unmittelbar stromaufwärts der konkaven Verläufe 18,19 gebildet werden. Zum Vergleich mit einer herkömmlichen Nadelspitzengeometrie ist eine solche in Figur 1 gestrichelt dargestellt. Der Rücksprung an Düsennadel und Nadelgehäuse stellt eine plötzliche Erweiterung dar, in der sich gezielt Kavitationsblasen bilden. Dabei ist der Rücksprung so ausgebildet oder bemessen, daß die anschließende Implosion der Kavitationsblasen nicht in unmittelbarer Nähe der Wandungen erfolgt, sondern vielmehr in der Mitte der Strömung oder zumindest im Abstand zur Düsennadel. Die durch die Erweiterung gebildete Spaltweite beträgt an der breitesten Stelle mehr als 0,05 mm. Günstiger sind Spaltweiten um 0,5 mm oder mehr. Im stromabwärtigen Anschluß an den Kavitationsraum folgt ein Strömungskanal, dessen Querschnitt vorzugsweise so ausgebildet ist, daß die Strömungsgeschwindigkeit ungefähr konstant bleibt. Vorzugsweise ist die kegelförmige Wand des Nadelgehäuses im Anschluß an den Kavitationsraum etwas steiler geneigt, als im stromaufwärtigen Bereich, was eine Umlenkung der Strömung in Richtung auf die Spritzlöcher bewirkt.Opposite this concave course 19 of the needle tip 12, an enlargement of the annular flow channel 17 formed between the needle tip 12 and the needle case 14 in the form of a course 18 which is also concave in cross section is produced on the inner wall of the needle housing 14. A transition surface 111 is formed between the sealing surface 13 and the needle body 11, which has an angle α 3 and essentially halves the angle between the cylindrical outer surface of the needle body 11 and the sealing surface 13. The sealing surface 16 of the valve seat 15 has an opening angle α_, which is 60 ° in the illustrated embodiment, while the sealing surface 13 of the needle tip 12 has an opening angle 2 , which is smaller than the opening angle α_ of the sealing surface 16 of the valve seat 15 and in the illustrated Embodiment is 58.5 °. The narrowest point of the needle sealing seat is thus between the sealing surface 13 of the nozzle needle tip 12 and the sealing surface 16 of the valve seat 15 in the front region of the needle tip 12, which means an inverse seat angle difference compared to conventional sealing seat geometries. After this constriction, the annular flow channel 17 formed between the needle tip 12 and the needle housing 14 widens through the concave courses 18, 19, as a result of which a “cavitation trap” or cavitation space for the cavitation bubbles is formed 8 are formed due to the inverse seat angle difference in a defined manner at the narrowest point of the needle seal seat immediately upstream of the concave courses 18, 19. For comparison with a conventional needle tip geometry, such is shown in dashed lines in FIG. The recess on the nozzle needle and needle housing represents a sudden expansion in which cavitation bubbles form. The recess is designed or dimensioned such that the subsequent implosion of the cavitation bubbles does not take place in the immediate vicinity of the walls, but rather in the middle of the flow or at least at a distance from the nozzle needle. The gap width formed by the expansion is more than 0.05 mm at the widest point. Gap widths of 0.5 mm or more are more favorable. In the downstream connection to the cavitation space follows a flow channel, the cross section of which is preferably designed such that the flow speed remains approximately constant. The conical wall of the needle housing in connection with the cavitation space is preferably inclined somewhat more steeply than in the upstream region, which causes the flow to be deflected in the direction of the spray holes.
In Figur 3 ist die Nadelspitze 12 der Düsennadel 11 aus Figur 1 nochmals vergrößert dargestellt. Wie insbesondere aus dem vergrößerten Ausschnitt X ersichtlich ist, ist der konkave Verlauf 18 durch einen Radius gebildet, welcher bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel 0,5 mm beträgt. Durch diesen Radius wird eine hohlkehlenförmige, ringförmige Ausnehmung gebildet, welche von einer ersten Kante 191 an der Dichtfläche 13 zu einer zweiten Kante 192 an dem vorderen Endabschnitt 121 der Nadelspitze 12 verläuft. Der konkave Verlauf 18 an der Innenseite des Nadelgehäuses 14 ist ebenfalls durch einen Radius gebildet, welcher von einer stromaufwärtigen Kante 181 zu einer stromabwärtigen Kante 182 verläuft, vergleiche Figur 1. Wie ebenfalls aus Figur 1 ersichtlich ist, ist das Zentrum der konkaven Erweiterung 18 des Nadelgehäuses 14 bei geschlossenen Ventil gegenüber dem Zentrum der konkaven Erweiterung 19 der Nadelspitze 12 nach stromaufwärts versetzt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die beiden Erweiterungen 18,19 an Nadelgehäuse 14 und Nadelspitze 12 durch gleiche Radien gebildet, so daß sich eine Breite des Kavitationsraums an der breitesten Stelle von ca. 1 mm ergibt. 9FIG. 3 shows the needle tip 12 of the nozzle needle 11 from FIG. 1 again enlarged. As can be seen in particular from the enlarged section X, the concave course 18 is formed by a radius, which in the exemplary embodiment shown is 0.5 mm. This radius forms a flute-shaped, annular recess which runs from a first edge 191 on the sealing surface 13 to a second edge 192 on the front end section 121 of the needle tip 12. The concave course 18 on the inside of the needle housing 14 is likewise formed by a radius which runs from an upstream edge 181 to a downstream edge 182, compare FIG. 1. As can also be seen from FIG. 1, the center of the concave extension 18 is the Needle housing 14 with the valve closed offset from the center of the concave extension 19 of the needle tip 12 upstream. In this exemplary embodiment, the two extensions 18, 19 on the needle housing 14 and the needle tip 12 are formed by the same radii, so that the width of the cavitation space at the widest point is approximately 1 mm. 9
Figur 2 zeigt in einer geschnittenen Seitenansicht ein zweites Ausführungsbeispiel einer Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine als Bestandteil eines Common-Rail- Einspritzsystems, die in ihren wesentlichen Bestandteilen mit der Kraftstoffeinspritzdüse des in Figur 1 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels übereinstimmt. In einem Nadelgehäuse 24 ist eine Düsennadel in Axialrichtung verschieblich gelagert angeordnet, deren Nadelkörper mit dem Bezugszeichen 21 versehen ist. An der Nadelspitze 22 der Düsennadel 21 ist eine Dichtfläche 23 ausgebildet, welche mit einer Dichtfläche 26 eines an dem Nadelgehäuse 24 ausgebildeten Dichtsitzes 25 im Sinne eines Öffnens und Schließens der Einspritzdüse bei der Bewegung der Düsennadel 21 zusammenwirkt. An der Vorderseite der Nadelspitze 22 ist in dem Nadelgehäuse 24 ein Sackloch 210 ausgebildet, von welchem Einspritzöffnungen 220 ausgehen, die zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine dienen. Ein an der Vorderseite der Nadelspitze 22 ausgebildeter Endabschnitt 221 ragt in dieses Sackloch 210. Zwischen der Dichtfläche 23 und dem Nadelkörper 21 ist eine Übergangsfläche 211 ausgebildet, die einen Öffnungswinkel α3 aufweist und den Winkel zwischen Nadelkörper 21 undFIG. 2 shows a sectional side view of a second exemplary embodiment of a fuel injection nozzle for an internal combustion engine as part of a common rail injection system, the main components of which correspond to the fuel injection nozzle of the first exemplary embodiment shown in FIG. 1. In a needle housing 24, a nozzle needle is arranged so as to be displaceable in the axial direction, the needle body of which is provided with the reference symbol 21. On the needle tip 22 of the nozzle needle 21, a sealing surface 23 is formed, which cooperates with a sealing surface 26 of a sealing seat 25 formed on the needle housing 24 in the sense of opening and closing the injection nozzle when the nozzle needle 21 moves. At the front of the needle tip 22, a blind hole 210 is formed in the needle housing 24, from which injection openings 220 emanate which serve to inject fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine. An end section 221 formed on the front side of the needle tip 22 projects into this blind hole 210. Between the sealing surface 23 and the needle body 21, a transition surface 211 is formed which has an opening angle α 3 and the angle between the needle body 21 and
Dichtfläche 23 im wesentlichen halbiert. Stromabwärts des durch die Dichtflächen 23 und 26 gebildeten Dichtsitzes ist an der inneren Oberfläche des Nadelgehäuses 24 eine Erweiterung des zwischen Nadelspitze 22 und Nadelgehäuse 24 verlaufenden ringförmigen Strömungskanals 27 in Form eines konischen Verlaufs 28 ausgebildet. Der Öffnungswinkel α2 der Dichtfläche 23 an der Nadelspitze 22 ist kleiner als der Öffnungswinkel α_ derSealing surface 23 essentially halved. Downstream of the sealing seat formed by the sealing surfaces 23 and 26, an expansion of the annular flow channel 27 extending between the needle tip 22 and the needle housing 24 in the form of a conical shape 28 is formed on the inner surface of the needle housing 24. The opening angle α 2 of the sealing surface 23 at the needle tip 22 is smaller than the opening angle α_
Dichtfläche 26 des Ventilsitzes 25. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt der Öffnungswinkel α. der Dichtfläche 26 des Ventilsitzes 25 60° und der Öffnungswinkel α2 der Dichtfläche 23 der Nadelspitze 22 beträgt 58,5°. Somit befindet sich die engste Stelle des durch die beiden Dichtflächen 23,26 gebildeten Nadeldichtsitzes unmittelbar stromaufwärts der konkaven Erweiterung 28 des Nadelgehäuses 24, welche einen Kavitationsraum oder eine „Kavitationsfalle" für Kavitationsblasen bildet, welche in definierter Weise an der engsten Stelle des Nadeldichtsitzes gebildet werden. Zum Vergleich mit einer herkömmlichen Nadelspitzengeometrie ist eine solche in Figur 2 gestrichelt eingezeichnet.Sealing surface 26 of the valve seat 25. In the exemplary embodiment shown, the opening angle is α . the sealing surface 26 of the valve seat 25 60 ° and the opening angle α 2 of the sealing surface 23 of the needle tip 22 is 58.5 °. The narrowest point of the needle sealing seat formed by the two sealing surfaces 23, 26 is thus located immediately upstream of the concave extension 28 of the needle housing 24, which forms a cavitation space or a “cavitation trap” for cavitation bubbles, which are formed in a defined manner at the narrowest point of the needle sealing seat For comparison with a conventional needle tip geometry, such is shown in broken lines in FIG.
Figur 4 zeigt in vergrößerter Darstellung die Nadelspitze 22 der Düsennadel 21 aus Figur 2. Wie angegeben, beträgt der Öffnungswinkel α2 der Dichtfläche 23 58,5° gegenüber dem 10FIG. 4 shows an enlarged view of the needle tip 22 of the nozzle needle 21 from FIG. 2. As indicated, the opening angle α 2 of the sealing surface 23 is 58.5 ° with respect to that 10
Öffnungswinkel et] der Dichtfläche 26 des Ventilsitzes 25 von 60°. Die Übergangsfläche 211 hat einen Öffnungswinkel 3 von 30° bis 40°, wodurch der Öffnungswinkel α2 der Dichtfläche 23 im wesentlichen halbiert wird. Der Öffnungswinkel des Endabschnitts 221 der Nadelspitze 22 beträgt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel 80°.Opening angle et] of the sealing surface 26 of the valve seat 25 of 60 °. The transition surface 211 has an opening angle 3 of 30 ° to 40 °, whereby the opening angle α 2 of the sealing surface 23 is substantially halved. The opening angle of the end portion 221 of the needle tip 22 is 80 ° in the illustrated embodiment.
Bei einem in Figur 5 dargestellten dritten Ausführungsbeispiel einer Düsennadel, wie sie mit einem Nadelgehäuse der in Figur 1 oder Figur 2 dargestellten Art kombinierbar ist, ist an der Nadelspitze 32 stromaufwärts einer Dichtfläche 33 ein gegenüber dem Durchmesser des Nadelkörpers 31 verbreiteter wulstförmiger Abschnitt 320 ausgebildet. Dieser wulstförmige Abschnitt 320 ist durch aufeinanderfolgende Ringflächen 321, 322,323 gebildet, von denen die Ringflächen 321 und 323 als konische Flächen ausgebildet sind, während die Ringfläche 322 in Form einer zylindrischen Ringfläche gebildet ist, vergleiche Einzelheit Y. Der Durchmesser des wulstförmigen Abschnitts 320 beträgt an seiner breitesten Stelle, d.h. an der Ringfläche 322 rund das 1,15-fache des Durchmessers des Nadelkörpers 31 der Düsennadel. Die Längsausdehnung des wulstförmigen Abschnitts 320 in Richtung der Nadelachse beträgt etwa das 0,25-fache des Durchmessers des Nadelkörpers 31. Abweichend von der Ausgestaltung des wulstförmigen Abschnitts 320 durch aufeinanderfolgende konische und zylindrische Ringflächen kann der wulstförmige Abschnitt 320 auch durch eine linsenförmige oder kugelförmige Fläche 324 gebildet sein, wie in der Einzelheit Y gestrichelt dargestellt.In a third exemplary embodiment of a nozzle needle shown in FIG. 5, as can be combined with a needle housing of the type shown in FIG. 1 or FIG. 2, a bead-shaped section 320 which is widened relative to the diameter of the needle body 31 is formed on the needle tip 32 upstream of a sealing surface 33. This bead-shaped section 320 is formed by successive ring surfaces 321, 322, 323, of which the ring surfaces 321 and 323 are designed as conical surfaces, while the ring surface 322 is formed in the form of a cylindrical ring surface, see detail Y. The diameter of the bead-shaped section 320 is increasing its widest point, ie on the ring surface 322 around 1.15 times the diameter of the needle body 31 of the nozzle needle. The longitudinal extent of the bead-shaped section 320 in the direction of the needle axis is approximately 0.25 times the diameter of the needle body 31. In contrast to the configuration of the bead-shaped section 320 by successive conical and cylindrical ring surfaces, the bead-shaped section 320 can also be provided by a lenticular or spherical surface 324, as shown in dashed lines in detail Y.
Unmittelbar auf die Dichtfläche 33 der Nadelspitze 32 folgend ist eine Erweiterung in Form eines konischen Verlaufs 39 ausgebildet, welche durch einen Radius gebildet ist, wie in der Einzelheit X dargestellt. Die konische Erweiterung 39 geht einerseits mit einer Kante 391 in die Dichtfläche 33 und andererseits mit einer Kante 392 in den Endabschnitt 321 der Düsenspitze 32 über.Immediately following the sealing surface 33 of the needle tip 32, an extension in the form of a conical course 39 is formed, which is formed by a radius, as shown in detail X. The conical extension 39 merges on the one hand with an edge 391 into the sealing surface 33 and on the other hand with an edge 392 in the end section 321 of the nozzle tip 32.
Wie in Figur 5 dargestellt, weist die Dichtfläche 33 der Nadelspitze 32 einen Öffnungswinkel α2 von 59,8° auf, gegenüber einem Öffnungswinkel cX] von 60° der Dichtfiache des Ventilsitzes des damit kombinierten Nadelgehäuses. Der Öffnungswinkel α4 des Endabschnitts 321 beträgt 55°. Die konische Ringfläche 323 des wulstförmigen Abschnitts 320 ist mit einem Öffnungswinkel von 45° als Übergangsfläche zwischen der 11As shown in FIG. 5, the sealing surface 33 of the needle tip 32 has an opening angle α 2 of 59.8 °, compared to an opening angle cX] of 60 ° the sealing surface of the valve seat of the needle housing combined therewith. The opening angle α 4 of the end section 321 is 55 °. The conical ring surface 323 of the bead-shaped section 320 is with an opening angle of 45 ° as a transition surface between the 11
Dichtfläche 33 und der zylindrischen Ringfläche 322 des wulstförmigen Abschnitts 320 ausgebildet. Sealing surface 33 and the cylindrical annular surface 322 of the bead-shaped section 320 are formed.
1212th
BezugszeichenlisteReference list
1;20 Einspritzdüse1; 20 injector
11;21;31 Düsennadel, Nadelkörper11; 21; 31 nozzle needle, needle body
12;22;32 Nadelspitze12; 22; 32 needle tip
13;23;33 Dichtfläche13; 23; 33 sealing surface
14;24 Nadelgehäuse14; 24 needle housing
15;25 Ventilsitz15; 25 valve seat
16;26 Dichtfiache16; 26 sealing compartments
17;27 Strömungskanal17; 27 flow channel
18;28 konkaver Verlauf18; 28 concave course
19 konkaver Verlauf19 concave course
110;210 Sackloch110; 210 blind hole
120;220 Einspritzöffnung120; 220 injection port
181;281 Kante181; 281 edge
182;282 Kante182; 282 edge
191;391 Kante191; 391 edge
192;392 Kante192; 392 edge
111.211 Übergangsfläche111.211 transition area
121;221;321 Endabschnitt121; 221; 321 end section
320 wulstförmiger Abschnitt320 bead section
321 Ringfläche321 ring surface
322 Ringfläche322 ring surface
323 Ringfläche 324 kugelförmige Fläche 323 ring area 324 spherical surface

Claims

13P A T E N T A N S P R Ü C H E 13P ATENT REQUESTS
1. Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Common- Rail-Einspritzsystems, bei dem die Einspritzdüse permanent von in einem Vorspeicher unter hohem Druck vorgehaltenen Kraftstoff beaufschlagt wird, enthaltend eine mit einem zur Steuerung eines Düsenöffnungsvorgangs dienenden Betätigungselement gekoppelte Düsennadel (11;21;31) mit einer Nadelspitze (12;22;32) und einen mit der Nadelspitze (12;22;32) der Düsennadel (11;21;31) zusammenwirkenden Ventilsitz (15;25), wobei der Ventilsitz (15;25) eine konische Dichtf ache (16;26) mit einem Öffnungswinkel αi und die Nadelspitze (12;22;32) eine im geschlossenen Zustand des Einspritzventils an dieser anliegende konische Dichtfläche (13;23;33) mit einem Öffnungswinkel α2 aufweisen und Nadelspitze (12;22;32) und Nadelgehäuse (14;24) einen ringförmigen Strömungskanal (17;27) begrenzen, wobei der Öffnungswinkel α2 der Dichtfläche (13;23;33) der Nadelspitze (12;22;32) kleiner als der Öffnungswinkel α_ der Dichtfläche (16;26) des Ventilsitzes (15;25) ist, und wobei in Strömungsrichtung des Kraftstoffs auf die1.Fuel injection nozzle for an internal combustion engine, in particular a common-rail injection system, in which the injection nozzle is permanently acted upon by fuel held at high pressure in a preliminary store, comprising a nozzle needle (11; 21; 31.) Which is coupled to an actuating element used to control a nozzle opening process ) with a needle tip (12; 22; 32) and a valve seat (15; 25) interacting with the needle tip (12; 22; 32) of the nozzle needle (11; 21; 31), the valve seat (15; 25) being a conical one Sealing surface (16; 26) with an opening angle αi and the needle tip (12; 22; 32) has a conical sealing surface (13; 23; 33) which is in contact with this in the closed state of the injection valve with an opening angle α 2 and needle tip (12; 22; 32) and needle housing (14; 24) define an annular flow channel (17; 27), the opening angle α 2 of the sealing surface (13; 23; 33) of the needle tip (12; 22; 32) being smaller than the opening angle α_ of the sealing surface (16; 26) of the valve seat (15; 25), and being in the flow direction of the fuel on the
Dichtflächen (13;23;33,16;26) von Nadelspitze (12;22;32) und Ventilsitz (15;25) folgend eine Erweiterung des ringförmigen Strömungskanals (17;27) zwischen Nadelspitze (12;22;32) und Nadelgehäuse (14;24) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung als Kavitationsraum ausgebildet ist, in dem die Implosion von Kavitationsblasen wandfern erfolgt.Sealing surfaces (13; 23; 33, 16; 26) of needle tip (12; 22; 32) and valve seat (15; 25) following an expansion of the annular flow channel (17; 27) between needle tip (12; 22; 32) and needle housing (14; 24) is formed, characterized in that the extension is designed as a cavitation space in which the implosion of cavitation bubbles takes place away from the wall.
2. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung des Strömungskanals (17;27) zwischen Nadelspitze (12;22;32) und Nadelgehäuse (14;24) unmittelbar auf die Dichtflächen (13;23;33,16;26) von Nadelspitze (12;22;32) und Ventilsitz (15;25) folgend vorgesehen ist.2. Fuel injection nozzle according to claim 1, characterized in that the expansion of the flow channel (17; 27) between the needle tip (12; 22; 32) and the needle housing (14; 24) directly on the sealing surfaces (13; 23; 33, 16; 26 ) from the needle tip (12; 22; 32) and valve seat (15; 25) is provided.
3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterung des Strömungskanals (17;27) zwischen Nadelspitze (12;22;32) und Nadelgehäuse (14;24) durch einen im Querschnitt konkaven Verlauf (18;28;19;39) mindestens einer der Oberflächen von Nadelspitze (12;22;32) und Nadelgehäuse (14;24) gebildet ist. 143. Fuel injection nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that the expansion of the flow channel (17; 27) between the needle tip (12; 22; 32) and needle housing (14; 24) by a concave profile in cross section (18; 28; 19th ; 39) at least one of the surfaces of the needle tip (12; 22; 32) and needle housing (14; 24) is formed. 14
4. Kraftstoff einspritzdüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der konkave Verlauf (18;28;19;39) der Oberfläche von Nadelspitze (12;22;32) und/oder Nadelgehäuse (14;24) durch einen Radius gebildet ist.4. Fuel injection nozzle according to claim 3, characterized in that the concave course (18; 28; 19; 39) of the surface of the needle tip (12; 22; 32) and / or needle housing (14; 24) is formed by a radius.
5. Kraftstoff einspritzdüse nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der konkave Verlauf (18;28;19;39) der Oberfläche an der stromaufwärtigen Seite mit einer Kante (181;191;281;391) in die Dichtfläche (13;16;26;33) von Nadelspitze (12; 22;32) und/oder Ventilsitz (15;25) übergeht.5. Fuel injection nozzle according to claim 3 or 4, characterized in that the concave course (18; 28; 19; 39) of the surface on the upstream side with an edge (181; 191; 281; 391) in the sealing surface (13; 16; 26; 33) passes from the needle tip (12; 22; 32) and / or valve seat (15; 25).
6. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der konkave Verlauf (18;19;28;39) der Oberfläche an der stromabwärtigen Seite mit einer Kante (182;192; 282;392) in die Oberfläche von Nadelspitze (12;22;32) und/oder Nadelgehäuse (14;24) übergeht.6. Fuel injection nozzle according to claim 3, 4 or 5, characterized in that the concave course (18; 19; 28; 39) of the surface on the downstream side with an edge (182; 192; 282; 392) in the surface of the needle tip (12; 22; 32) and / or needle housing (14; 24) passes over.
7. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils an der Oberfläche von Nadelspitze (12) und Nadelgehäuse (14) eine Erweiterung (19,18) des Strömungskanals (17) mit konkavem Verlauf vorgesehen ist, und daß das Zentrum der Erweiterung (18) des Nadelgehäuses (14) bei geschlossenem Ventil gegenüber dem Zentrum der Erweiterung (19) der Nadelspitze (12) nach stromaufwärts versetzt ist.7. Fuel injection nozzle according to one of claims 3 to 6, characterized in that in each case on the surface of the needle tip (12) and needle housing (14) an extension (19, 18) of the flow channel (17) is provided with a concave course, and that Center of the extension (18) of the needle housing (14) when the valve is closed relative to the center of the extension (19) of the needle tip (12) is offset upstream.
8. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Erweiterungen (18;19) an Nadelgehäuse (14) und Nadelspitze (12) durch gleiche Radien gebildet sind.8. Fuel injection nozzle according to one of claims 4 to 7, characterized in that the extensions (18; 19) on the needle housing (14) and needle tip (12) are formed by the same radii.
9. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel αi des Ventilsitzes (15;25) zwischen 50° und 70°, vorzugsweise zwischen 55° und 65° beträgt.9. Fuel injection nozzle according to one of claims 1 to 8, characterized in that the opening angle αi of the valve seat (15; 25) is between 50 ° and 70 °, preferably between 55 ° and 65 °.
10. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel OC) des Ventilsitzes (15;25) rund 60° beträgt. 1510. Fuel injection nozzle according to claim 9, characterized in that the opening angle OC) of the valve seat (15; 25) is approximately 60 °. 15
11. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel 2 der Dichtfläche (13;23;33) der Nadelspitze (12;22;32) zwischen 0,5° bis 3°, vorzugsweise zwischen 1° und 2° kleiner als der Öffnungswinkel α_ des Ventilsitzes (16;26) ist.11. Fuel injection nozzle according to claim 9 or 10, characterized in that the opening angle 2 of the sealing surface (13; 23; 33) of the needle tip (12; 22; 32) between 0.5 ° to 3 °, preferably between 1 ° and 2 ° is smaller than the opening angle α_ of the valve seat (16; 26).
12. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel oc2 der Dichtfläche (13;23;33) der Nadelspitze (12;22;32) um 1,5° kleiner als der Öffnungswinkel α_ des Ventilsitzes (16;26) ist.12. Fuel injection nozzle according to claim 11, characterized in that the opening angle oc 2 of the sealing surface (13; 23; 33) of the needle tip (12; 22; 32) is 1.5 ° smaller than the opening angle α_ of the valve seat (16; 26) is.
13. Kraftstoff einspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß an der Nadelspitze (12;22) stromaufwärts der Dichtfläche (13;23) eine Übergangsfläche (111;211) ausgebildet ist, die einen Winkel α zwischen dem des Nadelkörpers (11;21) und dem der Dichtfläche (13;23) der Düsennadel (10;20) aufweist.13. Fuel injection nozzle according to one of claims 1 to 12, characterized in that a transition surface (111; 211) is formed at the needle tip (12; 22) upstream of the sealing surface (13; 23), which has an angle α between that of the needle body (11; 21) and that of the sealing surface (13; 23) of the nozzle needle (10; 20).
14. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsfläche (111.211) durch eine konische Fläche gebildet ist.14. Fuel injection nozzle according to claim 13, characterized in that the transition surface (111.211) is formed by a conical surface.
15. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Übergangsfläche (111.211) den Winkel zwischen der Dichtfläche (13;23) der Düsennadel (10;20) und dem Nadelkörper (11 ;21) ungefähr halbiert.15. The fuel injector according to claim 14, characterized in that the transition area (111,211.) The angle between the sealing surface approximately halved (13; 23) of the nozzle needle (10;; 20) and the needle body (21 11).
16. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelspitze (12;22;32) einen spitz zulaufenden Endabschnitt (121 ;221;321) aufweist.16. Fuel injection nozzle according to one of claims 1 to 15, characterized in that the needle tip (12; 22; 32) has a tapered end portion (121; 221; 321).
17. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der spitz zulaufende Endabschnitt (121;221;321) durch einen Konus gebildet ist.17. Fuel injection nozzle according to claim 16, characterized in that the tapering end portion (121; 221; 321) is formed by a cone.
18. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der den spitz zulaufenden Endabschnitt (121;221; 321) bildende Konus einen Öffnungswinkel α4 aufweist, der kleiner ist als er Öffnungswinkel oc2 der Dichtfläche (13;23;33) der Nadelspitze (12;22;32). 1618. Fuel injection nozzle according to claim 17, characterized in that the tapering end portion (121; 221; 321) forming cone has an opening angle α 4 which is smaller than the opening angle oc 2 of the sealing surface (13; 23; 33) of the needle tip (12; 22; 32). 16
19. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel 4 des Endabschnitts (121.221; 321) zwischen 40° und 65°, vorzugsweise zwischen 50° und 55° beträgt.19. The fuel injector according to claim 18, characterized in that the opening angle 4 of the end portion (121,221, 321.) Is between 40 ° and 65 ° preferably between 50 ° and 55 °.
20. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Nadelspitze (32) stromaufwärts der Dichtfläche (33) einen gegenüber dem Durchmesser des Nadelkörpers (31) verbreiterten wulstförmigen Abschnitt (320) aufweist.20. Fuel injection nozzle according to one of claims 1 to 19, characterized in that the needle tip (32) upstream of the sealing surface (33) has a bead-shaped section (320) widened relative to the diameter of the needle body (31).
21. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der wulstförmige Abschnitt (320) durch aufeinanderfolgende konische und/oder zylindrische Ringflächen (321;322;323) gebildet ist.21. Fuel injection nozzle according to claim 20, characterized in that the bead-shaped section (320) is formed by successive conical and / or cylindrical annular surfaces (321; 322; 323).
22. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der wulstförmige Abschnitt (320) durch eine linsenförmige oder kugelförmige Fläche (324) gebildet ist.22. Fuel injection nozzle according to claim 20, characterized in that the bead-shaped section (320) is formed by a lenticular or spherical surface (324).
23. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 20, 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des wulstförmigen Abschnitts (320) das 1,05-fache bis 1,2-fache, vorzugsweise das 1,1 -fache bis 1,15-fache des Durchmessers des Nadelkörpers (31) der Düsennadel beträgt.23. Fuel injection nozzle according to claim 20, 21 or 22, characterized in that the diameter of the bead-shaped section (320) 1.05 times to 1.2 times, preferably 1.1 times to 1.15 times the Diameter of the needle body (31) of the nozzle needle.
24. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 20 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsausdehnung des wulstförmigen Abschnitts (320) in Richtung der Nadelachse das 0,2-fache bis 0,6-fache, vorzugsweise das 0,25-fache bis 0,35-fache des Durchmessers des Nadelkörpers (31) der Düsennadel beträgt.24. Fuel injection nozzle according to one of claims 20 to 23, characterized in that the longitudinal extension of the bead-shaped portion (320) in the direction of the needle axis 0.2 times to 0.6 times, preferably 0.25 times to 0, Is 35 times the diameter of the needle body (31) of the nozzle needle.
25. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärts auf die Erweiterung folgende, von der Nadelspitze und dem Nadelgehäuse gebildete Querschnittsverlauf für eine im wesentlichen konstante Strömungsgeschwindigkeit ausgelegt ist. 1725. Fuel injection nozzle according to one of claims 1 to 24, characterized in that the cross-sectional profile formed downstream of the extension and formed by the needle tip and the needle housing is designed for a substantially constant flow rate. 17
26. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der stromabwärts des Ventilsitzes gelegene Teil des Nadelgehäuses als Kegelfläche ausgebildet ist, mit einem gegenüber der Längsachse der Kraftstoffeinspritzdüse gemessenen Öffnungs winkel, der kleiner ist als der Öffnungswinkel αi der stromaufwärtig gelegenen Dichtfläche (16, 26). 26. Fuel injection nozzle according to claim 25, characterized in that the part of the needle housing located downstream of the valve seat is designed as a conical surface, with an opening angle measured with respect to the longitudinal axis of the fuel injection nozzle, which is smaller than the opening angle αi of the upstream sealing surface (16, 26 ).
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Families Citing this family (40)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19942370A1 (en) * 1999-09-04 2001-03-22 Bosch Gmbh Robert Injection nozzle for internal combustion engines with an annular groove in the nozzle needle
DE10000574A1 (en) * 2000-01-10 2001-07-19 Bosch Gmbh Robert Fuel injector
IT1319988B1 (en) * 2000-03-21 2003-11-12 Fiat Ricerche CLOSING PLUG OF A NOZZLE IN AN INTERNAL COMBUSTION FUEL INJECTOR.
DE10031264A1 (en) * 2000-06-27 2002-01-17 Bosch Gmbh Robert Fuel injection valve for IC engines with even fuel supply to all injection openings even if valve member is misaligned
GB0017542D0 (en) 2000-07-18 2000-09-06 Delphi Tech Inc Valve member
DE10122503A1 (en) * 2001-05-10 2002-11-21 Bosch Gmbh Robert Valve with radial recesses
DE10157463A1 (en) * 2001-11-23 2003-06-05 Bosch Gmbh Robert Fuel injection valve for internal combustion engines
DE10163908A1 (en) * 2001-12-22 2003-07-03 Bosch Gmbh Robert Fuel injection valve for internal combustion engines
DE10245573A1 (en) * 2002-09-27 2004-04-08 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve for internal combustion engines
DE10249144A1 (en) * 2002-10-22 2004-05-06 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve for internal combustion engines
DE10253721A1 (en) * 2002-11-19 2004-06-03 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve for internal combustion engines
DE10307873A1 (en) * 2003-02-25 2004-09-02 Robert Bosch Gmbh Blind hole and seat hole injection nozzle for an internal combustion engine with a transition cone between the blind hole and nozzle needle seat
US20040256494A1 (en) * 2003-06-03 2004-12-23 Varble Daniel L. Outwardly-opening fuel injector
EP1522721B1 (en) * 2003-10-06 2006-05-03 Delphi Technologies, Inc. Injection nozzle
DE10359302A1 (en) * 2003-12-17 2005-07-21 Robert Bosch Gmbh Valve body with multi-cone geometry at the valve seat
ATE335925T1 (en) * 2004-02-20 2006-09-15 Delphi Tech Inc INJECTOR
EP1566538B1 (en) * 2004-02-20 2006-08-09 Delphi Technologies, Inc. Injection nozzle
AT414159B (en) * 2004-07-22 2006-09-15 Bosch Gmbh Robert INJECTOR
DE102004050046A1 (en) * 2004-10-14 2006-04-20 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve for internal combustion engines
DE102005008894A1 (en) * 2005-02-26 2006-08-31 Audi Ag Injection jet for internal combustion engine has contact surface rounded towards inner circumferential surface of jet body and narrowing towards jet outlet
DE102005025135A1 (en) * 2005-06-01 2006-12-07 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve for internal combustion engines
US20070200011A1 (en) * 2006-02-28 2007-08-30 Caterpillar Inc. Fuel injector having nozzle member with annular groove
DE102006033687A1 (en) * 2006-07-20 2008-01-24 Siemens Ag Injector nozzle e.g. for fuel injection, has nozzle needle, and conical-trained sealing area with body jet, circuit and nozzle needle provided which axially moves bag shaped capsules
DE102008039920A1 (en) * 2008-08-27 2010-03-04 Continental Automotive Gmbh Nozzle body, nozzle assembly and fuel injector, and method of making a nozzle body
WO2011022821A1 (en) * 2009-08-31 2011-03-03 Lewis Johnson Injection valve for an internal combustion engine
DE102009042155A1 (en) * 2009-09-21 2011-04-07 Continental Automotive Gmbh Fuel injection valve for an internal combustion engine
EP2369166B1 (en) * 2010-03-22 2017-12-13 Delphi International Operations Luxembourg S.à r.l. Injection nozzle
DE102011004993A1 (en) * 2011-03-02 2012-09-06 Robert Bosch Gmbh Valve device for switching or metering a fluid
US9903329B2 (en) 2012-04-16 2018-02-27 Cummins Intellectual Property, Inc. Fuel injector
JP6059915B2 (en) * 2012-08-27 2017-01-11 日立オートモティブシステムズ株式会社 Fuel injection valve
CN105202225B (en) * 2014-06-10 2017-12-22 克拉玛依市金牛信泰石油设备有限公司 Valve cup ring and the banked direction control valves with the valve cup ring
JP6348006B2 (en) * 2014-07-04 2018-06-27 株式会社Ｓｏｋｅｎ Fuel injection nozzle
JP6264221B2 (en) * 2014-07-24 2018-01-24 株式会社デンソー Fuel injection nozzle
JP6329867B2 (en) * 2014-09-17 2018-05-23 株式会社Ｓｏｋｅｎ Fuel injection nozzle
JP6354519B2 (en) * 2014-10-23 2018-07-11 株式会社デンソー Fuel injection valve
CN104612875A (en) * 2014-12-02 2015-05-13 中国第一汽车股份有限公司无锡油泵油嘴研究所 Novel high flow injector nozzle matching parts of common rail injector
DE102014019022B4 (en) * 2014-12-18 2017-05-24 L'orange Gmbh nozzle body
JP2017008859A (en) * 2015-06-24 2017-01-12 株式会社日本自動車部品総合研究所 Fuel injection nozzle
DE102019220072A1 (en) * 2019-12-18 2021-06-24 Robert Bosch Gmbh Injector nozzle for injecting fuel under high pressure
US12078136B2 (en) * 2022-05-20 2024-09-03 Caterpillar Inc. Fuel injector nozzle assembly including needle having flow guiding tip for directing fuel flow

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE5082C (en) W. STEDING, Maschineningenieur in Hannover, Windmühlenstrafse Nr. 7 Metal stuffing box
DE2750928A1 (en) * 1977-11-15 1979-05-17 Maschf Augsburg Nuernberg Ag FUEL INJECTION NOZZLE FOR COMBUSTION MACHINES
CA1124146A (en) * 1978-09-08 1982-05-25 William B. Claxton Injector valve with contoured valve seat and needle valve interface
US4417694A (en) * 1980-10-22 1983-11-29 The Bendix Corporation Injector valve with contoured valve seat and needle valve interface
DE3605082A1 (en) * 1986-02-18 1987-08-20 Bosch Gmbh Robert FUEL INJECTION NOZZLE FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
EP0393328B1 (en) * 1986-05-31 1993-11-10 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve
DE3810467A1 (en) 1988-03-26 1989-10-12 Daimler Benz Ag Fuel injection valve for an air-compressing internal combustion engine with direct fuel injection
DE4117910A1 (en) * 1991-05-31 1992-12-03 Yaroslavskij Z Dizel Noj Appar Fuel injection nozzle for IC engine - has injector needle with turned ring groove between conical surfaces, forming throttle edge
DE4303813C1 (en) * 1993-02-10 1994-06-30 Bosch Gmbh Robert Fuel injection nozzle for internal combustion engines
DE19547423B4 (en) * 1995-12-19 2008-09-18 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve for internal combustion engines
DE19634933B4 (en) * 1996-08-29 2007-06-06 Robert Bosch Gmbh Fuel injection valve for internal combustion engines
DE19726727A1 (en) * 1997-06-24 1999-01-07 Bosch Gmbh Robert Fuel injector or fuel injector
US6062498A (en) * 1998-04-27 2000-05-16 Stanadyne Automotive Corp. Fuel injector with at least one movable needle-guide

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO9958844A1 *

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