EP1521912A1 - Fuel nozzle of an internal combustion engine comprising a direct injection nozzle - Google Patents

Fuel nozzle of an internal combustion engine comprising a direct injection nozzle

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EP1521912A1
EP1521912A1 EP03763680A EP03763680A EP1521912A1 EP 1521912 A1 EP1521912 A1 EP 1521912A1 EP 03763680 A EP03763680 A EP 03763680A EP 03763680 A EP03763680 A EP 03763680A EP 1521912 A1 EP1521912 A1 EP 1521912A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
nozzle
closure body
fuel
sealing surface
turbulence
Prior art date
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Granted
Application number
EP03763680A
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German (de)
French (fr)
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EP1521912B1 (en
Inventor
Arnold Kaden
Christian Krüger
Oliver Steil
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Daimler AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
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Filing date
Publication date
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Publication of EP1521912A1 publication Critical patent/EP1521912A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP1521912B1 publication Critical patent/EP1521912B1/en
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    • 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
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/08—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves opening in direction of fuel flow
    • 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
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    • F02M61/16—Details not provided for in, or of interest apart from, the apparatus of groups F02M61/02 - F02M61/14
    • F02M61/162—Means to impart a whirling motion to fuel upstream or near discharging orifices
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    • 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

Definitions

  • the invention relates to an outwardly opening fuel injection nozzle for a direct injection internal combustion engine, in particular a spark ignition internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.
  • DE 100 12 91 A1 discloses a method for forming an ignitable fuel-air mixture, in which the fuel is introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine in at least two partial quantities, the closure body of an injection nozzle being able to be brought into its closed position after the partial quantity has been injected.
  • the fuel jet is thereby accelerated until it exits tends because the nozzle opening tapers towards the outlet with a curved or parabolic outlet cross-section.
  • the invention is therefore based on the object of undertaking simple measures on the fuel injection nozzle of a direct-injection internal combustion engine, by means of which an improvement in combustion can be achieved despite manufacturing tolerances.
  • the fuel injection nozzle according to the invention is characterized by an outwardly opening closure body, a nozzle housing with a nozzle seat and a nozzle needle, in the fuel injection nozzle the closure body which can be moved by means of the nozzle needle rests against a sealing surface of the nozzle seat during a closed position and is moved outwards during an operating position so that a hollow cone is introduced into a combustion chamber of the internal combustion engine "of the fuel through a gap formed between the nozzle seat and the closing body in shape, being provided at the nozzle seat and / or on the closure body in the region of the sealing surface, at least one turbulence cavity.
  • the turbulence cavity ensures improved atomization of the injected fuel droplets during the injection of the fuel in order to ensure favorable conditions to achieve for the subsequent mixture formation. This occurs because the fuel enters the combustion chamber through the cross section released by the closure body during the injection process in such a way that the injected fuel jet is broken up into small fuel drops as a result of increased flow turbulence.
  • the turbulence cavities or pockets or recesses in the surface of the closure body and / or in the surface of the nozzle seat, the turbulence of the fuel flow in the injection nozzle is increased shortly before the fuel escapes into the combustion chamber, which increases the breakup of fuel lamellae so that smaller drops are achieved.
  • an ignitable fuel / air mixture must be present in the area of the spark plug within a very short time.
  • the fuel injection nozzles are subject to a certain scatter band, which leads to different appearances of the injection jet.
  • the increase in turbulence achieved shortly before the jet emerges compensates for any jet pattern fluctuations that occur or are caused by manufacturing tolerances, in particular in the area of the recirculation areas, and thus achieve an approximation to the required ideal jet image.
  • the increased turbulence results in an increased breakup of the fuel lamella and thus smaller droplets, with the smaller droplets being able to use increased evaporation and a reduction in the penetration of the fuel droplets, so that fuel piston wetting during late fuel injection in the compression stroke is reduced .
  • at least one turbulence cavity is arranged in or immediately in front of the sealing surface of the nozzle seat and one turbulence cavity is also arranged in or immediately in front of the sealing surface of the closure body, so that two turbulence cavities during an operating position of the fuel injector relative to the jet axis are arranged opposite each other.
  • At least one turbulence cavity is provided in or immediately in front of the sealing surface of the nozzle seat and in or immediately in front of the sealing surface of the closure body in such a way that two turbulence cavities are offset relative to one another during an operating position relative to the jet axis. This also increases the atomization properties of the fuel in the combustion chamber, which can further improve the properties of engine combustion.
  • two turbulence cavities are arranged in or immediately in front of the sealing surface of the closure body between the nozzle seat and the closure body in the gap region.
  • At least two turbulence cavities are formed in or immediately in front of the sealing surface of the nozzle seat and at least two turbulence cavities in or immediately in front of the sealing surface of the closure body in a stroke direction along the sealing surface on the nozzle seat and on the closure body of the fuel injection nozzle such that two turbulence cavities are arranged opposite each other during an operating position of the fuel injector.
  • the atomization properties of the injected fuel drops are further strengthened, as a result of the targeted turbulence generation in the entire area of the injected fuel jet covering a turbulence difference that occurs due to manufacturing tolerances and thus an approximation to the necessary jet pattern is sufficient.
  • the turbulence cavities arranged on the seat and on the closure body can be formed such that the two cavities are offset relative to one another during an operating position relative to the jet axis.
  • the turbulence cavity arranged in or immediately in front of the sealing surface of the nozzle seat and / or in or immediately in front of the sealing surface of the closure body is designed in the form of an inwardly formed groove along a circumferential surface.
  • the injected hollow fuel cone is charged with increased turbulence in all areas, so that the opening of the fuel lamella is increased and thus smaller drops are injected into the combustion chamber.
  • the measures mentioned above are preferably carried out with injection nozzles which are used in internal combustion engines with spark ignition, in which the fuel is injected as a hollow cone and in particular a jet-guided combustion process is present.
  • the fuel is injected in such a way that a toroidal vortex is formed at the end of the hollow fuel cone, a spark plug being arranged in the combustion chamber of such an internal combustion engine such that the electrodes of the spark plug lie outside the injected hollow fuel cone and protrude into the toroidal vortex formed ,
  • the arrangement of the turbulence cavities in or immediately in front of the sealing surface of the nozzle seat increases the turbulence precisely in the outer region of the injected hollow fuel ice, as a result of which the formation of the toroidal edge vortex takes place more distinctly.
  • a necessary symmetry of the toroidal swirl obtained is maintained by the fuel injection nozzle according to the invention and the tilted swirl is prevented. This means that misfires are avoided.
  • 1 is a sectional view of an outwardly opening fuel injector
  • FIG. 2 is an enlarged sectional view of a formed gap between the nozzle seat and the closure body of the fuel injection nozzle with four turbulence cavities
  • Fig. 3 is an enlarged sectional view of a sealing surface in the region of a gap formed between the nozzle seat and the closure body of the fuel injection nozzle from FIG. 2,
  • FIG. 3a is an enlarged sectional view of the turbulence cavities shown in Fig. 3,
  • FIG. 4a is an enlarged sectional view of the turbulence cavities shown in Fig. 4,
  • FIG. 5 is an enlarged sectional view of a sealing surface in the formed gap area between the nozzle seat and the closure body with two turbulence cavities in the sealing surface of the closure body
  • FIG. 5a is an enlarged sectional view of the turbulence cavities shown in Fig. 5,
  • FIG. 6 shows an enlarged sectional illustration of a sealing surface in the formed gap area between the nozzle seat and the closure body with two turbulence cavities in the sealing surface of the closure body
  • FIG. 6a is an enlarged sectional view of the turbulence cavities shown in Fig. 6,
  • Fig. 7 is an enlarged sectional view of the sealing surface in the formed gap area between the nozzle seat and the closure body with two turbulence cavities formed in the sealing surface of the nozzle seat
  • Fig. 7a is an enlarged sectional view of the turbulence cavities shown in Fig. 7.
  • FIG. 1 shows a fuel injection nozzle 1 with a nozzle needle 2 and a closure body 5, wherein a housing 3 of the fuel injection nozzle 1 has a nozzle seat 4 in the area on the combustion chamber side, which in a closed position of the closure body 5 closes the fuel injection nozzle when it is placed on a sealing surface.
  • the closure body 5 is connected at its upper end by the nozzle needle 2 to an actuating device, not shown.
  • a piezo actuator is preferably used here, which expands under electrical voltage and can cause an operating stroke of the closure body 5 in accordance with the applied voltage.
  • the tightness of the fuel injector is mechanically ensured by a return spring, not shown.
  • the closure body is brought into an operating position by means of the nozzle needle 2, as a result of which a gap 6 is established between the closure body 5 and the nozzle seat 4.
  • the closure body 5 is brought into an operating position (open position) by means of a stroke direction 9, so that the fuel can flow into a combustion chamber 8 through the gap 6.
  • the turbulence cavities 7 shown in FIG. 2 are designed both in the sealing surface of the closure body 5 and in the sealing surface of the nozzle seat 4 in such a way that the fuel jet 10 emerging through the gap 6 flows into the combustion chamber 8 with an increase in turbulence, which causes the decay of the fuel reinforced.
  • the fuel jet 10 emerging from the fuel injection nozzle through the formed gap 6 is injected into the combustion chamber 8 with increased turbulence, as shown in FIG. 3, so that small droplets are formed when it enters the combustion chamber 8, whereby an optimal combustion of the injected fuel is achieved .
  • the inventive ß fuel injection nozzle is preferably used in internal combustion engines with spark ignition, in which a so-called. jet-guided combustion process is present. Accordingly, the fuel is injected in a stratified charge mode, preferably in the compression stroke, in such a way that a toroidal vortex is formed in the combustion chamber 8 with the injected hollow fuel cone.
  • a spark plug provided for the ignition is arranged in the combustion chamber 8 in such a way that the electrodes of the spark plug protrude into the toroidal vortex obtained, during the fuel injection they lie outside the lateral surface of the hollow fuel cone.
  • the increase in turbulence achieved in the injected hollow fuel cone ensures uniform fuel distribution and prevents the toroidal swirl from tilting.
  • the cavities formed in the gap area between the nozzle seat 4 and the closure body 5 are arranged offset, so that increased turbulence in the injected fuel jet 10 is achieved at different points.
  • FIGS. 5 and 5a show further exemplary embodiments according to the invention, in which two turbulence cavities 7 are provided in the sealing surface of the closure body, with which increased turbulence of the injected fuel jet is achieved, the turbulence cavities 7 provided being arranged in one area according to FIG. 6 which is further away from the combustion chamber than the area according to FIGS. 5 and 5a. in
  • the turbulence cavities are attached in the sealing surface of the nozzle seat, so that an increase in turbulence is achieved in the outer hollow cone of the fuel cone, so that the toroidal vortex necessary for the jet-guided combustion process is reinforced.
  • the aim is to achieve a symmetrical swirl and a uniform ' fuel distribution in the outer area, so that an undesired tilting of the swirl formed is prevented. Furthermore, the formation of strands at the end of the hollow fuel cone is to be avoided.
  • the examples shown enable optimum combustion by means of the proposed fuel injection nozzle and a pronounced toroidal vortex formation is achieved in a jet-guided combustion process, which is achieved by the increased disintegration of the fuel particles in the edge region of the vortex.
  • Another advantage is the compensation of manufacturing inaccuracies in the manufacture of fuel injection nozzles, which generally negatively influence the mixture formation in the direct-injection internal combustion engines, in particular with spark ignition.
  • the fuel injection nozzle is preferably designed in such a way that the hollow fuel cone emerging from the injection nozzle is designed with a jet angle between 70 ° and 100 °.
  • the cavities according to the invention in the nozzle seat or on the closure body are flexible in their shape, ie it is conceivable that these turbulence cavities can assume all conceivable geometrical shapes, the distance between the individual turbulence cavities being flexible. All turbulence cavities are preferably at least a distance of 60 ⁇ m from the combustion chamber, so that there is sufficient sealing surface for sealing the fuel injection nozzle. In particular, the turbulence cavities both have a depth of 30 ⁇ m in the nozzle seat area as well as in the closure body area.
  • turbulence cavities when attaching a plurality of turbulence cavities, attach them in such a way that they are spaced apart from one another by about 60 ⁇ m. It is also conceivable for the turbulence cavities to be provided in an area within the fuel injection nozzle which adjoins the area of the sealing surface, so that a certain increase in the turbulence of the fuel is achieved before the fuel flows into the gap 6 between the nozzle seat and the closure body. It is also conceivable that a plurality of turbulence cavities with different geometric recesses are provided on each side of the nozzle seat and on the side of the closure body.

Abstract

The invention relates to a fuel nozzle, characterised by a sealing body that opens to the exterior and a nozzle housing with a nozzle seat and a nozzle needle. According to the invention, the sealing body of the fuel nozzle, which can be displaced by means of the nozzle needle, lies against a sealing surface of the nozzle seat during a closed position and is displaced towards the exterior during an operating position, in such a way that the fuel is introduced through a gap configured between the nozzle seat and the sealing body into a combustion chamber of the internal combustion engine in the form of a hollow cone. At least one turbulence cavity is provided in the nozzle seat and/or the sealing body in the vicinity of the sealing surface.

Description

Kraftstoffeinspritzdüse einer Brennkraftmaschine mit Fuel injection nozzle of an internal combustion engine with
Direkteinspritzdüsedirect injector
Die Erfindung betrifft eine nach außen öffnende Kraftstoff- einspritzdüse für eine direkteinspritzende Brennkraftmaschine, insbesondere eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to an outwardly opening fuel injection nozzle for a direct injection internal combustion engine, in particular a spark ignition internal combustion engine with the features of the preamble of claim 1.
Beim Betrieb neuer direkteinspritzender Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung werden Verbesserungen der Gemischbildung durch den Einsatz von modernen Kraftstoffeinspritzdüsen erzielt, wobei fertigungsbedingte Toleranzabweichungen die Verbrennung und dadurch die Emissionsbildung negativ beeinflussen.When operating new direct-injection internal combustion engines with spark ignition, improvements in mixture formation are achieved through the use of modern fuel injection nozzles, tolerance deviations due to production having a negative impact on combustion and thereby on emissions.
Aus der Patentschrift DE 196 42 653 Cl ist ein Verfahren zur Gemischbildung einer Brennkraftmaschine mit Direkteinspritzung bekannt, mit dem bei der Kraftstoffeinspritzung ein Öffnungshub eines Ventilgliedes relativ zu einem Ventilsitz eines Injektors erfolgt und die Einspritzzeit variabel, einstellbar ist, wodurch eine dynamische Beeinflussung eines Einspritzwinkels und auch des Kraftstoffmassenstroms ermöglicht wird.From the patent DE 196 42 653 Cl a method for mixture formation of an internal combustion engine with direct injection is known, with which an opening stroke of a valve member relative to a valve seat of an injector takes place during fuel injection and the injection time is variable, adjustable, thereby dynamically influencing an injection angle and the fuel mass flow is also made possible.
Weiterhin ist aus der DE 100 12 91 AI ein Verfahren zur Bildung eines zündfähigen Kraftstoffluftgemisches bekannt, bei dem der Kraftstoff in mindestens zwei Teilmengen in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingebracht wird, wobei der Verschlusskörper einer Einspritzdüse nach dem Einspritzvorgang einer Teilmenge in seine Schließstellung bringbar ist. Der Kraftstoffstrahl wird bis zum Austritt dadurch beschleu- nigt, da sich die Düsenöffnung mit einem kurven- oder para- belförmigen Austrittquerschnitt zum Austritt hin stetig verjüngt.Furthermore, DE 100 12 91 A1 discloses a method for forming an ignitable fuel-air mixture, in which the fuel is introduced into the combustion chamber of the internal combustion engine in at least two partial quantities, the closure body of an injection nozzle being able to be brought into its closed position after the partial quantity has been injected. The fuel jet is thereby accelerated until it exits tends because the nozzle opening tapers towards the outlet with a curved or parabolic outlet cross-section.
Da bei den Kraftstoffeinspritzdüsen fertigungsbedingt unterschiedliche Kraftstoffstrahlbilder zustande kommen, die die Gemischbildung und dadurch die erzielte Verbrennung unterschiedlich beeinflussen, müßten vor dem Einbau solcher Kraftstoffeinspritzdüsen in einer Brennkraftmaschine kaum durchführbare Verbesserungen an der jeweiligen Geometrie der Kraftstoffeinspritzdüse vorgenommen werden.Since different fuel jet images are produced in the fuel injection nozzles due to the production process, which influence the mixture formation and thereby the combustion achieved differently, hardly any feasible improvements to the respective geometry of the fuel injection nozzle would have to be made before the installation of such fuel injection nozzles in an internal combustion engine.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einfache Maßnahmen an der Kraftstoffeinspritzdüse einer direkteinspritzenden Brennkraftmaschine vorzunehmen, durch die eine Verbesserung der Verbrennung trotz Fertigungstoleranzen erzielt werden kann.The invention is therefore based on the object of undertaking simple measures on the fuel injection nozzle of a direct-injection internal combustion engine, by means of which an improvement in combustion can be achieved despite manufacturing tolerances.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kraftstoffeinspritzdüse mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a fuel injection nozzle having the features of claim 1.
Die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse zeichnet sich durch einen nach außen öffnenden Verschlusskörper, ein Düsengehäuse mit einem Düsensitz und einer Düsennadel aus, wobei bei der Kraftstoffeinspritzdüse der mittels der Düsennadel bewegbare Verschlusskörper an einer Dichtfläche des Düsensitzes während einer Schließposition anliegt, und während einer Betriebsposition nach außen bewegt wird, so dass der Kraftstoff durch einen ausgebildeten Spalt zwischen dem Düsensitz und dem Verschlusskörper in Form eines Hohlkegels in einen Brennraum der Brennkraftmaschine' eingebracht wird, wobei am Düsensitz und/oder am Verschlusskörper im Bereich der Dichtfläche mindestens ein Turbulenzhohlraum vorgesehen ist .The fuel injection nozzle according to the invention is characterized by an outwardly opening closure body, a nozzle housing with a nozzle seat and a nozzle needle, in the fuel injection nozzle the closure body which can be moved by means of the nozzle needle rests against a sealing surface of the nozzle seat during a closed position and is moved outwards during an operating position so that a hollow cone is introduced into a combustion chamber of the internal combustion engine "of the fuel through a gap formed between the nozzle seat and the closing body in shape, being provided at the nozzle seat and / or on the closure body in the region of the sealing surface, at least one turbulence cavity.
Durch den Turbulenzhohlraum wird während der Einspritzung des Kraftstoffes eine verbesserte Zerstäubung der eingespritzten Kraftstofftropfchen sichergestellt, um günstige Bedingungen für die anschließende Gemischbildung zu erzielen. Dies geschieht dadurch, dass der Kraftstoff beim EinspritzVorgang durch den von dem Verschlusskörper freigegebenen Querschnitt in den Brennraum derart eintritt, dass in Folge einer erhöhten Strömungsturbulenz der eingespritzte Kraftstoffstrahl in kleine Kraftstofftropfen aufgebrochen wird. Durch die Anbringung der Turbulenzhohlräume bzw. Taschen oder Ausnehmungen in der Oberfläche des Verschlusskörpers und/oder in der Oberfläche des Düsensitzes wird die Turbulenz der KraftstoffStrömung in der Einspritzdüse kurz vor dem Austritt des Kraftstoffes in den Brennraum erhöht, wodurch der Aufbruch von Kraftstoff- lamellen verstärkt wird, so dass kleinere Tropfen erzielt werden. Dadurch dass die Zerstäubungseigenschaften des eingespritzten KraftstoffStrahles verbessert werden, können fertigungsbedingte Toleranzabweichungen ausgeglichen, und dadurch die Eigenschaften der motorischen Verbrennung insbesondere Verbrauch und Emissionen verbessert werden.The turbulence cavity ensures improved atomization of the injected fuel droplets during the injection of the fuel in order to ensure favorable conditions to achieve for the subsequent mixture formation. This occurs because the fuel enters the combustion chamber through the cross section released by the closure body during the injection process in such a way that the injected fuel jet is broken up into small fuel drops as a result of increased flow turbulence. By attaching the turbulence cavities or pockets or recesses in the surface of the closure body and / or in the surface of the nozzle seat, the turbulence of the fuel flow in the injection nozzle is increased shortly before the fuel escapes into the combustion chamber, which increases the breakup of fuel lamellae so that smaller drops are achieved. By improving the atomization properties of the injected fuel jet, manufacturing-related tolerance deviations can be compensated, and thereby the properties of engine combustion, in particular consumption and emissions, can be improved.
Insbesondere bei den direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung muß innerhalb kürzester Zeit ein zündfähiges Kraftstoff/Luft-Gemisches im Bereich der Zündkerze vorliegen. Die Kraftstoffeinspritzdüsen unterliegen jedoch fertigunbedingt einem gewissen Streuband, was zu unterschiedlichen Erscheinungsbildern des Einspritzstrahls führt. Durch die erzielte Turbulenzerhöhung kurz vor dem Strahlaustritt wird eine durch Fertigungstoleranzen auftretende bzw. verursachte Strahlbildschwankungen insbesondere im Bereich der Rezirkula- tionsgebiete ausgeglichen und somit eine Annäherung an das geforderte Idealstrahlbild erzielt.In particular in the case of direct-injection internal combustion engines with spark ignition, an ignitable fuel / air mixture must be present in the area of the spark plug within a very short time. However, the fuel injection nozzles are subject to a certain scatter band, which leads to different appearances of the injection jet. The increase in turbulence achieved shortly before the jet emerges compensates for any jet pattern fluctuations that occur or are caused by manufacturing tolerances, in particular in the area of the recirculation areas, and thus achieve an approximation to the required ideal jet image.
Weiterhin wird durch die Turbulenzerhöhung ein verstärkter Aufbruch der Kraftstofflamelle und somit kleinere Tropfen erzielt, wobei durch die kleineren Tropfen eine verstärkte Verdampfung einsetzen kann, und eine Verringerung der Penetration der Kraftstofftropfen erzielt, so dass eine Kraftstoffkol- benbenetzung bei einer späten Kraftstoffeinspritzung im Kompressionshub reduziert wird. In Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass jeweils in bzw. unmittelbar vor der Dichtfläche des Düsensitzes mindestens ein Turbulenzhohlraum und in bzw. unmittelbar vor der Dichtfläche des Verschlusskörpers ebenso ein Turbulenzhohlraum angeordnet sind, so dass zwei Turbulenzhohlräume während einer Betriebsposition der Kraftstoffeinspritzdüse relativ zur Strahlachse gegenüberliegend angeordnet sind. Durch die Anbringung von zwei Ausnehmungen in bzw. unmittelbar vor der Dichtfläche wird eine Turbulenzerhöhung der Dü- seninnerströmung im Spaltbereich zwischen dem Düsensitz und dem Verschlusskörper derart erhöht, dass ein verstärkter Kraftstoffzerfall erzielt wird. Dadurch können Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden, d.h. durch die auftretenden Fertigungsfehler wird das Strömungsverhalten des eingespritzten Kraftstoffes aus der Einspritzdüse kaum beeinflußt.Furthermore, the increased turbulence results in an increased breakup of the fuel lamella and thus smaller droplets, with the smaller droplets being able to use increased evaporation and a reduction in the penetration of the fuel droplets, so that fuel piston wetting during late fuel injection in the compression stroke is reduced , In an embodiment of the invention, it is provided that at least one turbulence cavity is arranged in or immediately in front of the sealing surface of the nozzle seat and one turbulence cavity is also arranged in or immediately in front of the sealing surface of the closure body, so that two turbulence cavities during an operating position of the fuel injector relative to the jet axis are arranged opposite each other. By making two recesses in or immediately in front of the sealing surface, an increase in turbulence of the interior nozzle flow in the gap area between the nozzle seat and the closure body is increased in such a way that an increased fuel breakdown is achieved. This allows manufacturing tolerances to be compensated for, ie the flow behavior of the injected fuel from the injection nozzle is hardly influenced by the manufacturing errors that occur.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist in bzw. unmittelbar vor der Dichtfläche des Düsensitzes und in bzw. unmittelbar vor der Dichtfläche des Verschlusskörpers mindestens ein Turbulenzhohlraum derart vorgesehen, dass zwei Tur- bulenzhohlraume während einer Betriebsposition relativ zur Strahlachse zueinander versetzt angeordnet sind. Dadurch werden ebenso die Zerstäubungseigenschaften des Kraftstoffes im Brennraum verstärkt, wodurch die Eigenschaften der motorischen Verbrennung weiter verbessert werden können.In a further embodiment of the invention, at least one turbulence cavity is provided in or immediately in front of the sealing surface of the nozzle seat and in or immediately in front of the sealing surface of the closure body in such a way that two turbulence cavities are offset relative to one another during an operating position relative to the jet axis. This also increases the atomization properties of the fuel in the combustion chamber, which can further improve the properties of engine combustion.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zwischen dem Düsensitz und dem Verschlusskörper im Spaltbereich zwei Turbulenzhohlräume in bzw. unmittelbar vor der Dichtfläche des Düsensitzes angebracht werden.In a further embodiment of the invention, provision is made for two turbulence cavities to be provided in or immediately in front of the sealing surface of the nozzle seat between the nozzle seat and the closure body in the gap area.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen dem Düsensitz und dem Verschlusskörper im Spaltbereich zwei Turbulenzhohlräume in bzw. unmittelbar vor der Dichtfläche des Verschlusskörpers angeordnet . Durch diese Maßnahme werden die im Innenbereich des eingespritzten KraftStoffhohl- kegels erzielten Tropfen weiter verkleinert und deren Penetration bis zu einer Kolbenoberfläche verhindert. Gerade bei einem strahigeführten Brennverfahren wirkt sich diese Maßnahme sehr positiv aus, da der Kraftstoff sehr spät im Kompressionshub eingespritzt wird und eine Kolbenbenetzung mit Kraftstoff verhindert werden muß.According to a further embodiment of the invention, two turbulence cavities are arranged in or immediately in front of the sealing surface of the closure body between the nozzle seat and the closure body in the gap region. As a result of this measure, the hollow fuel cones achieved drops further reduced and their penetration up to a piston surface prevented. This measure has a very positive effect, particularly in the case of a combustion process guided by a jet, since the fuel is injected very late in the compression stroke and piston wetting with fuel must be prevented.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden am Düsensitz und am Verschlusskörper der Kraftstoffeinspritzdüse mindestens zwei Turbulenzhohlräume in bzw. unmittelbar vor der Dichtfläche des Düsensitzes und mindestens zwei Turbulenzhohlräume in bzw. unmittelbar vor der Dichtfläche des Verschlusskörpers in eine Hubrichtung entlang der Dichtfläche nacheinander derart ausgebildet, dass jeweils zwei Turbulenzhohlräume während einer Betriebsposition der Kraftstoffeinspritzdüse gegenüberliegend angeordnet sind. Dadurch werden weiterhin die Zerstaubungseigenschaften der eingespritzten Kraftstofftropfen verstärkt, wodurch durch die gezielte Tur- bolenzgenerierung im gesamten Bereich des eingespritzten KraftstoffStrahles eine durch Fertigungstoleranzen auftretende Turbulenzdifferenz überdeckt und somit eine Annäherung an das notwendige Strahlbild reicht. Alternativ können die am Sitz und die am Verschlusskörper angeordneten Turbulenzhohlräume derart ausgebildet werden, dass jeweils die zwei Hohlräume während einer Betriebsposition relativ zur Strahlachse zueinander versetzt angeordnet sind.In a further embodiment of the invention, at least two turbulence cavities are formed in or immediately in front of the sealing surface of the nozzle seat and at least two turbulence cavities in or immediately in front of the sealing surface of the closure body in a stroke direction along the sealing surface on the nozzle seat and on the closure body of the fuel injection nozzle such that two turbulence cavities are arranged opposite each other during an operating position of the fuel injector. As a result, the atomization properties of the injected fuel drops are further strengthened, as a result of the targeted turbulence generation in the entire area of the injected fuel jet covering a turbulence difference that occurs due to manufacturing tolerances and thus an approximation to the necessary jet pattern is sufficient. Alternatively, the turbulence cavities arranged on the seat and on the closure body can be formed such that the two cavities are offset relative to one another during an operating position relative to the jet axis.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird der in bzw. unmittelbar vor der Dichtfläche des Düsensitzes und/oder in bzw. unmittelbar vor der Dichtfläche des Verschlusskörpers angeordnete Turbulenzhohlraum in Form einer nach innen ausgebildeten Nut entlang einer Umfangsflache ausgebildet . Dadurch wird der eingespitzte Kraftstoffhohlkegel in allen Bereichen mit einer erhöhten Turbulenz beauftragt, so dass der Aufbruch der Kraftstofflamellen verstärkt wird und somit kleinere Tropfen in den Brennraum eingespritzt werden. Die vorherigen erwähnten Maßnahmen werden bevorzugt bei Einspritzdüsen vorgenommen, die bei Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung verwendet werden, in denen der Kraftstoff als Hohlkegel eingespritzt und insbesondere ein strahlgeführtes Brennverfahren vorliegt . Bei solchen Brennkraftmaschinen erfolgt die Einspritzung des Kraftstoffes derart, dass am Ende des Kraftstoffhohlkegels ein torusförmiger Wirbel ausgebildet wird, wobei im Brennraum einer solchen Brennkraftmaschine eine Zündkerze derart angeordnet ist, dass die Elektroden der Zündkerze außerhalb des eingespritzten Kraftstoffhohlkegels liegen und in den gebildeten torusförmigen Wirbel einragen. Durch die Anordnung der Turbulenzhohlräume in bzw. unmittelbar vor der Dichtfläche des Düsensitzes wird die Turbulenz gerade im äußeren Bereich des eingespritzten Kraftstoffhohl- kegeis erhöht, wodurch die Bildung des torusförmigen Randwirbels ausgeprägter stattfindet. Bei einem strahlgeführten Brennverfahren wird eine notwendige Symmetrie des erzielten torusförmigen Wirbels durch die erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzdüse beibehalten und eine Verkippung des erzielten Wirbels verhindert. Das führt dazu, dass das Auftreten von Zündaussetzern vermieden wird.According to a further embodiment of the invention, the turbulence cavity arranged in or immediately in front of the sealing surface of the nozzle seat and / or in or immediately in front of the sealing surface of the closure body is designed in the form of an inwardly formed groove along a circumferential surface. As a result, the injected hollow fuel cone is charged with increased turbulence in all areas, so that the opening of the fuel lamella is increased and thus smaller drops are injected into the combustion chamber. The measures mentioned above are preferably carried out with injection nozzles which are used in internal combustion engines with spark ignition, in which the fuel is injected as a hollow cone and in particular a jet-guided combustion process is present. In such internal combustion engines, the fuel is injected in such a way that a toroidal vortex is formed at the end of the hollow fuel cone, a spark plug being arranged in the combustion chamber of such an internal combustion engine such that the electrodes of the spark plug lie outside the injected hollow fuel cone and protrude into the toroidal vortex formed , The arrangement of the turbulence cavities in or immediately in front of the sealing surface of the nozzle seat increases the turbulence precisely in the outer region of the injected hollow fuel ice, as a result of which the formation of the toroidal edge vortex takes place more distinctly. In the case of a jet-guided combustion process, a necessary symmetry of the toroidal swirl obtained is maintained by the fuel injection nozzle according to the invention and the tilted swirl is prevented. This means that misfires are avoided.
Weitere Merkmale und Merkmalkombinationen ergeben sich aus der Beschreibung. Konkrete Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:Further characteristics and combinations of characteristics result from the description. Specific exemplary embodiments of the invention are shown in simplified form in the drawings and are explained in more detail in the description below. Show it:
Fig. 1 Eine Schnittdarstellung einer nach außen öffnenden Kraftstoffeinspritzdüse,1 is a sectional view of an outwardly opening fuel injector,
Fig. 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung eines ausgebildeten Spaltes zwischen dem Düsensitz und dem Verschlusskörper der Kraftstoffeinspritzdüse mit vier Turbulenzhohlräumen,2 is an enlarged sectional view of a formed gap between the nozzle seat and the closure body of the fuel injection nozzle with four turbulence cavities,
Fig. 3 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Dichtfläche im Bereich eines ausgebildeten Spaltes zwischen dem Düsensitz und dem Verschlusskörper der Kraftstoffeinspritzdüse aus Fig. 2,Fig. 3 is an enlarged sectional view of a sealing surface in the region of a gap formed between the nozzle seat and the closure body of the fuel injection nozzle from FIG. 2,
Fig. 3a eine vergrößerte Schnittdarstellung der in Fig. 3 gezeigten Turbulenzhohlräume,3a is an enlarged sectional view of the turbulence cavities shown in Fig. 3,
Fig. 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung der Schnittfläche im ausgebildeten Spaltbereich zwischen dem Düsensitz und dem Verschlusskörper mit versetzten Turbolenzhohlräumen,4 is an enlarged sectional view of the sectional area in the formed gap area between the nozzle seat and the closure body with offset turbulence cavities,
Fig. 4a eine vergrößerte Schnittdarstellung der in Fig. 4 gezeigten Turbulenzhohlräumen,4a is an enlarged sectional view of the turbulence cavities shown in Fig. 4,
Fig. 5 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Dichtfläche im ausgebildeten Spaltbereich zwischen dem Düsensitz und dem Verschlusskörper mit zwei Turbulenzhohlräumen in der Dichtfläche des Verschluss- kδrpers ,5 is an enlarged sectional view of a sealing surface in the formed gap area between the nozzle seat and the closure body with two turbulence cavities in the sealing surface of the closure body,
Fig. 5a eine vergrößerte Schnittdarstellung der in Fig. 5 gezeigten Turbulenzhohlräumen,5a is an enlarged sectional view of the turbulence cavities shown in Fig. 5,
Fig. 6 eine vergrößerte Schnittdarstellung einer Dichtfläche im ausgebildeten Spaltbereich zwischen dem Düsensitz und dem Verschlusskörper mit zwei Turbulenzhohlräumen in der Dichtfläche des Verschluss- körpers ,6 shows an enlarged sectional illustration of a sealing surface in the formed gap area between the nozzle seat and the closure body with two turbulence cavities in the sealing surface of the closure body,
Fig. 6a eine vergrößerte Schnittdarstellung der in Fig. 6 gezeigten Turbulenzhohlräumen,6a is an enlarged sectional view of the turbulence cavities shown in Fig. 6,
Fig. 7 eine vergrößerte Schnittdarstellung der Dichtfläche im ausgebildeten Spaltbereich zwischen dem Düsensitz und dem Verschlusskörper mit zwei in der Dichtfläche des Düsensitzes ausgebildeten Turbulenzhohlräumen, und Fig. 7a eine vergrößerte Schnittdarstellung der -in Fig. 7 gezeigten Turbulenzhohlräumen.7 is an enlarged sectional view of the sealing surface in the formed gap area between the nozzle seat and the closure body with two turbulence cavities formed in the sealing surface of the nozzle seat, and Fig. 7a is an enlarged sectional view of the turbulence cavities shown in Fig. 7.
Fig. 1 zeigt eine Kraftstoffeinspritzdüse 1 mit einer Düsennadel 2 und einem Verschlusskörper 5 wobei ein Gehäuse 3 der Kraftstoffeinspritzdüse 1 im brennraumseitigen Bereich einen Düsensitz 4 aufweist, der in einer Schließposition des Verschlusskörpers 5 durch dessen Anlegen an einer Dichtfläche die Kraftstoffeinspritzdüse verschließt. Der Verschlusskörper 5 ist an seinem oberen Ende durch die Düsennadel 2 mit einer nicht dargestellten Stelleinrichtung verbunden. Vorzugsweise wird hier ein Piezoaktor verwendet, der sich unter elektrischer Spannung ausdehnt und gemäß der angelegten Spannung einen Betriebshub des Verschlusskörpers 5 bewirken kann. Die Dichtheit der Kraftstoffeinspritzdüse wird mechanisch durch eine nicht dargestellte Rückstellfeder gewährleistet. Der Verschlußkörper wird mittels der Düsennadel 2 in eine Betriebsposition gebracht, wodurch sich ein Spalt 6 zwischen dem Verschlusskörper 5 und dem Düsensitz 4 einstellt .1 shows a fuel injection nozzle 1 with a nozzle needle 2 and a closure body 5, wherein a housing 3 of the fuel injection nozzle 1 has a nozzle seat 4 in the area on the combustion chamber side, which in a closed position of the closure body 5 closes the fuel injection nozzle when it is placed on a sealing surface. The closure body 5 is connected at its upper end by the nozzle needle 2 to an actuating device, not shown. A piezo actuator is preferably used here, which expands under electrical voltage and can cause an operating stroke of the closure body 5 in accordance with the applied voltage. The tightness of the fuel injector is mechanically ensured by a return spring, not shown. The closure body is brought into an operating position by means of the nozzle needle 2, as a result of which a gap 6 is established between the closure body 5 and the nozzle seat 4.
Gemäß Fig. 2 wird der Verschlusskörper 5 in eine Betriebsposition (Offenstellung) mittels einer Hubrichtung 9 gebracht, so dass der Kraftstoff durch den Spalt 6 in einen Brennraum 8 hineinströmen kann. Die in Fig. 2 gezeigten Turbulenzhohlräume 7 sind sowohl in der Dichtfläche des Verschlusskörpers 5 als auch in der Dichtfläche des Düsensitzes 4 derart ausgebildet, dass der durch den Spalt 6 austretende Kraftstoff- strahl 10 mit einer Turbulenzerhöhung in den Brennraum 8 hineinströmt, welche den Zerfall des Kraftstoffes verstärkt.2, the closure body 5 is brought into an operating position (open position) by means of a stroke direction 9, so that the fuel can flow into a combustion chamber 8 through the gap 6. The turbulence cavities 7 shown in FIG. 2 are designed both in the sealing surface of the closure body 5 and in the sealing surface of the nozzle seat 4 in such a way that the fuel jet 10 emerging through the gap 6 flows into the combustion chamber 8 with an increase in turbulence, which causes the decay of the fuel reinforced.
Der durch den ausgebildeten Spalt 6 aus der Kraftstoffeinspritzenden Düse austretende Kraftstoffstrahl 10 wird gemäß Fig. 3 in den Brennraum 8 mit einer erhöhten Turbulenz hineingespritzt, so dass sich kleine Tröpfchen beim Eintreten in den Brennraum 8 bilden, wodurch eine optimale Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes erzielt wird. Die erfindungsgemä- ße Kraftstoffeinspritzdüse wird bevorzugt bei Brennkraftmaschinen mit Fremdzündung verwendet, bei denen ein sog. strahlgeführtes Brennverfahren vorliegt. Demnach wird der Kraftstoff in einem Schichtladebetrieb vorzugsweise im Kompressionshub derart eingespritzt, dass mit dem eingespritzten Kraftstoffhohlkegel ein torusförmiger Wirbel im Brennraum 8 ausgebildet wird. Bei einem solchen Brennverfahren, wird eine für die Zündung vorgesehene Zündkerze derart im Brennraum 8 angeordnet, dass die Elektroden der Zündkerze in den erzielten torusförmigen Wirbel hineinragen, wobei sie während der Kraftstoffeinspritzung außerhalb der Mantelfläche des Kraft- stoffhohlkegels liegen. Um eine optimale Verbrennung des eingespritzten Kraftstoffes zu erzielen, ist es notwendig einen symmetrischen und gleichmäßigen torusförmigen Wirbel auszubilden, so dass eine Verkippung des Wirbels nicht stattfindet. Durch die erzielte Turbulenzerhöhung im eingespritzten Kraftstoffhohlkegel wird eine gleichmäßige Kraftstoff erteilung erreicht und eine Verkippung des ausgebildeten torusförmigen Wirbels verhindert.The fuel jet 10 emerging from the fuel injection nozzle through the formed gap 6 is injected into the combustion chamber 8 with increased turbulence, as shown in FIG. 3, so that small droplets are formed when it enters the combustion chamber 8, whereby an optimal combustion of the injected fuel is achieved , The inventive ß fuel injection nozzle is preferably used in internal combustion engines with spark ignition, in which a so-called. jet-guided combustion process is present. Accordingly, the fuel is injected in a stratified charge mode, preferably in the compression stroke, in such a way that a toroidal vortex is formed in the combustion chamber 8 with the injected hollow fuel cone. In such a combustion method, a spark plug provided for the ignition is arranged in the combustion chamber 8 in such a way that the electrodes of the spark plug protrude into the toroidal vortex obtained, during the fuel injection they lie outside the lateral surface of the hollow fuel cone. In order to achieve optimal combustion of the injected fuel, it is necessary to form a symmetrical and uniform toroidal swirl so that the swirl does not tilt. The increase in turbulence achieved in the injected hollow fuel cone ensures uniform fuel distribution and prevents the toroidal swirl from tilting.
Gemäß Fig. 4 werden in einer Betriebsposition des Verschluss- körpers 5 die im Spaltbereich zwischen dem Düsensitz 4 und dem Verschlusskörper 5 ausgebildeten Hohlräume versetzt angeordnet, so dass eine erhöhte Turbulenz im eingespritzten Kraftstoffstrahl 10 an unterschiedlichen Stellen erzielt wird.4, in an operating position of the closure body 5, the cavities formed in the gap area between the nozzle seat 4 and the closure body 5 are arranged offset, so that increased turbulence in the injected fuel jet 10 is achieved at different points.
Gemäß Fig. 5 und 6 sind weitere erfindungsgemäße Ausführungsbeispiele dargestellt, bei den in der Dichtfläche des Verschlusskörpers zwei Turbulenzhohlräume 7 angebracht sind, mit denen eine verstärkte Turbulenz des eingespritzten KraftstoffStrahles erzielt wird, wobei gemäß Fig. 6 die angebrachten Turbulenzhohlräume 7 in einem Bereich angeordnet sind, der vom Brennraum weiter entfernt ist als der Bereich gemäß Fig. 5 und 5a. i n5 and 6 show further exemplary embodiments according to the invention, in which two turbulence cavities 7 are provided in the sealing surface of the closure body, with which increased turbulence of the injected fuel jet is achieved, the turbulence cavities 7 provided being arranged in one area according to FIG. 6 which is further away from the combustion chamber than the area according to FIGS. 5 and 5a. in
Gemäß Fig. 7 und 7a werden die Turbulenzhohlräume in der Dichtfläche des Düsensitzes angebracht, so dass bei dem Kraftstoffhohlkegel im äußeren Bereich eine Turbulenzerhöhung erzielt wird, so dass der für das strahlgeführte Brennverfahren notwendige torusförmiger Wirbel verstärkter ausgebildet wird. Ziel ist es dabei, einen symmetrischen Wirbel und eine gleichmäßige ' Kraftstoffverteilung im äußeren Bereich zu erzielen, so dass eine unerwünschte Verkippung des gebildeten Wirbels verhindert wird. Weiterhin soll dadurch die Bildung von Strähnen am Ende des Kraftstoffhohlkegels vermieden werden.7 and 7a, the turbulence cavities are attached in the sealing surface of the nozzle seat, so that an increase in turbulence is achieved in the outer hollow cone of the fuel cone, so that the toroidal vortex necessary for the jet-guided combustion process is reinforced. The aim is to achieve a symmetrical swirl and a uniform ' fuel distribution in the outer area, so that an undesired tilting of the swirl formed is prevented. Furthermore, the formation of strands at the end of the hollow fuel cone is to be avoided.
Durch die gezeigten Beispiele wird mittels der vorgeschlagenen Kraftstoffeinspritzdüse eine optimale Verbrennung ermöglicht und eine ausgeprägte torusförmige Wirbelbildung bei einem strahlgeführten Brennverfahren erzielt, welche durch den verstärkten Zerfall der Kraftstoffteilchen im Randbereich des Wirbels erreicht wird. Ein weiterer Vorteil ist der Ausgleich von Fertigungsungenauigkeiten beim Herstellen von Kraftstoffeinspritzdüsen, welche im allgemeinen die Gemischbildung bei den direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen insbesondere mit Fremdzündung negativ beeinflussen.The examples shown enable optimum combustion by means of the proposed fuel injection nozzle and a pronounced toroidal vortex formation is achieved in a jet-guided combustion process, which is achieved by the increased disintegration of the fuel particles in the edge region of the vortex. Another advantage is the compensation of manufacturing inaccuracies in the manufacture of fuel injection nozzles, which generally negatively influence the mixture formation in the direct-injection internal combustion engines, in particular with spark ignition.
Vorzugsweise wird bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen die Kraftstoffeinspritzdüse derart ausgebildet, dass der aus der Einspritzdüse austretende Kraftstoffhohlkegel mit einem Strahlwinkel zwischen 70° und 100° ausgebildet wird. Weiterhin werden die gemäß der Erfindung im Düsensitz oder am Verschlusskörper angebrachten Hohlräume in ihrer Form flexibel ausgebildet, d.h. es ist denkbar, dass diese Turbulenzhohlräume alle denkbaren geometrischen Formen annehmen können, wobei der Abstand zwischen den einzelnen Turbulenzhohlräumen flexibel gestaltet werden kann. Vorzugsweise weisen alle Turbulenzhohlräume zum Brennraum hin mindestens einen Abstand von 60μm auf, so dass genügend Dichtfläche zum Abdichten der Kraftstoffeinspritzdüse vorhanden ist. Insbesondere weisen die Turbulenzhohlräume eine Tiefe von 30μm sowohl im Düsensitzbereich als auch im Verschlußkörperbereich auf. Es ist vorteilhaft, dass beim Anbringen von mehreren Turbulenzhohlräumen sie derart anzubringen, dass die zueinander mit einem Abstand von etwa 60μm beabstandet sind. Es ist weiterhin denkbar, dass die Turbulenzhohlräume in einem Bereich innerhalb der Kraftstoffeinspritzdüse angebracht werden, der an den Bereich der Dichtfläche angrenzt, so dass eine gewisse Turbulenzerhöhung des Kraftstoffes erzielt wird, bevor der Kraftstoff in den Spalt 6 zwischen dem Düsensitz und dem Verschlusskörper hineinströmt. Es ist weiterhin denkbar, dass auf jeder Seite des Düsensitzes als auch auf der Seite des Verschlusskörpers mehrere Turbulenzhohlräume mit unterschiedlichen geometrischen Ausnehmungen angebracht werden. In all of the illustrated exemplary embodiments, the fuel injection nozzle is preferably designed in such a way that the hollow fuel cone emerging from the injection nozzle is designed with a jet angle between 70 ° and 100 °. Furthermore, the cavities according to the invention in the nozzle seat or on the closure body are flexible in their shape, ie it is conceivable that these turbulence cavities can assume all conceivable geometrical shapes, the distance between the individual turbulence cavities being flexible. All turbulence cavities are preferably at least a distance of 60 μm from the combustion chamber, so that there is sufficient sealing surface for sealing the fuel injection nozzle. In particular, the turbulence cavities both have a depth of 30 μm in the nozzle seat area as well as in the closure body area. It is advantageous if, when attaching a plurality of turbulence cavities, attach them in such a way that they are spaced apart from one another by about 60 μm. It is also conceivable for the turbulence cavities to be provided in an area within the fuel injection nozzle which adjoins the area of the sealing surface, so that a certain increase in the turbulence of the fuel is achieved before the fuel flows into the gap 6 between the nozzle seat and the closure body. It is also conceivable that a plurality of turbulence cavities with different geometric recesses are provided on each side of the nozzle seat and on the side of the closure body.

Claims

Patentansprüche claims
Kraftstoffeinspritzdüse für eine Brennkraftmaschine mit einer Düsennadel, einem einen Düsensitz aufweisenden Düsengehäuse und einem nach außen öffnenden Verschlusskörper, bei der der mittels der Düsennadel bewegbare Verschlusskörper an einer Dichtfläche des Düsensitzes während einer Schließposition anliegt, und während einer Betriebsposition nach außen bewegt wird, so dass der Kraftstoff durch einen ausgebildeten Spalt zwischen dem Düsensitz und dem Verschlusskörper in Form eines Hohlkegels in einen Brennraum der Brennkraftmaschine eingebracht wird, d a du r c h g e k e nn z e i c hn e t , dass am Düsensitz und/oder am Verschlusskörper im Bereich der Dichtfläche mindestens ein Turbulenzhohlraum vorgesehen ist .Fuel injection nozzle for an internal combustion engine with a nozzle needle, a nozzle housing having a nozzle seat and an outwardly opening closure body, in which the closure body movable by means of the nozzle needle rests on a sealing surface of the nozzle seat during a closed position, and is moved outwards during an operating position, so that the Fuel is introduced into a combustion chamber of the internal combustion engine through a gap formed between the nozzle seat and the closure body in the form of a hollow cone, since you can see that at least one turbulence cavity is provided on the nozzle seat and / or on the closure body in the area of the sealing surface.
Kraftstof feinspritzdüse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der Dichtfläche des Düsensitzes und in der Dicht- fläche des Verschlusskörpers mindesten jeweils ein Turbulenzhohlraum vorgesehen ist, dass zwei Turbulenzhohlräume während einer Betriebsposition gegenüberliegend angeordnet sind.Fuel spray nozzle according to claim 1, so that at least one turbulence cavity is provided in the sealing surface of the nozzle seat and in the sealing surface of the closure body, that two turbulence cavities are arranged opposite one another during an operating position.
Kraftstof feinspritzdüse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass in der Dichtfläche des Düsensitzes und in der Dicht- fläche des Verschlusskörpers mindestens ein Turbulenzhohlraum derart vorgesehen ist, dass zwei Turbulenzhohlräume während einer Betriebsposition versetzt zueinander angeordnet sind. Fuel fine spray nozzle according to claim 1, characterized in that in the sealing surface of the nozzle seat and in the sealing surface of the closure body at least one turbulence cavity is provided such that two turbulence cavities are arranged offset from one another during an operating position.
4. Kraf tstof feinspritzdüse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen dem Düsensitz und dem Verschlusskörper zwei Turbulenzhohlräume in der Dichtfläche des Düsensitzes angeordnet sind.4. Fuel fine spray nozzle according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that two turbulence cavities are arranged in the sealing surface of the nozzle seat between the nozzle seat and the closure body.
5. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass zwischen dem Düsensitz und dem Verschlusskörper zwei Turbulenzhohlräume in der Dichtfläche des Verschlusskörper angeordnet sind.5. Fuel injection nozzle according to claim 1, so that two turbulence cavities are arranged in the sealing surface of the closure body between the nozzle seat and the closure body.
6. Kraftstof feinspritzdüse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass am Düsensitz und am Verschlusskörper mindestens zwei Turbulenzhohlräume in der Dichtfläche des Düsensitzes und mindestens zwei Turbulenzhohlräume in der Dichtfläche des Verschlusskörpers in einer Hubrichtung entlang der Dichtfläche nacheinander derart ausgebildet sind, dass jeweils zwei Turbulenzhohlräume während einer Betriebsposition gegenüberliegend angeordnet sind.6. Fuel fine spray nozzle according to claim 1, characterized in that on the nozzle seat and on the closure body at least two turbulence cavities in the sealing surface of the nozzle seat and at least two turbulence cavities in the sealing surface of the closure body in a stroke direction along the sealing surface are successively formed such that two turbulence cavities during one Operating position are arranged opposite one another.
7. Kraftstof feinspritzdüse nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass am Düsensitz und am Verschlusskörper mindestens zwei Turbulenzhohlräume in der Dichtfläche des Düsensitzes und mindestens zwei Turbulenzhohlräume in der Dichtfläche des Verschlusskörpers in einer Hubrichtung entlang der Dicht- fläche nacheinander derart ausgebildet sind, dass jeweils zwei Turbulenzhohlräume während einer Betriebsposition versetzt angeordnet sind. Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche , d a du r c h g e k e n n z e i c hn e t , dass der düsensitzseitig und/oder verschlusskδrperseitig angeordnete Turbulenzhohlraum in Form einer nach innen ausgebildeten Nut entlang einer Umfangsflache ausgebildet ist.7. Fuel fine spray nozzle according to claim 1, characterized in that at least two turbulence cavities in the sealing surface of the nozzle seat and at least two turbulence cavities in the sealing surface of the closure body in a stroke direction along the sealing surface are formed in succession on the nozzle seat and on the closure body such that two turbulence cavities each are staggered during an operating position. Fuel injection nozzle according to one of the preceding claims, since you rchgekennzeic hn et that the turbulence cavity arranged on the nozzle seat side and / or closure body side is formed in the form of an inwardly formed groove along a circumferential surface.
Kraftstoffeinspritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche , d a du r c h g e k e n n z e i c hn e t , dass der durch den ausgebildeten Spalt zwischen dem Düsensitz und dem Verschlusskörper austretenden Kraftstoff- hohlkegelstrahl einen Strahlwinkel zwischen 70° und 100° aufweist . Fuel injection nozzle according to one of the preceding claims, so that the hollow fuel cone jet emerging through the gap formed between the nozzle seat and the closure body has a jet angle between 70 ° and 100 °.
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Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100422545C (en) * 2004-12-15 2008-10-01 浙江飞亚电子有限公司 Oil spray nozzle
US7520269B2 (en) * 2005-06-28 2009-04-21 Advanced Global Equities And Intellectual Properties Fuel injector nozzle assembly
DE102006057425A1 (en) * 2006-05-23 2007-11-29 Robert Bosch Gmbh Apparatus for regeneration, for temperature application and / or for thermal management, associated injection valve and method
JP2009236048A (en) * 2008-03-27 2009-10-15 Toyota Motor Corp Fuel injection valve for internal combustion engine
WO2011029941A1 (en) * 2009-09-14 2011-03-17 Continental Automotive Gmbh Nozzle assembly for an injection valve and injection valve
US9062642B2 (en) * 2010-03-23 2015-06-23 Cummins Inc. Fuel injector with variable spray
KR20120061640A (en) * 2010-12-03 2012-06-13 현대자동차주식회사 System for preventing knocking and method for controlling the same
US20140060481A1 (en) * 2012-08-29 2014-03-06 GM Global Technology Operations LLC Method and apparatus of producing laminar flow through a fuel injection nozzle
DE102012216141A1 (en) * 2012-09-12 2014-05-15 Ford Global Technologies, Llc Direct injection internal combustion engine with outwardly opening injection nozzle and method for operating such an internal combustion engine
US20140175192A1 (en) * 2012-12-21 2014-06-26 Quantlogic Corporation Mixed-mode fuel injector with a variable orifice
US9920674B2 (en) 2014-01-09 2018-03-20 Cummins Inc. Variable spray angle injector arrangement
DE102014218056A1 (en) * 2014-09-10 2016-03-10 Robert Bosch Gmbh Fuel injector
US9840994B2 (en) * 2015-11-04 2017-12-12 Ford Global Technologies, Llc Annulus nozzle injector with tangential fins
US9845780B2 (en) * 2015-11-04 2017-12-19 Ford Global Technologies, Llc Annulus nozzle injector with tangential fins
DE102016221071B4 (en) 2016-10-26 2022-05-25 Ford Global Technologies, Llc Injector for an internal combustion engine operated with a gaseous fuel

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2263197A (en) * 1939-03-08 1941-11-18 Eisemann Magneto Corp Fuel injection nozzle
US2719055A (en) * 1951-09-28 1955-09-27 Borg Warner Fuel injector nozzle
US2753217A (en) * 1952-11-08 1956-07-03 Texas Co Fuel injection nozzle for internal combustion engine
US4408722A (en) * 1981-05-29 1983-10-11 General Motors Corporation Fuel injection nozzle with grooved poppet valve
WO1993004277A1 (en) * 1991-08-15 1993-03-04 Yaroslavsky Zavod Toplivnoi Apparatury Method and nozzle for fuel feed to internal combustion engine
US5522550A (en) * 1992-06-10 1996-06-04 Robert Bosch Gmbh Injection nozzle for internal combustion engines
DE19642653C5 (en) 1996-10-16 2008-02-21 Daimler Ag Process for forming an ignitable fuel / air mixture
DE19739905A1 (en) * 1997-09-11 1999-03-18 Bosch Gmbh Robert Fuel injector
GB9919424D0 (en) * 1999-08-18 1999-10-20 Lucas Industries Ltd Fuel injector
DE10012970B4 (en) 2000-03-16 2008-06-19 Daimler Ag Method for forming an ignitable fuel-air mixture
AUPQ852300A0 (en) * 2000-06-30 2000-07-27 Orbital Engine Company (Australia) Proprietary Limited Shock wave injector nozzle

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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