EP2924275A1 - Injector with increased flow cross section - Google Patents

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EP2924275A1
EP2924275A1 EP14193440.6A EP14193440A EP2924275A1 EP 2924275 A1 EP2924275 A1 EP 2924275A1 EP 14193440 A EP14193440 A EP 14193440A EP 2924275 A1 EP2924275 A1 EP 2924275A1
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    • F02M61/10—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type
    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies

Definitions

  • the fuel guide can be done within the nozzle, for example, through a drill hole in a pierced needle.
  • the fuel can also be guided by a guide mounted above a flow cross-section, which guide is predetermined according to a given injector concept.
  • a laterally flattened needle for example, as a tri-fold or To lead Dahlach within a nozzle.
  • the guide diameter or the diameter of a recess within the nozzle have been increased so far to obtain larger flow areas or flow cross sections and thus to allow larger fuel flows with lower pressure losses.
  • the object of the invention is therefore to provide an injector with less seat wear and improved flow behavior. This should be achieved without increased external dimensions of the injector.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor mit Düse und Nadel, wobei die Düse eine Aussparung umfasst, in der die Nadel verschieblich gelagert ist, wobei zwischen Düse und Nadel wenigstens ein Strömungskanal vorgesehen ist, wobei der Strömungskanal von wenigstens zwei Begrenzungswänden begrenzt ist, und wobei beide Begrenzungswände nichtplanar sind. Die Erfindung betrifft ferner eine Verbrennungskraftmaschine mit entsprechendem Injektor.The present invention relates to an injector with nozzle and needle, wherein the nozzle comprises a recess in which the needle is slidably mounted, wherein between the nozzle and needle at least one flow channel is provided, wherein the flow channel of at least two boundary walls is limited, and both Boundary walls are nonplanar. The invention further relates to an internal combustion engine with a corresponding injector.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Injektor mit erhöhtem Strömungsquerschnitt sowie eine Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem entsprechenden Injektor.The present invention relates to an injector with an increased flow cross section and to an internal combustion engine having at least one corresponding injector.

Injektoren werden beispielsweise bei Verbrennungskraftmaschinen dafür genutzt, Brennstoffe in Brennkammern einzuspritzen. In einer üblichen Bauweise ist dabei eine Nadel in einer Düse verschieblich gelagert. Wenigstens eine Düsenöffnung der Düse kann dabei von der Nadel bzw. von einem Teil der Nadel in einem geschlossenen Zustand des Injektors verschlossen werden. In einem anderen Zustand kann die Nadel die wenigstens eine Düsenöffnung der Düse für einen Kraftstofffluss freigeben.Injectors are used, for example, in internal combustion engines to inject fuel into combustion chambers. In a conventional construction, a needle is displaceably mounted in a nozzle. At least one nozzle opening of the nozzle can be closed by the needle or by a part of the needle in a closed state of the injector. In another condition, the needle may release the at least one nozzle orifice of the nozzle for fuel flow.

Die Kraftstoffführung kann dabei innerhalb der Düse beispielsweise durch eine Bohröffnung in einer durchbohrten Nadel erfolgen. Der Kraftstoff kann aber auch durch eine oberhalb eines Strömungsquerschnitts gelagerte Führung geführt werden, welche entsprechend eines gegebenen Injektorkonzepts vorgegeben ist. Gängig ist es ebenfalls, eine seitlich abgeflachte Nadel beispielsweise als Dreiflach oder Vielflach innerhalb einer Düse zu führen. Bei dieser Lösung werden bisher beispielsweise die Führungsdurchmesser bzw. der Durchmesser einer Aussparung innerhalb der Düse vergrößert, um größere Strömungsflächen bzw. Strömungsquerschnitte zu erhalten und damit größere Kraftstoffdurchflüsse mit geringeren Druckverlusten zu ermöglichen.The fuel guide can be done within the nozzle, for example, through a drill hole in a pierced needle. However, the fuel can also be guided by a guide mounted above a flow cross-section, which guide is predetermined according to a given injector concept. It is also common, a laterally flattened needle, for example, as a tri-fold or To lead Vielflach within a nozzle. In this solution, for example, the guide diameter or the diameter of a recess within the nozzle have been increased so far to obtain larger flow areas or flow cross sections and thus to allow larger fuel flows with lower pressure losses.

Dabei ergibt sich das Problem, dass die Außenabmessungen bzw. Abmessungen des gesamten Bauteils nachteilig vergrößert werden. Zusätzlich kann sich ein erhöhter Sitzverschleiß des Injektors ergeben. Dieser Verschleiß ist maßgeblich bedingt durch eine relativ hohe Aufprallenergie der Düsennadel auf die Düse. Die Schließgeschwindigkeit der Nadel bzw. des Injektors darf allerding aus technischen Gründen nicht verringert werden.This results in the problem that the outer dimensions or dimensions of the entire component are disadvantageously increased. In addition, increased seat wear of the injector may result. This wear is largely due to a relatively high impact energy of the nozzle needle on the nozzle. The closing speed of the needle or the injector may not be reduced for technical reasons.

Aufgabe der Erfindung ist daher, einen Injektor mit geringerem Sitzverschleiß und verbessertem Strömungsverhalten bereitzustellen. Dies soll ohne vergrößerte Außenabmessungen des Injektors erreicht werden.The object of the invention is therefore to provide an injector with less seat wear and improved flow behavior. This should be achieved without increased external dimensions of the injector.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Injektor mit Düse und Nadel und den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wonach die Düse eine Aussparung umfasst, in der die Nadel verschieblich gelagert ist, wobei zwischen Düse und Nadel wenigstens ein Strömungskanal vorgesehen ist, wobei der Strömungskanal von wenigstens zwei Begrenzungswänden begrenzt ist, und wobei beide Begrenzungswände nichtplanar sind.This object is achieved by an injector with nozzle and needle and the features of claim 1, wherein the nozzle comprises a recess in which the needle is slidably mounted, wherein between the nozzle and needle at least one flow channel is provided, wherein the flow channel of at least two boundary walls is limited, and wherein both boundary walls are nonplanar.

Durch das nichtplanare Ausführen beider Begrenzungswände, wird, wie den Figuren zu entnehmen ist, der Strömungsquerschnitt zwischen Düsennadel bzw. Nadel und Düse vergrößert. Dabei ist eine Begrenzungswand eine Seitenfläche der Nadel und eine andere Begrenzungswand ist Teil der Innenwand der Aussparung. Dadurch wird der Druckverlust zwischen einem Kraftstoffspeicher bzw. einer Kraftstoffpumpe und dem Nadelsitz bzw. der Düsenöffnung minimiert. Gleichzeitig ist es möglich, durch entsprechende Materialabnahme an der Nadel die erste Begrenzungswand so auszugestalten, dass möglichst viel Material von der Nadel entfernt wird und diese damit möglichst leicht ist. Dies bewirkt ein vorteilhaftes Verhalten des Injektors hinsichtlich des Sitzverschleißes.Due to the non-planar execution of both boundary walls, as can be seen from the figures, the flow cross-section between the nozzle needle or needle and nozzle is increased. In this case, a boundary wall is a side surface of the needle and another boundary wall is part of the inner wall of the recess. Thereby, the pressure loss between a fuel reservoir and a fuel pump and the needle seat or the nozzle opening is minimized. At the same time it is possible to design by appropriate removal of material on the needle, the first boundary wall so that as much material removed from the needle and this is as easy as possible. This causes an advantageous behavior of the injector in terms of seat wear.

Dabei ist es möglich, dass mehr als ein Strömungskanal zwischen Düse und Nadel vorgesehen ist. In einer Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass genau drei Strömungskanäle zwischen Düse und Nadel vorgesehen sind.It is possible that more than one flow channel between the nozzle and needle is provided. In one embodiment it can be provided that exactly three flow channels are provided between nozzle and needle.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist denkbar, dass die erste nichtplanare Begrenzungswand des wenigstens einen Strömungskanals Teil der Nadel ist, und/oder dass die zweite nichtplanare Begrenzungswand des wenigstens einen Strömungskanals Teil der Innenwand der Aussparung ist.In an advantageous development, it is conceivable that the first non-planar boundary wall of the at least one flow channel is part of the needle, and / or that the second non-planar boundary wall of the at least one flow channel is part of the inner wall of the recess.

Der wenigstens eine Strömungskanal verläuft somit zwischen den beiden nichtplanare Begrenzungswänden. Die nichtplanare Ausführung insbesondere der ersten Begrenzungswand vergrößert dabei insbesondere im Vergleich mit einer planar ausgeführten ersten Begrenzungswand den Strömungsquerschnitt des Strömungskanals.The at least one flow channel thus extends between the two non-planar boundary walls. The non-planar design in particular of the first boundary wall increases the flow cross-section of the flow channel, in particular in comparison with a planar first boundary wall.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Aussparung zylinderförmig ist.In a further preferred embodiment, it is conceivable that the recess is cylindrical.

Durch das zylinderförmige Ausführen der Aussparung kann diese besonders einfach hergestellt werden. Auch die entsprechend passend in der Aussparung der Düse geführte Nadel kann entsprechend einfach hergestellt werden.By the cylindrical execution of the recess, this can be made very easy. The appropriately guided in the recess of the nozzle needle can be made correspondingly simple.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Begrenzungswände konkav geformt sind. Die entsprechende konkave Ausführung beider Begrenzungswände bedeutet ebenfalls eine Vereinfachung in der Herstellung, insbesondere der ersten Begrenzungswand. In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass wenigstens ein Querschnitt der ersten Begrenzungswand im Wesentlichen kreisbogenförmig ist. Besonders bevorzugt ist dabei, dass die Kreisbogenform des Querschnitts der ersten Begrenzungswand über deren gesamte oder nahezu gesamte Länge im Wesentlichen gleich ist. Hierdurch ist es möglich, das Herstellungsverfahren der ersten Begrenzungswand weiter zu vereinfachen.In a further preferred embodiment, it is conceivable that the boundary walls are concave. The corresponding concave design of both boundary walls also means a simplification in the production, in particular the first boundary wall. In a further preferred embodiment, it is conceivable that at least one cross section of the first boundary wall is essentially circular arc-shaped. It is particularly preferred that the circular arc shape of the cross section of the first boundary wall on the total or nearly entire length is substantially the same. This makes it possible to further simplify the manufacturing process of the first boundary wall.

In einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist denkbar, dass die Form des wenigstens einen Strömungskanals der Form von zwei an ihren Flachabschnitten bündig zusammengesetzten Zylinderabschnitten entspricht.In a further preferred embodiment, it is conceivable that the shape of the at least one flow channel corresponds to the shape of two cylinder sections which are flush-mounted on their flat sections.

Die vorliegende Erfindung richtet sich ferner auf eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere auf einen Dieselmotor, mit wenigstens einem Injektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7.The present invention is further directed to an internal combustion engine, in particular to a diesel engine, with at least one injector according to one of claims 1 to 7.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nun anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:Further details and advantages of the invention will now be described with reference to exemplary embodiments illustrated in the drawings. Show it:

Figuren

1a und 1 b:
Draufsicht und Seitenansicht eines Injektors nach dem Stand der Technik; und
Figuren 2a und 2b:
Draufsicht und Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Injektors.
characters
1a and 1b:
Top view and side view of a prior art injector; and
FIGS. 2a and 2b:
Top view and side view of an injector according to the invention.

Figuren 1a und 1b zeigen einen Injektor 1 nach dem Stand der Technik. Zu erkennen sind dabei einer in der Düse 2 geführte Nadel 3. Die Nadel 3 ist dabei in einer Aussparung 21 der Düse 2 verschieblich gelagert. Zwischen Düse 2 und Nadel 3 sind im Beispiel nach den Figuren 1a und 1b je drei Strömungskanäle 4 gezeigt. Die Strömungskanäle 4 nach dem Stand der Technik erstrecken sich dabei zwischen der zylinderförmigen Innenfläche der Düse 2 und planaren Abschnitten der Nadel 3. FIGS. 1a and 1b show an injector 1 according to the prior art. In this case, a needle 3 guided in the nozzle 2 can be seen. The needle 3 is displaceably mounted in a recess 21 of the nozzle 2. Between nozzle 2 and needle 3 are in the example of the FIGS. 1a and 1b three flow channels 4 shown. The flow channels 4 according to the prior art extend between the cylindrical inner surface of the nozzle 2 and planar portions of the needle. 3

In den Figuren 2a und 2b ist zu erkennen, dass im gezeigten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel drei Strömungskanäle 4 von je zwei nichtplanaren Begrenzungswänden 41, 42 begrenzt werden. Die zweiten Begrenzungswände 42 werden von Innenwand 22 der Aussparung 21 gebildet, die ersten Begrenzungswände 42 werden von Außenflächen der Nadel 3 gebildet.In the FIGS. 2a and 2b It can be seen that in the illustrated embodiment of the invention, three flow channels 4 of two non-planar boundary walls 41, 42 are limited. The second boundary walls 42 become formed by the inner wall 22 of the recess 21, the first boundary walls 42 are formed by outer surfaces of the needle 3.

Am Außenumfang der Nadel 3 sind jeweils drei Führungsflächen 5 gezeigt, über die die Nadel 3 innerhalb der Düse 2 geführt ist. Durch die konkave Ausführung insbesondere der ersten Begrenzungswände 41 wird die Führungsfläche 5 zwischen den Bauteilen Düse 2 und Nadel 3 aus Verschleiß- und Funktionsgründen nicht verringert, während gleichzeitig die Masse der Nadel 3 minimiert und der Strömungsquerschnitt, der sich aus den Querschnitten der Strömungskanäle 4 zusammensetzt, maximiert werden. Diese Lösung führt zu keinen oder nahezu keinen Mehrkosten bei der Herstellung der Bauteile.On the outer circumference of the needle 3 three guide surfaces 5 are shown, over which the needle 3 is guided within the nozzle 2. Due to the concave design in particular of the first boundary walls 41, the guide surface 5 between the components nozzle 2 and needle 3 is not reduced for wear and functional reasons, while minimizing the mass of the needle 3 and the flow cross-section, which is composed of the cross sections of the flow channels 4 to be maximized. This solution leads to no or almost no additional costs in the manufacture of the components.

Durch die nichtplanare Ausführung der Begrenzungswände 41, 42 wird eine größere Strömungsfläche für den Kraftstofffluss bereitgestellt, was zu weniger Druckverlust zwischen einem nicht gezeigten Speicher bzw. einer Kraftstoffpumpe und dem Düsensitz führt. Die Gesamtfläche der Führungsflächen 5 kann dabei unvermindert bestehen bleiben. Der Einfluss auf die Fertigung ist gering. Es muss lediglich eine Schleifscheibe, welche den geforderten Radius der ersten Begrenzungswände 41 darstellt, verwendet und ein neuer Verfahrweg der entsprechenden Herstellungsmaschine eingestellt werden.Due to the non-planar design of the boundary walls 41, 42 a larger flow area for the fuel flow is provided, resulting in less pressure loss between a memory, not shown, and a fuel pump and the nozzle seat. The total area of the guide surfaces 5 can remain unabated. The influence on the production is low. It only needs a grinding wheel, which represents the required radius of the first boundary walls 41, used and set a new travel of the corresponding manufacturing machine.

Claims (8)

Injektor (1) mit Düse (2) und Nadel (3), wobei die Düse (2) eine Aussparung (21) umfasst, in der die Nadel (3) verschieblich gelagert ist, und wobei zwischen Düse (2) und Nadel (3) wenigstens ein Strömungskanal (4) vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Strömungskanal (4) von wenigstens zwei Begrenzungswänden (41, 42) begrenzt ist, wobei beide Begrenzungswände (41, 42) nichtplanar sind.Injector (1) with nozzle (2) and needle (3), wherein the nozzle (2) comprises a recess (21) in which the needle (3) is displaceably mounted, and between nozzle (2) and needle (3 ) at least one flow channel (4) is provided,
characterized in that
the flow channel (4) is delimited by at least two boundary walls (41, 42), both boundary walls (41, 42) being nonplanar. Injektor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste nichtplanare Begrenzungswand (41) des wenigstens einen Strömungskanals (4) Teil der Nadel (3) ist, und/oder dass die zweite nichtplanare Begrenzungswand (42) des wenigstens einen Strömungskanals (4) Teil der Innenwand (22) der Aussparung (21) ist.Injector (1) according to claim 1, characterized in that the first non-planar boundary wall (41) of the at least one flow channel (4) is part of the needle (3), and / or that the second non-planar boundary wall (42) of the at least one flow channel (4) is part of the inner wall (22) of the recess (21). Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (21) zylinderförmig ist.Injector (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the recess (21) is cylindrical. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Begrenzungswände (41, 42) konkav geformt sind.Injector (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the boundary walls (41, 42) are concave-shaped. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Querschnitt der ersten Begrenzungswand (41) im Wesentlichen kreisbogenförmig ist.Injector (1) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one cross section of the first boundary wall (41) is substantially circular arc-shaped. Injektor (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreisbogenform des Querschnitts der ersten Begrenzungswand (41) über deren gesamte oder nahezu gesamte Länge im Wesentlichen gleich ist.Injector (1) according to claim 5, characterized in that the circular arc shape of the cross section of the first boundary wall (41) over the entire or almost entire length is substantially equal. Injektor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form des wenigstens einen Strömungskanals (4) der Form von zwei an ihren Flachabschnitten bündig zusammengesetzten Zylinderabschnitten entspricht.Injector (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the shape of the at least one flow channel (4) corresponds to the shape of two cylinder sections flush with their flat sections. Verbrennungskraftmaschine, insbesondere Dieselmotor, mit wenigstens einem Injektor (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7.Internal combustion engine, in particular a diesel engine, with at least one injector (1) according to one of Claims 1 to 7.
EP14193440.6A 2014-03-25 2014-11-17 Injector with increased flow cross section Withdrawn EP2924275A1 (en)

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