EP2737196A1 - Throttle bores optimised with respect to cavitation - Google Patents

Throttle bores optimised with respect to cavitation

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Publication number
EP2737196A1
EP2737196A1 EP12740278.2A EP12740278A EP2737196A1 EP 2737196 A1 EP2737196 A1 EP 2737196A1 EP 12740278 A EP12740278 A EP 12740278A EP 2737196 A1 EP2737196 A1 EP 2737196A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
inlet
throttle
pressure
section
outlet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP12740278.2A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Heinrich Werger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2737196A1 publication Critical patent/EP2737196A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure
    • F02M47/027—Electrically actuated valves draining the chamber to release the closing pressure
    • 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
    • F02M47/00—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure
    • F02M47/02—Fuel-injection apparatus operated cyclically with fuel-injection valves actuated by fluid pressure of accumulator-injector type, i.e. having fuel pressure of accumulator tending to open, and fuel pressure in other chamber tending to close, injection valves and having means for periodically releasing that closing pressure

Definitions

  • the invention relates to an injection nozzle for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine comprising an axially displaceable nozzle needle which can be acted upon to control its opening and closing movement of the pressure prevailing in a fuel-filled control chamber pressure in the axial direction, wherein the control chamber with a a Inlet restrictor having supply line and an outlet drainage having derivative is in communication and at least one inlet or outlet channel opening or closing control valve is provided with which the pressure in the control chamber is controlled.
  • injectors devices are often used for common rail systems for injecting diesel fuel into the combustion chamber of diesel engines and are usually designed so that the opening and closing of the injection cross sections through a nozzle needle which is longitudinally displaceable with a shaft in a nozzle body is guided.
  • the control of the movement of the nozzle needle is carried out via a solenoid valve.
  • the nozzle needle is acted upon on both sides with the fuel pressure and by a pressure spring acting in the closing direction.
  • a control chamber is provided, in which fuel under pressure the nozzle needle is acted upon in the closing direction and thus presses the nozzle needle onto the needle seat or the valve seat.
  • the control valve which may be formed as a solenoid valve, for example, releases a derivative of the control chamber derivative, so that the fuel pressure decreases upon actuation of the control valve in the control chamber, whereupon the nozzle needle is lifted against the force of the spring from pending on the other side fuel pressure from its seat and thus releases the passage of fuel to the injection ports.
  • the opening speed of the nozzle needle is through determines the difference between the flow in the supply line to the control room and the flow in the discharge from the control room, wherein both in the supply and in the discharge, a throttle is turned on, which determines the maximum flow respectively.
  • the nozzle needle is thus moved by pressure differences between the control chamber and the high-pressure chamber above the nozzle seat.
  • the control chamber is either directly connected to the nozzle needle or it can also be an actuator interposed.
  • a mass flow is realized via the inlet throttle (s) from the rail to the control chamber and further via the outlet throttle (s) to the open control valve. From there, this mass flow usually flows into the leakage circuit.
  • the pressure drop is realized by a lower mass flow through the inlet throttle than through the outlet throttle.
  • the injection nozzle of the aforementioned type according to the invention substantially further developed such that the inlet and / or the outlet throttle has a extending over at least a partial length of the throttle section with decreasing in the flow direction cross section and that the inlet edge of the inlet or outlet throttle is formed rounded.
  • the invention thus relates to the shape of the throttle bores. Compared with the conventional form of a nearly cylindrical throttle bore, it can be conical, ie tapered in the direction of flow, and with a rounded edge, so that the vapor pressure does not drop below the length of the throttle bore, thus establishing a cavitation-free flow , The rounding at the inlet edge and the conicity both reduce the cavitation tendency and have a complementary effect.
  • the flow conditions at the inlet into the throttle bore can be represented as follows with regard to the cavitation problem. Cavitation areas usually arise at the points where the static pressure in a flow field is minimal, the speed according to the Bernoulli equation is therefore maximal. This is achieved in the area of the narrowest flow cross-section, which is located immediately after the inlet edge to the throttle bore. In addition to high speeds and strong deflections of the flow lead to high pressure losses. In fact, to maintain fluid particles in a curved path, despite their inertia, a pressure gradient is required. Thus, the static pressure on the inside of the curve, ie on the Side of the flow-carrying wall, less than on the outside.
  • Cavitation areas are therefore found mainly in the vicinity of the throttle bore inlet in the aforementioned throttle bores. Since these cavitation films emanate from the edges of the flow area, a narrowing of the cross-section through which the gas flows flows through in the throttle bore. Further downstream, the flow again abuts against the wall of the throttle bore and occupies the entire available cross-section. The static pressure rises again to the level of the back pressure and the flow velocity drops accordingly. However, if the critical pressure falls short enough, the cavitation films can also reach the outlet of the throttle bore. In the cavitation-free flow through the throttle bore which can be achieved according to the invention, a slight intermeshing of the flow cross-section can likewise result from detachment in the inlet region. However, the pressure loss is not large enough to be below the critical value.
  • the cross-sectional reduction is provided only in a part of the inflow and / or outlet throttle immediately adjacent to the rounded inlet edge.
  • the rounding of the inlet edge has a radius of curvature of 50 ⁇ to ⁇ on.
  • the taper of the decreasing cross-section formed portion of the inlet or outlet throttle ⁇ to 30 ⁇ is preferred.
  • FIG. 1 and 2 show the basic structure of an injector for a common-rail injection system of large diesel engines
  • FIG. 3 shows a detailed view of the supply or discharge with throttle.
  • FIG. 1 and 2 show an injector 1 comprising an injector body 2, a valve body 3, an intermediate plate 4 and an injector nozzle 5, which are held together by a nozzle retaining nut 6.
  • the injector nozzle 5 comprises a nozzle needle 7 which is longitudinally displaceably guided in the nozzle body of the injector nozzle 5 and has a plurality of free surfaces through which fuel can flow from the nozzle front chamber 8 to the needle tip. During the opening movement of the nozzle needle 7, the fuel is injected via a plurality of injection openings 9 into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the control sleeve 11, the upper end face of the nozzle needle 7 and the underside of the intermediate plate 4 define a control chamber 12.
  • the pressure prevailing in the control chamber 12 pressure is decisive for the control of the movement of the nozzle needle.
  • the fuel pressure on the one hand in the nozzle front chamber 8 is effective where it exerts a force in the opening direction of the nozzle needle 7 via the pressure shoulder of the nozzle needle 7.
  • it acts via the inlet channel 14 and an inlet throttle 15 having supply line 24 in the control chamber 12 and holds, supported by the force of the compression spring 10, the nozzle needle 7 in its closed position.
  • the magnet armature 17 together with the valve needle 18 connected to it is raised and the valve seat 19 of the control valve is opened.
  • the fuel from the control chamber 12 flows through the one flow restrictor 20th having discharge line 23 and the open valve seat 19 in the non-pressurized drain passage 21, which leads to the lowering of the hydraulic force on the upper end face of the nozzle needle 7 for opening the nozzle needle 7.
  • the fuel now passes through the injection openings 9 in the combustion chamber of the engine, not shown.
  • high-pressure fuel simultaneously flows through the inlet throttle 15 into the control chamber 12 and, via the outlet throttle 20, discharges a slightly greater amount.
  • the so-called control amount is discharged without pressure into the discharge channel 21, that is, it is removed from the rail in addition to the injection quantity.
  • the opening speed of the nozzle needle 7 is determined by the flow difference between the inlet and outlet throttle 15 and 20.
  • the magnet armature 17 is pressed by the force of the compression spring 22 down and the valve needle 18 closes via the valve seat 19, the drainage path of the fuel through the outlet throttle 20.
  • the fuel pressure is rebuilt in the control chamber 12 and generates a closing force which reduces the hydraulic force on the pressure shoulder of the nozzle needle 7 and exceeds the force of the compression spring 10.
  • the nozzle needle 7 closes the way to the injection openings 9 and terminates the injection process.
  • the inlet throttle 15 is now enlarged and shown schematically.
  • the supply line section 24 has a diameter D 1, which corresponds to a multiple of the diameter D 2 of the inlet throttle 15. Typically, the diameter Dl corresponds to 2 to 4 times the diameter D2.
  • the supply line section tapers continuously at 27 in the direction of the inlet throttle 15, wherein a curved wall region is formed.
  • the inflow edge 25 shown by dashed lines is located. This inflow edge is rounded according to the invention as shown at 26.
  • the inlet throttle 15 has a taper following rounding 26 so that the diameter decreases from D2 to D3.
  • the throttle bore 15 is preferably conical or frusto-conical, ie the generatrices are formed by straight lines.
  • the cross section of the throttle bore 15 in each section of the throttle bore 15 is increasingly formed.
  • the cross-section of the throttle bore 15 is therefore designed either decreasing or uniform over the entire length of the throttle bore 15.
  • the cross-sectional taper extends over the entire length of the throttle bore 15, i. from the beginning of the throttle bore 15 directly after the inlet edge rounding to the end of the throttle bore 15 before a possible rounding of the outlet edge.
  • the outlet throttle 20 may be formed in a conventional manner.
  • the outlet throttle may be configured as shown in FIG. 3 on the basis of the inlet throttle 15.

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Abstract

The invention relates to an injection nozzle (1) for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine, comprising an axially displaceable nozzle needle (6), to which, in order to control the opening and closing movement thereof, pressure in a control chamber (12) filled with fuel can be applied in the axial direction, wherein the control chamber (12) is connected to a feed line (24) having an inlet throttle (15) and to a discharge line (23) having an outlet throttle (20), and at least one control valve (16) opening or closing the inlet or discharge channel is provided, with which the pressure in the control chamber (12) is controlled. According to the invention the inlet and/or the discharge throttle (15, 20) comprises a section that extends over at least a part of the length of the throttle (15, 20) and reduces in cross-section in the flow-through direction, and the inflow edge (25) of the inlet and outlet throttle (15, 20) is rounded (26).

Description

Kavitationsoptimierte Drosselbohrungen  Cavitation-optimized throttle bores
Die Erfindung betrifft eine Einspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine umfassend eine axial verschiebliche Düsennadel, welche zur Steuerung ihrer Öffnungs- und Schließbewegung von dem in einem mit Kraftstoff gefüllten Steuerraum herrschenden Druck in axialer Richtung beaufschlagbar ist, wobei der Steuerraum mit einer eine Zulaufdrossel aufweisenden Zuleitung und einer eine Ablaufdros- sei aufweisenden Ableitung in Verbindung steht und wenigstens ein den Zu- oder Ablaufkanal öffnendes oder schließendes Steuerventil vorgesehen ist, mit dem der Druck im Steuerraum gesteuert wird. Derartige auch als Injektoren bezeichnete Vorrichtungen werden häufig für Common-Rail-Systeme zum Einspritzen von Dieselkraftstoffen in den Brennraum von Dieselmotoren verwendet und sind üblicherweise so ausgebildet, dass das Öffnen und Schließen der Einspritzquerschnitte durch eine Düsennadel erfolgt, die mit einem Schaft längsverschieblich in einem Düsenkörper geführt ist. Die Steuerung der Bewegung der Düsennadel wird über ein Magnetventil vorgenommen. Die Düsennadel wird beidseitig mit dem Kraftstoffdruck und durch eine in Schließrichtung wirkende Druckfeder beaufschlagt. An der Düsennadelrückseite d.h. der dem Düsennadelsitz abgewandten Seite der Düsennadel ist ein Steuerraum vorgesehen, in welchem Kraftstoff unter Druck die Düsennadel in Schließrichtung beaufschlagt und damit die Düsennadel auf den Nadelsitz bzw. den Ventilsitz drückt. Das Steuerventil, welches beispielsweise als Magnetventil ausgebildet sein kann, gibt eine vom Steuerraum wegführende Ableitung frei, sodass der Kraftstoffdruck bei Betätigung des Steuerventils im Steuerraum sinkt, worauf die Düsennadel entgegen der Kraft der Feder vom auf der anderen Seite anstehenden Kraftstoffdruck von ihrem Sitz abgehoben wird und auf diese Weise den Durchtritt von Kraftstoff zu den Einspritzöffnungen freigibt. Die Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel wird durch den Unterschied zwischen dem Durchfluss in der Zuleitung zu dem Steuerraum und dem Durchfluss in der Ableitung aus dem Steuerraum bestimmt, wobei sowohl in der Zu- als auch in der Ableitung eine Drossel eingeschaltet ist, welche den maximalen Durchfluss jeweils bestimmt. The invention relates to an injection nozzle for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine comprising an axially displaceable nozzle needle which can be acted upon to control its opening and closing movement of the pressure prevailing in a fuel-filled control chamber pressure in the axial direction, wherein the control chamber with a a Inlet restrictor having supply line and an outlet drainage having derivative is in communication and at least one inlet or outlet channel opening or closing control valve is provided with which the pressure in the control chamber is controlled. Such also referred to as injectors devices are often used for common rail systems for injecting diesel fuel into the combustion chamber of diesel engines and are usually designed so that the opening and closing of the injection cross sections through a nozzle needle which is longitudinally displaceable with a shaft in a nozzle body is guided. The control of the movement of the nozzle needle is carried out via a solenoid valve. The nozzle needle is acted upon on both sides with the fuel pressure and by a pressure spring acting in the closing direction. At the nozzle needle rear side, ie the side of the nozzle needle facing away from the nozzle needle seat, a control chamber is provided, in which fuel under pressure the nozzle needle is acted upon in the closing direction and thus presses the nozzle needle onto the needle seat or the valve seat. The control valve, which may be formed as a solenoid valve, for example, releases a derivative of the control chamber derivative, so that the fuel pressure decreases upon actuation of the control valve in the control chamber, whereupon the nozzle needle is lifted against the force of the spring from pending on the other side fuel pressure from its seat and thus releases the passage of fuel to the injection ports. The opening speed of the nozzle needle is through determines the difference between the flow in the supply line to the control room and the flow in the discharge from the control room, wherein both in the supply and in the discharge, a throttle is turned on, which determines the maximum flow respectively.
Die Düsennadel wird somit durch Druckdifferenzen zwischen dem Steuerraum und dem Hochdruckraum oberhalb des Düsensitzes bewegt. Der Steuerraum ist entweder direkt mit der Düsennadel in Verbindung oder es kann auch ein Stellglied dazwischengeschal- tet werden. Beim Öffnen des Steuerventils wird ein Massenstrom über die Zulaufdrossel (n) vom Rail zum Steuerraum und weiter über die Ablaufdrossel(n) zum geöffneten Steuerventil realisiert. Von dort aus mündet dieser Massenstrom in der Regel in den Leckagekreislauf. Der Druckabfall wird dadurch realisiert, dass durch die Zulaufdrossel ein geringerer Massestrom stattfindet als durch die Ablaufdrossel . Damit fällt der Druck im Steuerraum gegenüber dem Hochdruckraum und die Düsennadel wird von Ihrem Sitz gehoben und die Einspritzung beginnt, sobald ein Kräfteungleichgewicht in Richtung des Öffnens der Nadel herrscht . The nozzle needle is thus moved by pressure differences between the control chamber and the high-pressure chamber above the nozzle seat. The control chamber is either directly connected to the nozzle needle or it can also be an actuator interposed. When opening the control valve, a mass flow is realized via the inlet throttle (s) from the rail to the control chamber and further via the outlet throttle (s) to the open control valve. From there, this mass flow usually flows into the leakage circuit. The pressure drop is realized by a lower mass flow through the inlet throttle than through the outlet throttle. Thus, the pressure in the control room against the high-pressure chamber falls and the nozzle needle is lifted from your seat and the injection begins when there is an imbalance of forces in the direction of opening the needle.
Gestaltet man nun die Massenströme über die Zu- bzw. Ablaufdrosseln so unterschiedlich, dass der Druck im Steuerraum sehr weit abfällt, kann man ein sehr rasches Nadelöffnen realisieren. Es kommt jedoch auf Grund der Druckdifferenz zu Dampf- druckunterschreitungen bereits innerhalb der Länge der Zulaufdrosselbohrung und in weiterer Folge zu Kavitationsschäden innerhalb der Zulaufdrossel . Bei der Ablaufdrossel wird mehr oder weniger gegen den maximal wenige Bar betragenden Leckagedruck abgesteuert. Bei sehr hohen Systemdrücken und damit hohen Steuerraumdrücken kann es hier ebenfalls zu Kavitationsschäden innerhalb der Ablaufdrossel kommen. Diese Schäden verändern wiederum den Massendurchsatz durch die geschädigten Drosseln und damit die Druckverhältnisse im Steuerraum und in weiterer Folge die Öffnungscharakteristik. Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, Kavitationsschäden zu verringern oder sogar ganz zu vermeiden. If the mass flows via the inlet and outlet throttles are designed so differently that the pressure in the control chamber drops very far, a very quick needle opening can be achieved. However, due to the pressure difference to vapor pressure undershoots already within the length of the inlet throttle bore and subsequently to cavitation damage within the inlet throttle. In the outlet throttle is more or less reduced to the maximum of a few bar leakage pressure. At very high system pressures and thus high control chamber pressures, cavitation damage within the outlet throttle can likewise occur here. This damage in turn changes the mass flow rate through the damaged chokes and thus the pressure conditions in the control room and subsequently the opening characteristics. The present invention therefore aims to reduce or even prevent cavitation damage.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Einspritzdüse der eingangs genannten Art erfindungsgemäß im Wesentlichen derart weitergebildet, dass die Zulauf- und/oder die Ablaufdrossel einen sich über wenigstens eine Teillänge der Drossel erstreckenden Abschnitt mit sich in Durchflussrichtung verringerndem Querschnitt aufweist und dass die Einlaufkante der Zulauf- bzw. Ablaufdrossel verrundet ausgebildet ist. Die Erfindung bezieht sich somit auf die Formgebung der Drosselbohrungen. Gegenüber der herkömmlichen Form einer nahezu zylindrischen Drosselbohrung kann diese beispielsweise konisch, d.h. sich in Durchflussrichtung verjüngend, und mit einer Verrundung der Einlauf- kante ausgeführt werden, so dass über die Länge der Drosselbohrung jedenfalls der Dampfdruck nicht unterschritten wird und sich so eine kavitationsfreie Strömung einstellt. Die Verrundung an der Einlaufkante und die Konizität bewirken beide eine Verringerung der Kavitationsneigung und haben dabei eine kom- plementäre Wirkung. Bei größerer Einlaufverrundung kann die Konizität zurückgenommen werden und bei kleinerer Einlaufverrundung wird eine größere Konizität benötigt, um jeweils oberhalb des kritischen Dampfdruckes zu bleiben. Die Strömungsverhältnisse am Einlauf in die Drosselbohrung können hinsichtlich des Kavitationsproblems wie folgt dargestellt werden. Kavitationsgebiete entstehen meist an den Stellen, wo der statische Druck in einem Strömungsfeld minimal, die Geschwindigkeit nach der Bernoulli-Gleichung demnach maximal ist. Diese wird im Bereich des engsten Strömungsquerschnitts erreicht, der sich unmittelbar nach der Einlaufkante zur Drosselbohrung befindet. Neben hohen Geschwindigkeiten führen auch starke Umlenkungen der Strömung zu hohen Druckverlusten. Um Fluidteilchen trotz ihrer Trägheit auf einer gekrümmten Bahn zu halten, ist nämlich ein Druckgradient erforderlich. Somit ist der statische Druck auf der Innenseite der Kurve, d.h. auf der Seite der strömungsführenden Wand, geringer als auf deren Außenseite . To achieve this object, the injection nozzle of the aforementioned type according to the invention substantially further developed such that the inlet and / or the outlet throttle has a extending over at least a partial length of the throttle section with decreasing in the flow direction cross section and that the inlet edge of the inlet or outlet throttle is formed rounded. The invention thus relates to the shape of the throttle bores. Compared with the conventional form of a nearly cylindrical throttle bore, it can be conical, ie tapered in the direction of flow, and with a rounded edge, so that the vapor pressure does not drop below the length of the throttle bore, thus establishing a cavitation-free flow , The rounding at the inlet edge and the conicity both reduce the cavitation tendency and have a complementary effect. With larger inlet rounding, the conicity can be reduced and with smaller inlet rounding a larger conicity is needed to stay above the critical vapor pressure. The flow conditions at the inlet into the throttle bore can be represented as follows with regard to the cavitation problem. Cavitation areas usually arise at the points where the static pressure in a flow field is minimal, the speed according to the Bernoulli equation is therefore maximal. This is achieved in the area of the narrowest flow cross-section, which is located immediately after the inlet edge to the throttle bore. In addition to high speeds and strong deflections of the flow lead to high pressure losses. In fact, to maintain fluid particles in a curved path, despite their inertia, a pressure gradient is required. Thus, the static pressure on the inside of the curve, ie on the Side of the flow-carrying wall, less than on the outside.
Kavitationsgebiete findet man bei den genannten Drosselbohrun- gen daher vorwiegend in der Nähe des Drosselbohrungseinlaufs. Da diese Kavitationsfilme von den Rändern des Strömungsgebiets ausgehen, bildet sich in der Drosselbohrung eine Verengung des durchströmten Querschnitts aus. Weiter stromabwärts legt sich die Strömung wieder an die Wand der Drosselbohrung an und nimmt den kompletten zur Verfügung stehenden Querschnitt ein. Der statische Druck steigt wieder auf das Niveau des Gegendrucks und die Strömungsgeschwindigkeit sinkt entsprechend. Bei ausreichend starker Unterschreitung des kritischen Drucks können die Kavitationsfilme jedoch auch den Austritt der Drosselboh- rung erreichen. Bei der erfindungsgemäß erreichbaren kavitationsfreien Durchströmung der Drosselbohrung kann sich durch Ablösung im Einlaufbereich ebenfalls eine leichte Eischnürung des Strömungsquerschnitts ergeben. Dabei ist der Druckverlust jedoch nicht groß genug, um den kritischen Wert zu unterschrei- ten. Cavitation areas are therefore found mainly in the vicinity of the throttle bore inlet in the aforementioned throttle bores. Since these cavitation films emanate from the edges of the flow area, a narrowing of the cross-section through which the gas flows flows through in the throttle bore. Further downstream, the flow again abuts against the wall of the throttle bore and occupies the entire available cross-section. The static pressure rises again to the level of the back pressure and the flow velocity drops accordingly. However, if the critical pressure falls short enough, the cavitation films can also reach the outlet of the throttle bore. In the cavitation-free flow through the throttle bore which can be achieved according to the invention, a slight intermeshing of the flow cross-section can likewise result from detachment in the inlet region. However, the pressure loss is not large enough to be below the critical value.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass sich der Querschnitt der Zulauf- und/oder der Ablaufdrossel in Durchflussrichtung stetig verringert. Dies hat besonders günstige Strömungsverhältnisse zur Folge. It is preferably provided that the cross section of the inlet and / or the outlet throttle in the flow direction is steadily reduced. This results in particularly favorable flow conditions.
Mit Vorteil ist die Querschnittsverringerung lediglich in einem an die verrundete Einlaufkante unmittelbar anschließenden Teilabschnitt der Zulauf- und/oder Ablaufdrossel vorgesehen. Advantageously, the cross-sectional reduction is provided only in a part of the inflow and / or outlet throttle immediately adjacent to the rounded inlet edge.
Bevorzugt weist die Verrundung der Einlaufkante einen Krümmungsradius von 50μπι bis ΙΟΟμπι auf. Preferably, the rounding of the inlet edge has a radius of curvature of 50μπι to ΙΟΟμπι on.
Bevorzugt beträgt die Konizität des mit sich verringerndem Querschnitt ausgebildeten Abschnitts der Zulauf- bzw. Ablaufdrossel ΙΟμπι bis 30μπι. Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 und Fig. 2 den grundsätzlichen Aufbau eines Injektors für ein Common-Rail-Einspritzsystem von großen Dieselmotoren und Fig. 3 eine Detailansicht der Zu- oder Ableitung mit Drossel. Preferably, the taper of the decreasing cross-section formed portion of the inlet or outlet throttle ΙΟμπι to 30μπι. The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment schematically illustrated in the drawing. 1 and 2 show the basic structure of an injector for a common-rail injection system of large diesel engines, and FIG. 3 shows a detailed view of the supply or discharge with throttle.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Injektor 1 umfassend einen Injektorkörper 2, einen Ventilkörper 3, eine Zwischenplatte 4 und eine Injektordüse 5, welche durch eine Düsenspannmutter 6 zusammengehalten werden. Die Injektordüse 5 umfasst eine Düsennadel 7, welche im Düsenkörper der Injektordüse 5 längsverschieb- lich geführt ist und mehrere Freiflächen aufweist, durch welche aus dem Düsenvorraum 8 Kraftstoff zur Nadelspitze strömen kann. Bei der Öffnungsbewegung der Düsennadel 7 wird der Kraftstoff über mehrere Einspritzöffnungen 9 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. 1 and 2 show an injector 1 comprising an injector body 2, a valve body 3, an intermediate plate 4 and an injector nozzle 5, which are held together by a nozzle retaining nut 6. The injector nozzle 5 comprises a nozzle needle 7 which is longitudinally displaceably guided in the nozzle body of the injector nozzle 5 and has a plurality of free surfaces through which fuel can flow from the nozzle front chamber 8 to the needle tip. During the opening movement of the nozzle needle 7, the fuel is injected via a plurality of injection openings 9 into the combustion chamber of the internal combustion engine.
An der Düsennadel 7 befindet sich ein Bund, an welchem sich eine Druckfeder 10 abstützt, die mit ihrem oberen Ende eine Steuerhülse 11 gegen die Unterseite der Zwischenplatte 4 drückt. Die Steuerhülse 11, die obere Stirnfläche der Düsennadel 7 und die Unterseite der Zwischenplatte 4 begrenzen einen Steuerraum 12. Der im Steuerraum 12 herrschende Druck ist für die Steuerung der Bewegung der Düsennadel maßgeblich. Über die Kraftstoffzulaufbohrung 13 wird der Kraftstoffdruck einerseits im Düsenvorraum 8 wirksam, wo er über die Druckschulter der Düsennadel 7 eine Kraft in Öffnungsrichtung der Düsennadel 7 ausübt. Anderseits wirkt er über den Zulaufkanal 14 und die eine Zulaufdrossel 15 aufweisende Zuleitung 24 im Steuerraum 12 und hält, unterstützt von der Kraft der Druckfeder 10, die Düsennadel 7 in ihrer Schließstellung. At the nozzle needle 7 is a collar on which a compression spring 10 is supported, which presses with its upper end a control sleeve 11 against the underside of the intermediate plate 4. The control sleeve 11, the upper end face of the nozzle needle 7 and the underside of the intermediate plate 4 define a control chamber 12. The pressure prevailing in the control chamber 12 pressure is decisive for the control of the movement of the nozzle needle. About the fuel inlet bore 13, the fuel pressure on the one hand in the nozzle front chamber 8 is effective where it exerts a force in the opening direction of the nozzle needle 7 via the pressure shoulder of the nozzle needle 7. On the other hand, it acts via the inlet channel 14 and an inlet throttle 15 having supply line 24 in the control chamber 12 and holds, supported by the force of the compression spring 10, the nozzle needle 7 in its closed position.
Mit dem Ansteuern des Elektromagneten 16 wird der Magnetanker 17 samt der mit ihm verbundenen Ventilnadel 18 angehoben und der Ventilsitz 19 des Steuerventils geöffnet. Der Kraftstoff aus dem Steuerraum 12 strömt durch die eine Ablaufdrossel 20 aufweisende Ableitung 23 und den offenen Ventilsitz 19 in den drucklosen Ablaufkanal 21, was mit dem Absinken der hydraulischen Kraft auf die obere Stirnfläche der Düsennadel 7 zum Öffnen der Düsennadel 7 führt. Der Kraftstoff gelangt nun durch die Einspritzöffnungen 9 in den Brennraum des nicht dargestellten Motors. Im geöffneten Zustand der Injektordüse 5 fließt gleichzeitig Hochdruckkraftstoff durch die Zulaufdrossel 15 in den Steuerraum 12 zu und über die Ablaufdrossel 20 eine etwas größere Menge ab. Dabei wird die sogenannte Steuermenge druck- los in den Ablaufkanal 21 abgeführt, also zusätzlich zur Einspritzmenge aus dem Rail entnommen. Die Öffnungsgeschwindigkeit der Düsennadel 7 wird durch den Durchflussunterschied zwischen Zu- und Ablaufdrossel 15 und 20 bestimmt. Bei Beendigung der Ansteuerung des Elektromagneten 16 wird der Magnetanker 17 durch die Kraft der Druckfeder 22 nach unten gedrückt und die Ventilnadel 18 verschließt über den Ventilsitz 19 den Ablaufweg des Kraftstoffs durch die Ablaufdrossel 20. Über die Zulaufdrossel 15 wird im Steuerraum 12 wieder der Kraftstoffdruck aufgebaut und eine Schließkraft erzeugt, welche die hydraulische Kraft auf die Druckschulter der Düsennadel 7 vermindert und die Kraft der Druckfeder 10 übersteigt. Die Düsennadel 7 verschließt den Weg zu den Einspritzöffnungen 9 und beendet den Einspritzvorgang. With the activation of the electromagnet 16, the magnet armature 17 together with the valve needle 18 connected to it is raised and the valve seat 19 of the control valve is opened. The fuel from the control chamber 12 flows through the one flow restrictor 20th having discharge line 23 and the open valve seat 19 in the non-pressurized drain passage 21, which leads to the lowering of the hydraulic force on the upper end face of the nozzle needle 7 for opening the nozzle needle 7. The fuel now passes through the injection openings 9 in the combustion chamber of the engine, not shown. In the opened state of the injector nozzle 5, high-pressure fuel simultaneously flows through the inlet throttle 15 into the control chamber 12 and, via the outlet throttle 20, discharges a slightly greater amount. In this case, the so-called control amount is discharged without pressure into the discharge channel 21, that is, it is removed from the rail in addition to the injection quantity. The opening speed of the nozzle needle 7 is determined by the flow difference between the inlet and outlet throttle 15 and 20. Upon completion of the actuation of the electromagnet 16, the magnet armature 17 is pressed by the force of the compression spring 22 down and the valve needle 18 closes via the valve seat 19, the drainage path of the fuel through the outlet throttle 20. About the inlet throttle 15, the fuel pressure is rebuilt in the control chamber 12 and generates a closing force which reduces the hydraulic force on the pressure shoulder of the nozzle needle 7 and exceeds the force of the compression spring 10. The nozzle needle 7 closes the way to the injection openings 9 and terminates the injection process.
In Fig. 3 ist nun die Zulaufdrossel 15 vergrößert und schematisch dargestellt. Der Zuleitungsabschnitt 24 weist einen Durchmesser Dl auf, der einem Vielfachen des Durchmessers D2 der Zulaufdrossel 15 entspricht. Typischerweise entspricht der Durchmesser Dl dem 2- bis 4-fachen des Durchmessers D2. Der Zuleitungsabschnitt verjüngt sich bei 27 in Richtung zur Zulaufdrossel 15 kontinuierlich, wobei ein gekrümmter Wandbereich ausgebildet wird. Am Übergang des Zuleitungsabschnittes 24 zur Zulaufdrossel 15 befindet sich die strichliert dargestellte Zulaufkante 25. Diese Zulaufkante ist wie bei 26 dargestellt erfindungsgemäß verrundet ausgebildet. Die Zulaufdrossel 15 weist im Anschluss an die Verrundung 26 eine Verjüngung auf, sodass sich der Durchmesser von D2 auf D3 verringert. Die Drosselbohrung 15 verläuft bevorzugt konisch bzw. kegelstumpfförmig, d.h. die Erzeugenden werden von Geraden gebildet. In Fig. 3, the inlet throttle 15 is now enlarged and shown schematically. The supply line section 24 has a diameter D 1, which corresponds to a multiple of the diameter D 2 of the inlet throttle 15. Typically, the diameter Dl corresponds to 2 to 4 times the diameter D2. The supply line section tapers continuously at 27 in the direction of the inlet throttle 15, wherein a curved wall region is formed. At the transition of the supply line section 24 to the inlet throttle 15, the inflow edge 25 shown by dashed lines is located. This inflow edge is rounded according to the invention as shown at 26. The inlet throttle 15 has a taper following rounding 26 so that the diameter decreases from D2 to D3. The throttle bore 15 is preferably conical or frusto-conical, ie the generatrices are formed by straight lines.
Bevorzugt ist der Querschnitt der Drosselbohrung 15 in keinem Abschnitt der Drosselbohrung 15 zunehmend ausgebildet. Der Querschnitt der Drosselbohrung 15 ist über die gesamte Länge der Drosselbohrung 15 daher entweder abnehmend oder gleichblei- bend ausgebildet. Preferably, the cross section of the throttle bore 15 in each section of the throttle bore 15 is increasingly formed. The cross-section of the throttle bore 15 is therefore designed either decreasing or uniform over the entire length of the throttle bore 15.
Bevorzugt erstreckt sich die Querschnittsverjüngung über die gesamte Länge der Drosselbohrung 15, d.h. vom Anfang der Drosselbohrung 15 direkt nach der Einlaufkantenverrundung bis zum Ende der Drosselbohrung 15 vor einer allfälligen Verrundung der Auslaufkante . Preferably, the cross-sectional taper extends over the entire length of the throttle bore 15, i. from the beginning of the throttle bore 15 directly after the inlet edge rounding to the end of the throttle bore 15 before a possible rounding of the outlet edge.
Die Ablaufdrossel 20 kann in herkömmlicher Weise ausgebildet sein. Alternativ kann die Ablaufdrossel so ausgebildet sein wie dies in Fig. 3 anhand der Zulaufdrossel 15 gezeigt wurde. The outlet throttle 20 may be formed in a conventional manner. Alternatively, the outlet throttle may be configured as shown in FIG. 3 on the basis of the inlet throttle 15.

Claims

Patentansprüche : Claims:
1. Einspritzdüse zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine umfassend eine axial verschiebli- che Düsennadel (6), welche zur Steuerung ihrer Öffnungs- und Schließbewegung von dem in einem mit Kraftstoff gefüllten Steuerraum (12) herrschenden Druck in axialer Richtung beaufschlagbar ist, wobei der Steuerraum (12) mit einer eine Zulaufdrossel (15) aufweisenden Zuleitung (24) und einer eine Ablaufdrossel (20) aufweisenden Ableitung (23) in Verbindung steht und wenigstens ein den Zu- oder Ablaufkanal öffnendes oder schließendes Steuerventil (16) vorgesehen ist, mit dem der Druck im Steuerraum (12) gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zulauf- und/oder die Ablaufdrossel (15,20) einen sich über wenigstens eine Teillänge der Drossel (15,20) erstreckenden Abschnitt mit sich in Durchflussrichtung verringerndem Querschnitt aufweist und dass die Einlaufkante (25) der Zulauf- bzw. Ablaufdrossel (15,20) verrundet (26) ausgebildet ist. 1. Injection nozzle for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine comprising an axially displaceable nozzle needle (6) which can be acted upon to control its opening and closing movement by the pressure prevailing in a fuel-filled control chamber (12) in the axial direction, wherein the control chamber (12) with a inlet throttle (15) having a supply line (24) and an outlet throttle (20) having discharge (23) is in communication and at least one inlet or outlet channel opening or closing control valve (16) is provided , with which the pressure in the control chamber (12) is controlled, characterized in that the inlet and / or the outlet throttle (15,20) extending over at least a partial length of the throttle (15,20) extending portion in the direction of flow decreasing Has cross-section and that the inlet edge (25) of the inlet or outlet throttle (15,20) rounded (26) is formed.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt der Zulauf- und/oder der Ablaufdrossel (15,20) in Durchflussrichtung stetig verringert. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the cross section of the inlet and / or the outlet throttle (15,20) steadily decreases in the flow direction.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass die Querschnittsverringerung lediglich in einem an die verrundete Einlaufkante (26) unmittelbar anschließenden Teilabschnitt der Zulauf- und/oder Ablaufdrossel (15,20) vorgesehen ist. 3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized marked, that the cross-sectional reduction is provided only in one of the rounded inflow edge (26) immediately adjoining section of the inlet and / or outlet throttle (15,20).
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verrundung (26) der Einlaufkante einen Krümmungsradius von 20μπι bis 200μπι aufweist. 4. Apparatus according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the rounding (26) of the inlet edge has a radius of curvature of 20μπι to 200μπι.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Konizität des mit sich verringerndem Querschnitt ausgebildeten Abschnitts der Zulauf- bzw. Ablaufdrossel 5μπι bis 120μπ\ beträgt. 5. Device according to one of claims 1 to 4, character- ized in that the conicity of the formed with decreasing cross-section portion of the inlet or outlet throttle 5μπι to 120μπ \ is.
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