EP3080435A1 - Nozzle head and fluid injection valve - Google Patents

Nozzle head and fluid injection valve

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EP3080435A1
EP3080435A1 EP14814794.5A EP14814794A EP3080435A1 EP 3080435 A1 EP3080435 A1 EP 3080435A1 EP 14814794 A EP14814794 A EP 14814794A EP 3080435 A1 EP3080435 A1 EP 3080435A1
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EP
European Patent Office
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channel
nozzle
fuel
nozzle hole
nozzle head
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EP14814794.5A
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German (de)
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EP3080435B1 (en
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Harry SCHÜLE
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Vitesco Technologies GmbH
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Continental Automotive GmbH
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Publication date
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Publication of EP3080435B1 publication Critical patent/EP3080435B1/en
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    • 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
    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1853—Orifice plates
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M2200/00—Details of fuel-injection apparatus, not otherwise provided for
    • F02M2200/06—Fuel-injection apparatus having means for preventing coking, e.g. of fuel injector discharge orifices or valve needles

Definitions

  • Nozzle head and fluid injection valve The invention relates to a nozzle head and a
  • Fluid injection valve in particular a fuel injection valve.
  • Fuel injection valves are known with a nozzle head for atomizing a fluid. Usually, such
  • Fuel injection valves used for atomizing fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine are used for atomizing fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • Dir ⁇ injection of the fuel into the combustion chamber at a as Ot tomotor trained internal combustion engine the fuel, among other things, with the aid of the nozzle head, very finely atomize to produce a complete combustion as possible in A gasoline engine requires a fine mixture of air present in the combustion chamber and the injected fuel.
  • Another advantage of direct injection is an improvement in the elasticity of the internal combustion engine with regard to its response in dynamic operation, since the fuel passes much faster into the combustion chamber than in the intake manifold, in which the fuel together with the combustion air flowing through a gas inlet valve combustion air into the combustion chamber arrives.
  • the problem is that the required homogeneous mixture must be prepared within a short period of time to achieve the stated advantages of direct injection. Because the fuel is quickly introduced into the combustion chamber, evaporation and mixing of the fuel with the combustion air have little time available.
  • Fuel injection valve and its jet preparation to a special role The fuel is to be introduced into the cylinder with the help of a particularly fine atomization, i. a droplet size of the fuel should be made as small as possible to allow rapid processing - i. in a very short period of time a homogeneous mixture - can be achieved.
  • the fuel should not get to the cylinder walls of the combustion chamber, since there is the possibility of a so-called oil dilution.
  • the oil dilution since it causes a change in a lubricant composition, can cause severe damage to the engine due to insufficient
  • Viscosity behavior of the diluted lubricating oil A piston ⁇ ground and / or gas inlet valves should not be wetted by the fuel, as it can not adequately evaporate from there, the fuel.
  • Another problem is deposition of the fuel at the fuel injection valve. After several hours of operation of the internal combustion engine, the fuel injection valve has a solid and sooty deposit layer. In this deposition layer fuel can accumulate subsequent injection cycles. In later combustion cycles, this fuel may escape as fuel vapor and result in undesirable soot combustion. This leads to an unfavorably large, possibly impermissible number of soot particles in the exhaust gas of the internal combustion engine.
  • a nozzle head for a reduced deposit or deposit free power ⁇ injection valve It is an object of the present invention to provide a nozzle head for a reduced deposit or deposit free power ⁇ injection valve. This object is achieved by a nozzle head according to claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the subclaims. In one aspect, a nozzle head for a
  • the nozzle head is seen before ⁇ to atomize the fluid.
  • the fluid is preferably a fuel for an internal combustion ⁇ machine, in particular gasoline.
  • the nozzle head has a longitudinal axis.
  • a flow-through valve body is specified for a fluid injection valve.
  • a supply device for supplying the fluid is formed.
  • a remote from the first end second end of the valve body of the nozzle head for atomizing the fluid is arranged.
  • the nozzle head and the valve body have a common longitudinal axis.
  • the Nozzle head may be formed integrally with a main body of the valve body.
  • the nozzle head may be a separate workpiece which is fixed to the main body of the valve body.
  • a fluid injection valve - in particular a fuel injection valve - is specified with the nozzle head or with the valve body.
  • the fuel injection valve is in particular provided to inject fuel directly into a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the nozzle head has a nozzle hole disc.
  • the nozzle ⁇ hole disc has an end face and an inner surface opposite the end face.
  • the end face facing away from the first end of the valve body ⁇ formed and the inner surface is formed facing the first end of the valve ⁇ body.
  • a first axial distance extending in the direction of the longitudinal axis is formed between the inner surface and the end surface.
  • the nozzle perforated disk has at least one nozzle hole channel which completely penetrates the nozzle perforated disk in the direction of the longitudinal axis.
  • An exit surface is formed on the first channel end assigned to the nozzle-hole channel, and an exit surface is formed on a second channel end of the nozzle-hole channel which is remote from the first channel end.
  • the A ⁇ exit surface is arranged on the inner surface of the nozzle orifice plate to ⁇ .
  • a nozzle hole projection of the nozzle hole channel which is positioned in particular at the first axial distance from the inlet surface, has a channel wall.
  • the duct wall is formed over a circumference of the nozzle hole projection. In other words, the channel wall of the nozzle hole projection defines a portion of the nozzle hole channel.
  • the channel wall runs completely around a channel axis of the nozzle hole channel.
  • the channel wall has a wall height extending from the end face in the direction of the longitudinal axis, in particular away from the inner face, in such a way that the second channel end corresponds to a channel wall end of the channel wall which is remote from the end face.
  • the distance of the exit surface corresponds to a sum of the first axial distance and the wall height. This has the consequence that the exit surface of the nozzle hole channel, which at the second
  • Channel end is formed, spaced from the end face is configured on the nozzle hole disc.
  • the second channel end is offset in particular in relation to the end face in the direction away from the inner surface.
  • the exit surface is not axially spaced from the end face in the direction of the longitudinal axis, an ambient air present there is sucked in over a circumference of the exit face in the region of the end face. That is, the ambient air present in the area of the fuel jet is emitted by the
  • Fuel jet entrained This effect, the entrainment or entrainment of the air in the region of a fluid jet, is known and is used in particular in water jet pumps for generating large volume flows.
  • a valve needle is arranged in the valve body.
  • the valve needle is axially movable relative to the valve body, such that a closing element of the valve needle in a closed position of the valve needle against a valve seat of the valve body to prevent fluid flow through the nozzle hole channels and the valve needle by means of an actuator unit of
  • Fluid injection valve is displaced away from the closed position to release fluid flow through the nozzle hole channels.
  • the inner surface of the - in particular one-piece - nozzle hole disc on the valve seat is for comparatively large fluid pressures - e.g. from 100 bar or more, preferably from 200 bar or more, in particular in a range between 250 bar and 500 bar, the limits being included - usable.
  • the channel wall is formed of a hollow truncated cone.
  • the advantage of this embodiment is that the ambient air present in the region of the channel wall has an on-flow direction, which is inclined to the fuel spray emerging from the exit surface.
  • the order ⁇ bient improves the fuel spray can be supplied.
  • the flow direction of the guided over the hollow cone ⁇ truncated duct wall ambient air crosses the direction of flow of the fuel jet, so that a mixing of the fuel jet and the ambient air is already brought about by the flow directions.
  • the improved feedability can be seen in comparison to a hollow-cylinder-like duct wall.
  • the ambient air has the same flow direction as the
  • the exit surface is smaller than the entry surface.
  • the nozzle perforated disc has a plurality of nozzle-hole channels, that is, at least one further nozzle-hole channel is formed penetrating the nozzle perforated disk.
  • the nozzle hole channels are usually arranged in a certain, generally uniform, radius of a nozzle hole center, in particular in plan view along the longitudinal axis wherein the nozzle hole center in one embodiment lies on the longitudinal axis.
  • Fuel jet is a first range pressure which is less than a second range pressure in a region of the environment further away from the fuel spray.
  • An indoor area formed third range pressure is significantly reduced compared to the first range pressure and the second range pressure.
  • the wall height can be determined as a function of a free radial distance. This free radial distance is a radially formed between the nozzle hole channel and the other nozzle hole channel distance.
  • a particularly advantageous wall height can be described as follows, depending on the radial distance:
  • h is the wall height and D is the free radial distance.
  • a sufficiently large flow channel is configured over which ambient air in the inner region is feasible, so that the third range pressure in the interior is so large that a return flow of fuel vapor and / or fuel droplets for indoor ⁇ rich is particularly well prevented.
  • the wall height is according to
  • the nozzle hole projection may have an outer peripheral surface whose contour is configured in a longitudinal section of a continuously differentiable function according to. That's the advantage created that a tearing off of flow threads of the flowing over the channel wall, entrained by the fuel jet ambient air is avoided.
  • the outer circumferential surface is ramp-shaped.
  • the nozzle hole projection at least in its region adjacent to the end face, preferably has an outer contour which has the shape of a continuously differentiable function in longitudinal section and / which is in the form of a ramp - ie in particular in the form of a ramp function.
  • the nozzle hole channel has one of the A ⁇ tread surface adjoining first channel region, the cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the exit surface adjacent second channel region of the due-senlochkanals. Between the first and the second channel region of the nozzle hole channel has a step in a development.
  • FIG. 1 is a perspective view schematically a nozzle hole disc of a fuel injection valve according to the prior art
  • 2 is a perspective view of the nozzle hole disk according to FIG. 1 with fuel jets during an injection process
  • FIG. 3 is a perspective view of the nozzle hole disk with a deposition layer
  • Fig. 4 in a side view of the nozzle hole disc gem. 1, with a fuel jet propagation of two juxtaposed nozzle holes, as well as in the area of the fuel jets setting range pressures without backflow,
  • Fig. 5 in a side view of the nozzle hole disc gem. 1, with a fuel jet propagation of two juxtaposed nozzle holes, as well as adjusting in the area of the fuel jets range pressures with backflow of fuel vapors,
  • FIG. 7 is a perspective view schematically a nozzle head of a fuel injection valve according to the invention.
  • FIG. 8 is a detail of a side view of the nozzle ⁇ hole disc of the fuel injection valve according to the invention, with a fuel jet propagation, and adjusting in the range of fuel jet range pressures,
  • FIG. 10 in a section of the nozzle hole disc of he ⁇ inventive fuel injection valve in a second variant.
  • the nozzle hole disc of a fuel valve of the prior art is formed as shown in FIG. 1, wherein the fuel ⁇ injection valve as a so-called multi-stream injector
  • Multi-jet injector is formed, that is, the nozzle orifice plate 10 has a plurality of nozzle hole channels 12, wherein the nozzle hole channel 12, the nozzle hole disc 10 is completely formed by urgent ⁇ .
  • the fuel injection valve comprises a valve body (not shown) with a longitudinal axis 14, wherein at a first end of the valve body, a supply device not shown for supplying a fluid, usually fuel for internal combustion engines is formed. At a remote from the first end second end of the valve body of the nozzle head 11 is arranged with the nozzle hole disc 10 for atomizing the fluid.
  • the nozzle hole disc 10 has an end face 16 remote from the first end.
  • the nozzle-hole channel 12 has an entry surface 22 at a first channel end 18 (see FIGS. 9 and 10) and an exit surface 24 at a second channel end 20 remote from the first channel end 18, wherein the entry surface 22 is formed on an inner surface facing away from the end surface 16 26 of the nozzle hole disc 10 is formed. Between the inner surface 26 and the end face 16 there is a first axial distance Wl extending in the direction of the longitudinal axis 14.
  • the nozzle hole disc 10 is received in the nozzle head 11 of the fuel ⁇ fuel injection valve.
  • the nozzle head 11 is positioned at the second end of the fuel injection valve, which is arranged in a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine, not shown.
  • this type of internal combustion engine works based on a so-called spark ignition, ie, a fuel-air mixture present in the combustion chamber with the aid of mixture formation is ignited with the aid of a spark plug.
  • spark ignition ie, a fuel-air mixture present in the combustion chamber with the aid of mixture formation is ignited with the aid of a spark plug.
  • This form of ignition requires a homogeneous fuel-air mixture, so that complete combustion of the fuel-air mixture can be brought about. Since this is required in a very short time within an injection cycle, there is a need for a fine atomization by means of the fuel injection valve.
  • Air-fuel mixture continues.
  • insufficient combustion leads to a so-called soot formation, which can be avoided by means of a fine atomization.
  • the fine atomization is achievable with a plurality of nozzle hole channels 12 formed on the nozzle disk 10. Basically, a fineness of the atomization depends on
  • Diameter of the nozzle hole channel 12 and the fuel pressure The smaller the diameter of the nozzle hole channel 12 and the
  • the nozzle hole channels 12 are introduced into the nozzle perforated disk 10 in a completely penetrating manner through the nozzle perforated disk 10.
  • the inlet surfaces 22 of the nozzle hole channels 12 are released by means of a nozzle needle, not shown, so that the fuel located in a valve body of the fuel injection valve flows through the outlet surfaces 24 under a corresponding Einspitztik the valve body.
  • Fig. 2 shows schematically from the exit surfaces 24 escaping fuel in the form of fuel jets 28 during an injection process. Laws of fluid mechanics ent ⁇ speaking the fuel from a nozzle hole flows from channel 12 to form a fuel cone.
  • FIG. 4 shows a side view of the nozzle perforated disk 10 according to the prior art.
  • ⁇ be characterized in the following as the field pressures.
  • ambient air is drawn in an exit region of the fuel.
  • the ambient air located in the region of the fuel jet 28 is entrained by the fuel jet 28.
  • a lower first range pressure pl is established than in a region remote from the exit surface 24 in which there is a second range pressure p2, s. 4 and 5.
  • a third range pressure p3 is formed which is greatly reduced from the first range pressure pl and the second range pressure p2, and represents an extreme negative pressure.
  • Fuel vapors are caused.
  • a return flow direction is indicated by means of the return arrow 36 in the inner region 32 between the fuel jets 28 of FIG.
  • the fuel vapors form due to high combustion chamber temperatures during the injection process. In other words, that is Fuel during the injection process in a liquid state of matter and a vapor state.
  • the negative pressure p3 which forms in the inner region 32 between the fuel jets 28, there is a return flow of a fuel vapor-fuel droplet mixture. This is deposited on the end face 16.
  • the fuel vapors flowing back due to turbulence may be mixed with fuel droplets 34, s. Fig. 6. These fuel droplets 34 are then in the direction of
  • End face 16 of the nozzle perforated disk 10 accelerates and deposits in the region of the exit surfaces 24 on the end face 16.
  • the fuel particles located in the interior region 32 at least partially have a direction of flow reversal.
  • This flow direction reversal is reduced by increasing an exit velocity of the fuel from the exit surfaces 24, which can be realized with the aid of an increase of the Einspitz horres, since ⁇ with increasing exit speed of the third range pressure p3 is no longer sufficient to accelerate the fuel droplets in the direction of the end surface 16 ,
  • the nozzle perforated disk 10 of the fuel injection valve according to the invention is designed as shown in FIG.
  • the nozzle hole channel 12 has a nozzle hole projection 25 with a channel wall 40, by means of which the exit surface 24 is spaced away from the end face 16 in the direction of the inner surface 26.
  • the nozzle hole projection 25 is presently positioned at a first axial distance Wl from the entry surface 22.
  • the channel wall 40 is formed over a circumference of the nozzle ⁇ hole channel 12, which is a Having starting from the end face 16 in the direction of the longitudinal axis 14 extending wall height h.
  • the second channel end 20 corresponds to one of the
  • the channel wall 40 of the nozzle hole 25 extends from a plane common to the end face 16 to the nozzle hole channel 12, such that its axial extent is formed starting from the face 16 in the direction of the fuel jet 28.
  • the exemplary embodiment of the fuel injection valve according to the invention has a channel wall 40, which is formed in the manner of a hollow cone.
  • the hollow truncated cone-shaped channel wall 40 has a conically tapered and in the region of the nozzle hole projection 25 completely laterally around the nozzle hole channel 12 circumferential inner peripheral surface, so that the outlet surface 24 is smaller than an upstream at a distance h from the exit surface 24 posi ⁇ tioned channel cross-sectional area of the nozzle hole 25, which has the diameter d shown in the figures.
  • the channel wall 40 is formed hollow cylinder-shaped.
  • the wall height h is determined such that ambient air can be supplied to the inner region 32 in the quantity entrained when the fuel flows out of the outlet surface 24 in accordance with the principle of the water jet pump.
  • a free radial distance D is formed between a pair of oppositely disposed nozzle hole channels 12, 13, ie between a nozzle hole channel 12 and a further nozzle hole channel 13, a free radial distance D is formed.
  • the free radial distance D is the distance between the nozzle hole channel 12 and the further nozzle hole channel 13, which is determined in a longitudinal axis 14 along the axial distance from the end face 16 and the wall height h corresponds.
  • the free radial distance D present is to be determined along a diameter of the nozzle hole disc 10. This can be assumed, since usually the nozzle hole disc 10 has a circular circumference. However, if the nozzle hole disc 10 has no circular circumference and / or an arrangement of the nozzle hole channels are not positioned symmetrically about a center of the nozzle hole disc 10, the free radial distance D between two opposite nozzle hole channels 12 is to be determined.
  • the wall height h can be determined as a function of the radial distance D: h> 1/4 ⁇ D.
  • a winding-like flow channel 41 is formed between each two adjacent nozzle hole channels 12, a winding-like flow channel 41 is formed. So that this flow channel 41 is designed for a sufficient air supply into the inner region 32, a channel wall thickness 42 of the channel wall 40 in the
  • the wall height h is greater than a quarter of the radial distance D to choose. For example, if the radial distance D between the nozzle hole channels 12 6 mm, results in a wall height h of 1.5 mm. So now a sufficiently large
  • Flow channel 41 can be created, the wall height h to determine about 2 mm.
  • the nozzle hole projection 25 has an outer circumferential surface 44.
  • this outer circumferential surface 44 has a contour 45 that is ramp-shaped in a longitudinal section. According to FIG. 10, this contour 45 is rounded ramp-like, ie formed in the shape of a curved, continuously differentiable function.
  • the channel diameter dl in a face formed by the entrance surface 22 first passage ⁇ area is smaller than a second channel diameter d2 of the exit surface 24 facing formed second Kanalbe ⁇ realm of nozzle hole channel 12, so that the first channel region has a smaller cross-sectional area than the second Kanalbe ⁇ rich.
  • the nozzle hole channel 12 has a step.
  • the second channel region extends in the axial direction from the nozzle hole projection 25 beyond the end face 16 in the direction of the inner surface 26.

Landscapes

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Abstract

A nozzle head (11) for atomizing a fluid for a fluid injection valve with a valve body, through which flow can pass, is specified. The nozzle head (11) has a longitudinal axis (14) and has a nozzle perforated disc (10) which has a front surface (16) and an inner surface (26) which lies opposite the former. The nozzle perforated disc (10) has at least one nozzle hole channel (12; 13) which completely penetrates the nozzle perforated disc (10) in the direction of the longitudinal axis (14) and has an entry surface (22) at the first channel end (18) thereof and an outlet surface (24) at the second channel end (20) thereof which faces away from the first channel end (18), wherein the entry surface (22) is formed on the inner surface (26). A nozzle hole projection (25) of the nozzle hole channel (12; 13) has a channel wall (40), wherein the channel wall (40) has a wall height (h) which extends away from the inner surface (26), starting from the front surface (16), in the direction of the longitudinal axis (14) and is configured over a circumference of the nozzle hole projection (25) in such a way that the second channel end (20) corresponds to a channel wall end (46) of the channel wall (40), which channel wall end (46) is configured so as to face away from the front surface (16). Furthermore, a valve body and a fluid injection valve are specified.

Description

Beschreibung description
Düsenkopf und Fluid-Einspritzventil Die Erfindung betrifft einen Düsenkopf und ein Nozzle head and fluid injection valve The invention relates to a nozzle head and a
Fluid-Einspritzventil , insbesondere ein Kraftstoffeinspritz- ventil .  Fluid injection valve, in particular a fuel injection valve.
Bekannt sind Kraftstoffeinspritzventile mit einem Düsenkopf zur Zerstäubung eines Fluids. Üblicherweise werden derartigeFuel injection valves are known with a nozzle head for atomizing a fluid. Usually, such
Kraftstoffeinspritzventile zur Zerstäubung von Kraftstoff in einem Brennraum einer Verbrennungskraftmaschine eingesetzt. Insbesondere, sofern es sich um eine so genannte Direktein¬ spritzung des Kraftstoffs in den Brennraum bei einem als Ot- tomotor ausgebildete Verbrennungskraftmaschine handelt, ist der Kraftstoff, unter anderem mit Hilfe des Düsenkopfes, sehr fein zu zerstäuben, zur Erzeugung einer möglichst vollständigen Verbrennung in einem Ottomotor wird ein feines Gemisch von im Brennraum vorhandener Luft und dem eingespritzten Kraftstoff gefordert. Fuel injection valves used for atomizing fuel in a combustion chamber of an internal combustion engine. In particular, if it is a so-called Dir ¬ injection of the fuel into the combustion chamber at a as Ot tomotor trained internal combustion engine, the fuel, among other things, with the aid of the nozzle head, very finely atomize to produce a complete combustion as possible in A gasoline engine requires a fine mixture of air present in the combustion chamber and the injected fuel.
Mit Hilfe der Direkteinspritzung wird der Kraftstoff bei Ot¬ tomotoren heutiger Verbrennungsmotoren direkt in den Brennraum eingespritzt, wodurch gegenüber einem älteren Prinzip der Einbringung von Kraftstoff, der sogenannten Saugrohreinspritzung, der Vorteil eines reduzierten Kraftstoffverbrauchs bewirkt wird. Des Weiteren ist eine Regelung eines Abgas¬ nachbehandlungssystems des Verbrennungsmotors mit Hilfe der Direkteinspritzung erheblich verbessert. With the help of direct injection, the fuel in Ot ¬ Tomotoren today's internal combustion engines is injected directly into the combustion chamber, which compared to an older principle of the introduction of fuel, the so-called intake manifold injection, the advantage of reduced fuel consumption is effected. Further, a control of an exhaust gas aftertreatment system ¬ the internal combustion engine by means of direct injection is greatly improved.
Ein weiterer Vorteil der Direkteinspritzung ist eine Verbesserung einer Elastizität des Verbrennungsmotors hinsichtlich seines Ansprechverhaltens im dynamischen Betrieb, da der Kraftstoff wesentlich schneller in den Brennraum gelangt als bei der Saugrohreinspritzung, bei welcher der Kraftstoff zusammen mit der über ein Gas-Einlassventil einströmenden Verbrennungsluft in den Brennraum gelangt. Problematisch ist allerdings, dass das benötigte homogene Gemisch innerhalb eines kurzen Zeitraumes aufbereitet sein muss, um die genannten Vorteile der Direkteinspritzung zu erzielen. Denn da der Kraftstoff schnell im Brennraum eingebracht ist, stehen einer Verdampfung und Vermischung des Kraftstoffes mit der Verbrennungsluft nur wenig Zeit zur Verfügung. Another advantage of direct injection is an improvement in the elasticity of the internal combustion engine with regard to its response in dynamic operation, since the fuel passes much faster into the combustion chamber than in the intake manifold, in which the fuel together with the combustion air flowing through a gas inlet valve combustion air into the combustion chamber arrives. The problem, however, is that the required homogeneous mixture must be prepared within a short period of time to achieve the stated advantages of direct injection. Because the fuel is quickly introduced into the combustion chamber, evaporation and mixing of the fuel with the combustion air have little time available.
Somit kommt insbesondere bei der Direkteinspritzung dem Thus comes in particular in the direct injection the
Kraftstoffeinspritzventil und seiner Strahlaufbereitung eine besondere Rolle zu. Der Kraftstoff ist mit Hilfe einer besonders feinen Zerstäubung in den Zylinder einzubringen, d.h. eine Tröpfchengröße des Kraftstoffs sollte so klein wie möglich ausgebildet sein, damit eine schnelle Aufbereitung - d.h. in einem sehr kurzen Zeitraum ein homogenes Gemisch - erzielbar ist. Fuel injection valve and its jet preparation to a special role. The fuel is to be introduced into the cylinder with the help of a particularly fine atomization, i. a droplet size of the fuel should be made as small as possible to allow rapid processing - i. in a very short period of time a homogeneous mixture - can be achieved.
Auch sollte der Kraftstoff nicht an Zylinderwände des Brennraumes gelangen, da so die Möglichkeit einer sogenannten Ölverdünnung besteht. Die Ölverdünnung kann, da sie eine Änderung einer Schmiermittelzusammensetzung bewirkt, einen schweren Schaden am Verbrennungsmotor bewirken aufgrund eines unzureichendenAlso, the fuel should not get to the cylinder walls of the combustion chamber, since there is the possibility of a so-called oil dilution. The oil dilution, since it causes a change in a lubricant composition, can cause severe damage to the engine due to insufficient
Viskositätsverhaltens des verdünnten Schmieröls. Ein Kolben¬ boden und/oder Gas-Einlassventile sollten vom Kraftstoff nicht benetzt werden, da von dort der Kraftstoff nur unzureichend verdampfen kann. Viscosity behavior of the diluted lubricating oil. A piston ¬ ground and / or gas inlet valves should not be wetted by the fuel, as it can not adequately evaporate from there, the fuel.
Ein weiteres Problem stellt eine Ablagerung des Kraftstoffes am Kraftstoffeinspritzventil dar. Nach einigen Betriebsstunden des Verbrennungsmotors weist das Kraftstoffeinspritzventil eine feste und rußartige Ablagerungsschicht auf. In dieser Abla- gerungsschicht kann sich Kraftstoff nachfolgender Einspritzzyklen anlagern. In späteren Verbrennungszyklen kann dieser Kraftstoff als Kraftstoffdampf entweichen und zu einer nicht gewünschten rußenden Verbrennung führen. Dies führt zu einer unvorteilhaft großen, ggf. unzulässigen Anzahl von Rußpartikeln im Abgas des Verbrennungsmotors. Another problem is deposition of the fuel at the fuel injection valve. After several hours of operation of the internal combustion engine, the fuel injection valve has a solid and sooty deposit layer. In this deposition layer fuel can accumulate subsequent injection cycles. In later combustion cycles, this fuel may escape as fuel vapor and result in undesirable soot combustion. This leads to an unfavorably large, possibly impermissible number of soot particles in the exhaust gas of the internal combustion engine.
Bekannt ist, dass eine Reduktion der Rußpartikel dadurch erzielt werden soll, dass Düsenlöcher des Düsenkopfes mit Hilfe eines Laserverfahrens in den Düsenkopf eingebracht werden. Dies soll den Vorteil gegenüber einem üblichen Elektrodier-Verfahren haben, dass scharfkantige Düsenlöcher erzeugbar sind. Eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung der Ablagerungsschicht ist eine Erhöhung eines Kraftstoffdruckes stromauf des Düsenkopfes, so dass eine Austrittsgeschwindigkeit des Kraftstoffes so groß ist, dass Ablagerungen vermieden und somit keine Ablage¬ rungsschicht aufgebaut wird. Dies ist allerdings sehr kos¬ tenaufwendig, da eine Steigerung des Kraftstoffdruckes nur mit einem höheren Energieaufwand realisierbar ist. Des Weiteren müssen alle dem Kraftstoffdruck ausgesetzten Bauteile eine dem höheren Kraftstoffdruck angepasste höhere Festigkeit aufweisen, welche zum einen mit teureren Materialien und/oder mit einer Erhöhung einer entsprechenden Bauteilwandung realisierbar ist. It is known that a reduction of the soot particles is to be achieved in that nozzle holes of the nozzle head by means of a Laser process are introduced into the nozzle head. This should have the advantage over a conventional Elektrodier method that sharp-edged nozzle holes can be generated. Another way to reduce the deposition layer is an increase of a fuel pressure upstream of the nozzle head so that an exit velocity of the fuel is so great that deposits avoided and thus no counter ¬ approximate layer is built up. However, this is very kos ¬ tenaufwendig as an increase in fuel pressure can only be realized with a higher energy expenditure. Furthermore, all components exposed to the fuel pressure must have a higher strength adapted to the higher fuel pressure, which can be achieved on the one hand with more expensive materials and / or with an increase in a corresponding component wall.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Düsenkopf für ein ablagerungsreduziertes bzw. ablagerungsfreies Kraft¬ stoffeinspritzventil bereitzustellen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Düsenkopf gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben. Gemäß einem Aspekt wird ein Düsenkopf für ein It is an object of the present invention to provide a nozzle head for a reduced deposit or deposit free power ¬ injection valve. This object is achieved by a nozzle head according to claim 1. Advantageous embodiments with expedient and non-trivial developments of the invention are specified in the subclaims. In one aspect, a nozzle head for a
Fluid-Einspritzventil angegeben. Der Düsenkopf ist dazu vor¬ gesehen, das Fluid zu zerstäuben. Bei dem Fluid handelt es sich vorzugsweise um einen Kraftstoff für eine Verbrennungskraft¬ maschine, insbesondere um Benzin. Der Düsenkopf hat eine Längsachse. Fluid injection valve specified. The nozzle head is seen before ¬ to atomize the fluid. The fluid is preferably a fuel for an internal combustion ¬ machine, in particular gasoline. The nozzle head has a longitudinal axis.
Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein durchströmbarer Ventilkörper für ein Fluid-Einspritzventil angegeben. An einem ersten Ende des Ventilkörpers ist eine Zufuhrvorrichtung zur Zuführung des Fluids ausgebildet. An einem vom ersten Ende abgewandt ausgebildeten zweiten Ende des Ventilkörpers ist der Düsenkopf zur Zerstäubung des Fluids angeordnet. Insbesondere haben der Düsenkopf und der Ventilkörper eine gemeinsame Längsachse. Der Düsenkopf kann einstückig mit einem Grundkörper des Ventilkörpers ausgebildet sein. Alternativ kann es sich bei dem Düsenkopf um ein separates Werkstück handeln, das an dem Grundkörper des Ventilkörpers fixiert ist. According to a further aspect, a flow-through valve body is specified for a fluid injection valve. At a first end of the valve body, a supply device for supplying the fluid is formed. At a remote from the first end second end of the valve body of the nozzle head for atomizing the fluid is arranged. In particular, the nozzle head and the valve body have a common longitudinal axis. Of the Nozzle head may be formed integrally with a main body of the valve body. Alternatively, the nozzle head may be a separate workpiece which is fixed to the main body of the valve body.
Gemäß einem dritten Aspekt wird ein Fluid-Einspritzventil - insbesondere ein Kraftstoffeinspritzventil - mit dem Düsenkopf bzw. mit dem Ventilkörper angegeben. Das Kraftstoffein- spritzventil ist insbesondere dazu vorgesehen, Kraftstoff direkt in einen Brennraum der Verbrennungskraftmaschine einzuspritzen. According to a third aspect, a fluid injection valve - in particular a fuel injection valve - is specified with the nozzle head or with the valve body. The fuel injection valve is in particular provided to inject fuel directly into a combustion chamber of the internal combustion engine.
Der Düsenkopf weist eine Düsenlochscheibe auf. Die Düsen¬ lochscheibe hat eine Stirnfläche und eine der Stirnfläche gegenüberliegende Innenfläche. Bei einer Ausgestaltung ist die Stirnfläche vom ersten Ende des Ventilkörpers abgewandt aus¬ gebildet und die Innenfläche ist dem ersten Ende des Ventil¬ körpers zugewandt ausgebildet. Bei einer Ausgestaltung ist ein sich in Richtung der Längsachse erstreckender erster axialer Abstand zwischen der Innenfläche und der Stirnfläche ausge- bildet. The nozzle head has a nozzle hole disc. The nozzle ¬ hole disc has an end face and an inner surface opposite the end face. In one embodiment, the end face facing away from the first end of the valve body ¬ formed and the inner surface is formed facing the first end of the valve ¬ body. In one embodiment, a first axial distance extending in the direction of the longitudinal axis is formed between the inner surface and the end surface.
Die Düsenlochscheibe weist mindestens einen die Düsenlochscheibe in Richtung der Längsachse vollständig durchdringenden Dü- senlochkanal auf. An dem Düsenlochkanal zugeordneten ersten Kanalende ist eine Eintrittsfläche und an einem vom ersten Kanalende abgewandt angeordneten zweiten Kanalende des Dü- senlochkanals eine Austrittsfläche ausgebildet. Die Ein¬ trittsfläche ist an der Innenfläche der Düsenlochscheibe an¬ geordnet. Ein Düsenlochvorsprung des Düsenlochkanals , welcher insbesondere im ersten axialen Abstand von der Eintrittsfläche positioniert ist, weist eine Kanalwandung auf. Die Kanalwandung ist über einen Umfang des Düsenlochvorsprungs ausgebildet ist. Mit anderen Worten definiert die Kanalwandung des Düsenlochvorsprungs einen Abschnitt des Düsenlochkanals. Dabei läuft die Kanalwandung insbesondere vollständig um eine Kanalachse des Düsenlochkanals herum. Die Kanalwandung hat eine sich ausgehend von der Stirnfläche in Richtung der Längsachse - insbesondere von der Innenfläche weg - sich erstreckende Wandungshöhe, derart, dass das zweite Kanalende einem von der Stirnfläche abgewandt ausgebildeten Kanalwandungsende der Kanalwandung entspricht. The nozzle perforated disk has at least one nozzle hole channel which completely penetrates the nozzle perforated disk in the direction of the longitudinal axis. An exit surface is formed on the first channel end assigned to the nozzle-hole channel, and an exit surface is formed on a second channel end of the nozzle-hole channel which is remote from the first channel end. The A ¬ exit surface is arranged on the inner surface of the nozzle orifice plate to ¬. A nozzle hole projection of the nozzle hole channel, which is positioned in particular at the first axial distance from the inlet surface, has a channel wall. The duct wall is formed over a circumference of the nozzle hole projection. In other words, the channel wall of the nozzle hole projection defines a portion of the nozzle hole channel. In particular, the channel wall runs completely around a channel axis of the nozzle hole channel. The channel wall has a wall height extending from the end face in the direction of the longitudinal axis, in particular away from the inner face, in such a way that the second channel end corresponds to a channel wall end of the channel wall which is remote from the end face.
Mit Hilfe der Kanalwandung des Düsenlochvorsprungs ist der Düsenlochkanal in seiner entlang der Längsachse ausgebildeten axialen Erstreckung somit verlängert. War das zweite Kanalende, und somit die Austrittsfläche, gemäß dem Stand der Technik in einer glatten Stirnfläche enthalten, z.B. in einem in Richtung der Längsachse ersten axialen Abstand von der Eintrittsfläche, so ist das zweite Kanalende nun mit Hilfe des Düsenlochvorsprungs in einem um die Wandungshöhe vergrößerten Abstand von der Eintrittsfläche positioniert. Bei einer Ausgestaltung ent¬ spricht der Abstand der Austrittsfläche einer Summe des ersten axialen Abstandes und der Wandungshöhe. Dies hat zur Folge, dass die Austrittsfläche des Düsenlochkanals , welche am zweitenWith the help of the channel wall of the nozzle hole projection of the nozzle hole channel is thus extended in its along the longitudinal axis formed axial extent. Was the second end of the channel, and thus the exit surface, according to the prior art contained in a smooth end face, for example, in a longitudinal axis in the first axial distance from the entrance surface, the second channel end is now using the nozzle hole projection in a wall height Increased distance from the entrance surface positioned. In one embodiment, the distance of the exit surface corresponds to a sum of the first axial distance and the wall height. This has the consequence that the exit surface of the nozzle hole channel, which at the second
Kanalende ausgebildet ist, von der Stirnfläche beabstandet an der Düsenlochscheibe ausgestaltet ist. Das zweite Kanalende ist insbesondere gegenüber der Stirnfläche in Richtung von der Innenfläche weg versetzt. Channel end is formed, spaced from the end face is configured on the nozzle hole disc. The second channel end is offset in particular in relation to the end face in the direction away from the inner surface.
Sofern die Austrittsfläche nicht in Richtung der Längsachse axial von der Stirnfläche beabstandet vorliegt, wird im Bereich der Stirnfläche über einen Umfang der Austrittsfläche eine dort vorliegende Umgebungsluft angesaugt. Das heißt, die im Bereich des KraftstoffStrahls vorliegende Umgebungsluft wird vomIf the exit surface is not axially spaced from the end face in the direction of the longitudinal axis, an ambient air present there is sucked in over a circumference of the exit face in the region of the end face. That is, the ambient air present in the area of the fuel jet is emitted by the
Kraftstoffstrahl mitgerissen. Dieser Effekt, das Mitnehmen bzw. Mitreißen der Luft im Bereich eines Fluidstrahls , ist bekannt und wird insbesondere bei Wasserstrahlpumpen zur Erzeugung großer Volumenströme genutzt. Fuel jet entrained. This effect, the entrainment or entrainment of the air in the region of a fluid jet, is known and is used in particular in water jet pumps for generating large volume flows.
Mit Hilfe der Kanalwandung, welche die Austrittsfläche von der Stirnfläche in Richtung der Längsachse axial beabstandet, ist die Möglichkeit realisiert, Umgebungsluft dem aus dem Düsenlochkanal - d.h. aus der Austrittsfläche - austretenden Kraftstoff zu- zuführen. Das bedeutet, dass ein größerer Volumenstrom erzielbar ist, welcher eine verbesserte, das heißt schnellere Kraft¬ stoffaufbereitung realisiert. Da die über den Umfang der Austrittsfläche vorliegende Umgebungsluft mit dem Kraftstoff des KraftstoffStrahls mitgerissen wird, ist in diesem Bereich ein Bereichsdruck ausgebildet, welcher ein Rückströmen von With the aid of the channel wall, which axially spaces the exit surface from the end face in the direction of the longitudinal axis, it is possible to supply ambient air to the fuel exiting from the nozzle hole channel, ie from the outlet surface. This means that a larger volume flow is achieved, which realizes improved, i.e. faster force ¬ stock preparation. Since the ambient air present over the circumference of the exit surface is mixed with the fuel of the Fuel jet is entrained, in this area, a range pressure is formed, which a backflow of
Kraftstoffdampf und/oder Kraftstofftröpfchen verhindert oder zumindest stark reduziert. Das bedeutet, di Gefahr für die Bildung von Ablagerungen besonders gering ist. Auf diese Weise ist eine ablagerungsreduzierte bzw. ablagerungsfreie Kraft¬ stoffeinspritzdüse realisiert. Fuel vapor and / or fuel droplets prevented or at least greatly reduced. This means that the risk for the formation of deposits is particularly low. In this way, a deposit-reduced or deposit-free force ¬ fuel injector is realized.
In einer Ausgestaltung des Fluid-Einspritzventils ist in dem Ventilkörper eine Ventilnadel angeordnet. Die Ventilnadel ist gegenüber dem Ventilkörper axial beweglich, derart dass ein Schließelement der Ventilnadel in einer Schließstellung der Ventilnadel an einem Ventilsitz des Ventilkörpers anliegt um Fluid-Fluss durch die Düsenlochkanäle zu verhindern und die Ventilnadel mittels einer Aktuator-Einheit des In one embodiment of the fluid injection valve, a valve needle is arranged in the valve body. The valve needle is axially movable relative to the valve body, such that a closing element of the valve needle in a closed position of the valve needle against a valve seat of the valve body to prevent fluid flow through the nozzle hole channels and the valve needle by means of an actuator unit of
Fluid-Einspritzventils von der Schließstellung weg verschiebbar ist, um Fluid-Fluss durch die Düsenlochkanäle freizugeben.  Fluid injection valve is displaced away from the closed position to release fluid flow through the nozzle hole channels.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Innenfläche der - insbesondere einstückigen - Düsenlochscheibe den Ventilsitz auf. Auf diese Weise ist der Düsenkopf für vergleichsweise große Fluid-Drücke - z.B. von 100 bar oder mehr, vorzugsweise von 200 bar oder mehr, insbesondere in einem Bereich zwischen 250 bar und 500 bar, wobei die Grenzen eingeschlossen sind - einsetzbar. In an advantageous embodiment, the inner surface of the - in particular one-piece - nozzle hole disc on the valve seat. In this way, the nozzle head is for comparatively large fluid pressures - e.g. from 100 bar or more, preferably from 200 bar or more, in particular in a range between 250 bar and 500 bar, the limits being included - usable.
In einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftstoffein- spritzventils ist die Kanalwandung hohlkegelstumpfförmig ausgebildet. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass die im Bereich der Kanalwandung vorliegende Umgebungsluft eine An- Strömrichtung hat, die zu dem Kraftstoffstrahl geneigt ist, welcher aus der Austrittsfläche austritt. Somit ist die Um¬ gebungsluft dem Kraftstoffstrahl verbessert zuführbar ist. Das heißt, dass die Strömungsrichtung der über die hohlkegel¬ stumpfförmige Kanalwandung geführten Umgebungsluft die Strö- mungsrichtung des KraftstoffStrahls kreuzt, so dass eine Durchmischung des KraftstoffStrahls und der Umgebungsluft bereits durch die Strömungsrichtungen herbeigeführt wird. Die verbesserte Zuführbarkeit ist im Vergleich zu einer hohlzylinderartig ausgestalteten Kanalwandung zu sehen. Bei einer hohlzylinderartig ausgestalteten Kanalwandung weist die Umgebungsluft die gleiche Strömungsrichtung auf wie der In one embodiment of the Kraftstoffein- injection valve according to the invention, the channel wall is formed of a hollow truncated cone. The advantage of this embodiment is that the ambient air present in the region of the channel wall has an on-flow direction, which is inclined to the fuel spray emerging from the exit surface. Thus, the order ¬ bient improves the fuel spray can be supplied. This means that the flow direction of the guided over the hollow cone ¬ truncated duct wall ambient air crosses the direction of flow of the fuel jet, so that a mixing of the fuel jet and the ambient air is already brought about by the flow directions. The improved feedability can be seen in comparison to a hollow-cylinder-like duct wall. In a hollow cylinder-like designed channel wall, the ambient air has the same flow direction as the
Kraftstoffstrahl , so dass aufgrund der gleichen Strömungs¬ richtungen die Zuführbarkeit und somit Durchmischung nur mit Hilfe des Mitreißens der Umgebungsluft erfolgt. Fuel jet, so that due to the same flow ¬ directions the feedability and thus thorough mixing takes place only with the help of entrainment of the ambient air.
In einer Ausgestaltung ist die Austrittsfläche kleiner aus- gebildet als die Eintrittsfläche. Dies hat den Vorteil, dass der Kraftstoff, welcher durch den Düsenlochkanal strömt gemäß dem Bernoulli ' sehen Strömungsgesetzes an der Austrittsfläche eine erste Geschwindigkeit aufweist, welche gegenüber einer zweiten Geschwindigkeit, welche in der Eintrittsfläche bzw. im Bereich der Eintrittsfläche vorherrscht, größer ist. Somit ist auf einfache Weise die KraftstoffZerstäubung aufgrund einer Ge¬ schwindigkeitserhöhung an der Austrittsfläche verbessert. In one embodiment, the exit surface is smaller than the entry surface. This has the advantage that the fuel, which flows through the nozzle-hole channel according to Bernoulli's law of flow at the exit surface, has a first speed, which is greater than a second velocity, which prevails in the entry surface or in the area of the entry surface. Thus, the fuel atomization is improved in a simple manner due to a Ge ¬ speed increase at the exit surface.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraft- Stoffeinspritzventils weist die Düsenlochscheibe eine Mehrzahl von Düsenlochkanälen auf, das heißt, es ist mindestens ein weiterer Düsenlochkanal die Düsenlochscheibe durchdringend ausgebildet. Die Düsenlochkanäle sind üblicherweise in einem bestimmten, im Allgemeinen gleichmäßigen, Radius von einer Düsenlochscheibenmitte angeordnet, insbesondere in Draufsicht entlang der Längsachse wobei die Düsenlochscheibenmitte in einer Ausgestaltung auf der Längsachse liegt. Sobald der Kraftstoff eingespritzt wird, entsteht je Düsenlochkanal ein Kraft¬ stoffstrahl, welcher in Form eine Kegels ausgebildet ist. Im Bereich der Düsenlochscheibenmitte ist auf diese Weise ein Innenbereich gebildet, welcher von den Kraftstoffstrahlen umgrenzt ist. In diesem Innenbereich herrscht ein geringerer Druck als in einem von den Kraftstoffstrahlen abgegrenzten Umgebungsbereich. Im Umgebungsbereich liegt in Nähe des In a further embodiment of the fuel injection valve according to the invention, the nozzle perforated disc has a plurality of nozzle-hole channels, that is, at least one further nozzle-hole channel is formed penetrating the nozzle perforated disk. The nozzle hole channels are usually arranged in a certain, generally uniform, radius of a nozzle hole center, in particular in plan view along the longitudinal axis wherein the nozzle hole center in one embodiment lies on the longitudinal axis. Once the fuel is injected, is formed each nozzle hole channel power ¬ fuel jet formed in the form of a cone. In the region of the nozzle hole center, an inner region is formed in this way, which is bounded by the fuel jets. In this interior, there is less pressure than in an environmental area defined by the fuel jets. In the surrounding area is located near the
KraftstoffStrahls ein erster Bereichsdruck vor, welcher kleiner ist als ein zweiter Bereichsdruck in einem vom Kraftstoffstrahl weiter entfernten Umgebungsbereich. Ein im Innenbereich aus- gebildeter dritter Bereichsdruck ist gegenüber dem ersten Bereichsdruck und dem zweiten Bereichsdruck deutlich reduziert. Fuel jet is a first range pressure which is less than a second range pressure in a region of the environment further away from the fuel spray. An indoor area formed third range pressure is significantly reduced compared to the first range pressure and the second range pressure.
Es besteht die Gefahr, dass der dritte Bereichsdruck gegenüber einem ersten Bereichsdruck im Umgebungsbereich so gering ist, dass ein Unterdruck im Innenbereich ausgebildet ist, welcher zu einer Richtungsumkehr des Kraftstoffdampfes und/oder von Kraftstofftröpfchen führt. Das heißt, der Kraftstoffdampf und/oder die Kraftstofftröpfchen strömen in diesem Fall zurück auf die Stirnfläche um sich dort in Form von Ablagerungen abzusetzen. Damit ein wirkungsvoller axialer Abstand der Austrittsfläche von der Stirnfläche ausgebildet ist, kann die Wandungshöhe in Abhängigkeit eines freien radialen Abstandes ermittelt werden. Dieser freie radiale Abstand ist ein zwischen dem Düsenlochkanal und dem weiteren Düsenlochkanal radial ausgebildeter Abstand. Eine besonders vorteilhafte Wandungshöhe lässt sich in Abhängigkeit des radialen Abstandes wie folgt beschreiben : There is a risk that the third range pressure compared to a first range pressure in the ambient range is so low that a negative pressure in the inner region is formed, which leads to a reversal of the direction of the fuel vapor and / or fuel droplets. That is, the fuel vapor and / or the fuel droplets flow in this case back to the face to settle there in the form of deposits. So that an effective axial distance of the exit surface from the end face is formed, the wall height can be determined as a function of a free radial distance. This free radial distance is a radially formed between the nozzle hole channel and the other nozzle hole channel distance. A particularly advantageous wall height can be described as follows, depending on the radial distance:
h > i/4- D,  h> i / 4- D,
wobei h der Wandungshöhe und D dem freien radialen Abstand entspricht . where h is the wall height and D is the free radial distance.
Mit einer solchen, in Abhängigkeit des freien radialen Abstandes zwischen den Düsenlochkanälen ermittelten Wandungshöhe, ist ein hinreichend großer Strömungskanal ausgestaltet, über welchen Umgebungsluft in den Innenbereich führbar ist, so dass der dritte Bereichsdruck im Innenbereich so groß ist, dass ein Rückströmen von Kraftstoffdampf und/oder Kraftstofftröpfchen im Innenbe¬ reich besonders gut verhindert wird. With such, depending on the free radial distance between the nozzle hole channels determined wall height, a sufficiently large flow channel is configured over which ambient air in the inner region is feasible, so that the third range pressure in the interior is so large that a return flow of fuel vapor and / or fuel droplets for indoor ¬ rich is particularly well prevented.
Zweckmäßigerweise ist die Wandungshöhe gemäß Appropriately, the wall height is according to
h = 2/8· D h = 2/8 · D
ausgebildet. Hierbei ist eine Kanalwanddicke der Kanalwandung berücksichtigt, welche den Strömungskanal begrenzt. educated. Here, a channel wall thickness of the channel wall is taken into account, which limits the flow channel.
Der Düsenlochvorsprung kann eine äußere Umfangsfläche haben, deren Kontur in einem Längsschnitt einer stetig differenzierbaren Funktion gemäß ausgestaltet ist. Damit ist der Vorteil geschaffen, dass ein Abreißen von Strömungsfäden der über die Kanalwandung strömenden, von dem Kraftstoffstrahl mitgerissenen Umgebungsluft vermieden ist. Bevorzugterweise ist die äußere Umfangsfläche rampen-förmig ausgebildet. Anders ausgedrückt hat der Düsenlochvorsprung zumindest in seinem der Stirnfläche benachbarten Bereich vorzugsweise eine Außenkontur, die im Längsschnitt die Gestalt einer stetig differenzierbaren Funktion hat und/der rampen-förmig - d.h. insbesondere in Gestalt einer Rampenfunktion - ausgebildet ist. The nozzle hole projection may have an outer peripheral surface whose contour is configured in a longitudinal section of a continuously differentiable function according to. That's the advantage created that a tearing off of flow threads of the flowing over the channel wall, entrained by the fuel jet ambient air is avoided. Preferably, the outer circumferential surface is ramp-shaped. In other words, the nozzle hole projection, at least in its region adjacent to the end face, preferably has an outer contour which has the shape of a continuously differentiable function in longitudinal section and / which is in the form of a ramp - ie in particular in the form of a ramp function.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils hat der Düsenlochkanal einen der Ein¬ trittsfläche benachbarten ersten Kanalbereich, dessen Querschnittsfläche kleiner ist als die Querschnittfläche eines der Austrittsfläche benachbarten zweiten Kanalbereichs des Dü- senlochkanals . Zwischen dem ersten und dem zweiten Kanalbereich hat der Düsenlochkanal bei einer Weiterbildung eine Stufe. In a further embodiment of the fuel injection valve of the invention the nozzle hole channel has one of the A ¬ tread surface adjoining first channel region, the cross-sectional area smaller than the cross-sectional area of the exit surface adjacent second channel region of the due-senlochkanals. Between the first and the second channel region of the nozzle hole channel has a step in a development.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten des Düsenkopfes, des Ventilkörpers und des Fluid-Einspritzventils ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Es zeigen: Further advantages, features and details of the nozzle head, the valve body and the fluid injector will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention. Identical or functionally identical elements are assigned identical reference numerals. For reasons of clarity, it is possible that the elements are not provided with reference numbers in all figures, but without losing their assignment. Show it:
Fig. 1 in einer perspektivische Darstellung schematisch eine Düsenlochscheibe eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem Stand der Technik, Fig. 2 in einer perspektivischen Darstellung schematisch die Düsenlochscheibe gemäß Fig. 1 mit Kraftstoffstrahlen während eines Einspritzvorganges, Fig. 3 in einer perspektivischen Darstellung schematisch die Düsenlochscheibe mit einer Ablagerungsschicht, 1 is a perspective view schematically a nozzle hole disc of a fuel injection valve according to the prior art, 2 is a perspective view of the nozzle hole disk according to FIG. 1 with fuel jets during an injection process, FIG. 3 is a perspective view of the nozzle hole disk with a deposition layer,
Fig. 4 in einer Seitenansicht die Düsenlochscheibe gem. Fig. 1, mit einer KraftstoffStrahlausbreitung zweier nebeneinander angeordneter Düsenlöcher, sowie sich im Bereich der Kraftstoffstrahlen einstellende Bereichsdrücke ohne Rückströmung, Fig. 4 in a side view of the nozzle hole disc gem. 1, with a fuel jet propagation of two juxtaposed nozzle holes, as well as in the area of the fuel jets setting range pressures without backflow,
Fig. 5 in einer Seitenansicht die Düsenlochscheibe gem. Fig. 1, mit einer KraftstoffStrahlausbreitung zweier nebeneinander angeordneter Düsenlöcher, sowie sich im Bereich der Kraftstoffstrahlen einstellende Bereichsdrücke mit Rückströmung von Kraftstoffdämpfen, Fig. 5 in a side view of the nozzle hole disc gem. 1, with a fuel jet propagation of two juxtaposed nozzle holes, as well as adjusting in the area of the fuel jets range pressures with backflow of fuel vapors,
Fig. 6 in einem Ausschnitt eine vergrößerte Darstellung der Düsenlochscheibe gem. Fig. 5, mit rückströmenden Fig. 6 in a section an enlarged view of the nozzle hole disc gem. Fig. 5, with backflowing
Kraftstofftröpfchen, Fuel droplets,
Fig. 7 in einer perspektivischen Darstellung schematisch einen Düsenkopf eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritz- ventils, 7 is a perspective view schematically a nozzle head of a fuel injection valve according to the invention,
Fig. 8 in einem Ausschnitt eine Seitenansicht der Düsen¬ lochscheibe des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils , mit einer KraftstoffStrahlausbreitung, sowie sich im Bereich der Kraftstoffstrahlen einstellende Bereichsdrücke, 8 is a detail of a side view of the nozzle ¬ hole disc of the fuel injection valve according to the invention, with a fuel jet propagation, and adjusting in the range of fuel jet range pressures,
Fig. 9 in einem Ausschnitt die Düsenlochscheibe des er¬ findungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils in einer ersten Variante, und Fig. 9 in a section of the nozzle hole of the disk he ¬ inventive fuel injector in a first variant, and
Fig. 10 in einem Ausschnitt die Düsenlochscheibe des er¬ findungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils in einer zweiten Variante . Die Düsenlochscheibe eines Kraftstoff entils des Standes der Technik ist gemäß Fig. 1 ausgebildet, wobei das Kraftstoff¬ einspritzventil als so genannter Multistream Injector Fig. 10 in a section of the nozzle hole disc of he ¬ inventive fuel injection valve in a second variant. The nozzle hole disc of a fuel valve of the prior art is formed as shown in FIG. 1, wherein the fuel ¬ injection valve as a so-called multi-stream injector
("Mehrstrahl-Injektor") ausgebildet ist, das heißt, die Dü- senlochscheibe 10 weist mehrere Düsenlochkanäle 12 auf, wobei der Düsenlochkanal 12 die Düsenlochscheibe 10 vollständig durch¬ dringend ausgebildet ist. ("Multi-jet injector") is formed, that is, the nozzle orifice plate 10 has a plurality of nozzle hole channels 12, wherein the nozzle hole channel 12, the nozzle hole disc 10 is completely formed by urgent ¬ .
Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst einen nicht näher dar- gestellten Ventilkörper mit einer Längsachse 14, wobei an einem ersten Ende des Ventilkörpers eine nicht näher dargestellte Zufuhrvorrichtung zur Zuführung eines Fluids, in der Regel Kraftstoff für Verbrennungskraftmaschinen, ausgebildet ist. An einem vom ersten Ende abgewandt ausgebildeten zweiten Ende des Ventilkörpers ist der Düsenkopf 11 mit der Düsenlochscheibe 10 zur Zerstäubung des Fluids angeordnet. Die Düsenlochscheibe 10 weist eine vom ersten Ende abgewandt ausgebildete Stirnfläche 16 auf . The fuel injection valve comprises a valve body (not shown) with a longitudinal axis 14, wherein at a first end of the valve body, a supply device not shown for supplying a fluid, usually fuel for internal combustion engines is formed. At a remote from the first end second end of the valve body of the nozzle head 11 is arranged with the nozzle hole disc 10 for atomizing the fluid. The nozzle hole disc 10 has an end face 16 remote from the first end.
Der Düsenlochkanal 12 weist an einem ersten Kanalende 18 eine Eintrittsfläche 22 (s. Figuren 9 und 10) und an einem vom ersten Kanalende 18 abgewandt angeordneten zweiten Kanalende 20 eine Austrittsfläche 24 auf, wobei die Eintrittsfläche 22 an einer von der Stirnfläche 16 abgewandt ausgebildeten Innenfläche 26 der Düsenlochscheibe 10 ausgebildet ist. Zwischen der Innenfläche 26 und der Stirnfläche 16 liegt ein sich in Richtung der Längssachse 14 erstreckender erster axialer Abstand Wl vor. Die Düsenlochscheibe 10 ist in dem Düsenkopf 11 des Kraft¬ stoffeinspritzventils aufgenommen. Der Düsenkopf 11 ist an dem zweiten Ende des Kraftstoffeinspritzventils positioniert, welches in einem nicht näher dargestellten Brennraum einer nicht näher dargestellten Verbrennungskraftmaschine angeordnet ist. Das bedeutet, dass Kraftstoff, welcher mit Hilfe der Kraft¬ stoffeinspritzdüse der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird, direkt in den Brennraum eingespritzt wird . Insbesondere ist es wichtig für einen optimalen, d.h. effizienten und emissi- onsarmen Betrieb des Verbrennungskraftmaschine, dass der Kraftstoff mit Hilfe der Kraftstoffeinspritzdüse fein zerstäubt - d.h. in sehr feinen Tröpfchen - dem Brennraum zugeführt wird. Diese feine Zerstäubung führt zu einer schnellen Kraftstoff- aufbereitung, d.h. einer Gemischbildung zwischen dem in den Brennraum eingespritzten Kraftstoff und einer im Brennraum bereits vorhandenen und in der Regel teilweise komprimierten Verbrennungsluft . Insbesondere die Kraftstoffaufbereitung bei einer als Ottomotor oder Benzinmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine stellt hohe Ansprüche an die feine Zerstäubung. Denn diese Art der Verbrennungskraftmaschine funktioniert basierend auf einer so genannten Fremdzündung, d.h. eine mit Hilfe der Gemischbildung im Brennraum vorliegendes Kraftstoff-Luftgemisch wird mit Hilfe einer Zündkerze entflammt. Diese Form der Zündung erfordert ein homogenes Kraftstoff-Luft-Gemisch, damit eine vollständige Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches herbeigeführt werden kann. Da dies in sehr kurzer Zeit innerhalb eines Einspritzzyklus erforderlich ist, besteht die Notwendigkeit einer feinen Zerstäubung mit Hilfe des Kraftstoffeinspritzventils . The nozzle-hole channel 12 has an entry surface 22 at a first channel end 18 (see FIGS. 9 and 10) and an exit surface 24 at a second channel end 20 remote from the first channel end 18, wherein the entry surface 22 is formed on an inner surface facing away from the end surface 16 26 of the nozzle hole disc 10 is formed. Between the inner surface 26 and the end face 16 there is a first axial distance Wl extending in the direction of the longitudinal axis 14. The nozzle hole disc 10 is received in the nozzle head 11 of the fuel ¬ fuel injection valve. The nozzle head 11 is positioned at the second end of the fuel injection valve, which is arranged in a combustion chamber, not shown, of an internal combustion engine, not shown. This means that fuel, which is supplied by means of the force ¬ stoffeinspritzdüse the internal combustion engine, is injected directly into the combustion chamber. In particular, it is important for an optimal, ie efficient and emis- Onsarmmen operation of the internal combustion engine, that the fuel using the fuel injector finely atomized - ie in very fine droplets - the combustion chamber is supplied. This fine atomization leads to a rapid fuel preparation, ie a mixture formation between the fuel injected into the combustion chamber and a combustion air already present in the combustion chamber and generally partially compressed. In particular, the fuel treatment in a trained as a gasoline engine or gasoline engine internal combustion engine makes high demands on the fine atomization. Because this type of internal combustion engine works based on a so-called spark ignition, ie, a fuel-air mixture present in the combustion chamber with the aid of mixture formation is ignited with the aid of a spark plug. This form of ignition requires a homogeneous fuel-air mixture, so that complete combustion of the fuel-air mixture can be brought about. Since this is required in a very short time within an injection cycle, there is a need for a fine atomization by means of the fuel injection valve.
Eine ebenso hohe Anforderung an eine feine Zerstäubung des Kraftstoffes ist auch bei einer als Dieselmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine gegeben. Das im Brennraum einer als Dieselmotor ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine vorlie¬ gende Luft-Kraftstoffgemisch wird aufgrund einer so genannten Selbstzündung verbrannt. D.h. die Zündung erfolgt hier aufgrund hoher Temperaturen im Brennraum, welche durch einen hohen Kompressionsdruck erzielbar ist. Das Luft-Kraftstoffgemisch entzündet sich an unterschiedlichen Stellen, den so genannten Zündherden, im Brennraum, und die Verbrennung schreitet aufgrund einer ansteigenden Temperatur und ansteigendem Druck im An equally high requirement for a fine atomization of the fuel is also given in a trained as a diesel engine internal combustion engine. The in the combustion chamber of a combustion engine designed as a diesel engine vorlie ¬ ing air-fuel mixture is burned due to a so-called auto-ignition. That is, the ignition takes place here due to high temperatures in the combustion chamber, which can be achieved by a high compression pressure. The air-fuel mixture ignites in different places, the so-called ignitions, in the combustion chamber, and the combustion progresses due to an increasing temperature and increasing pressure in the combustion chamber
Luft-Kraftstoffgemisch fort. Hier führt eine unzureichende Verbrennung zu einer sogenannten Rußbildung, welche mit Hilfe einer feinen Zerstäubung vermieden werden kann. Die feine Zerstäubung ist erzielbar mit mehreren an der Dü- senlochscheibe 10 ausgebildeten Düsenlochkanälen 12. Grundsätzlich ist eine Feinheit der Zerstäubung abhängig vom Air-fuel mixture continues. Here, insufficient combustion leads to a so-called soot formation, which can be avoided by means of a fine atomization. The fine atomization is achievable with a plurality of nozzle hole channels 12 formed on the nozzle disk 10. Basically, a fineness of the atomization depends on
Durchmesser des Düsenlochkanals 12 und vom Kraftstoffdruck . Je kleiner der Durchmesser des Düsenlochkanals 12 bzw. der Diameter of the nozzle hole channel 12 and the fuel pressure. The smaller the diameter of the nozzle hole channel 12 and the
Durchmesser der Austrittsfläche 24 und je höher der Druck umso feiner die Zerstäubung. Es ist zu berücksichtigen, dass eine einzuspritzende Kraftstoffmasse allerdings auch abhängig ist von dem Durchmesser des Düsenlochkanals 12. D. h. wiederum je kleiner die Austrittsfläche 24 desto geringer ist die Kraftstoffmasse pro Austrittsfläche 24. Somit ist eine Anzahl der Düsenlochkanäle 12 zur Erzielung der gewünschten einzuspritzenden Kraftstoffmasse zu berücksichtigen. An dieser Stelle soll nicht unerwähnt bleiben, dass ebenso maßgeblich für eine feine Zerstäubung ein sogenannter Einspritzdruck ist.  Diameter of the exit surface 24 and the higher the pressure, the finer the atomization. It should be noted that a fuel mass to be injected, however, also depends on the diameter of the nozzle hole channel 12. D. h. in turn, the smaller the exit area 24, the lower the fuel mass per exit area 24. Thus, a number of the nozzle hole channels 12 must be taken into account to achieve the desired fuel mass to be injected. At this point, it should not go unmentioned that just as decisive for a fine atomization is a so-called injection pressure.
Damit eine Zerstäubung realisierbar ist, sind die Düsenlochkanäle 12 die Düsenlochscheibe 10 vollständig durchdringend in die Düsenlochscheibe 10 eingebracht. Bei einem Einspritzvorgang werden die Eintrittsflächen 22 der Düsenlochkanäle 12 mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Düsennadel freigegeben, so dass der sich in einem Ventilkörper des Kraftstoffeinspritzventils befindliche Kraftstoff über die Austrittsflächen 24 unter einem entsprechenden Einspitzdruck dem Ventilkörper entströmt. In order that atomization can be realized, the nozzle hole channels 12 are introduced into the nozzle perforated disk 10 in a completely penetrating manner through the nozzle perforated disk 10. In an injection process, the inlet surfaces 22 of the nozzle hole channels 12 are released by means of a nozzle needle, not shown, so that the fuel located in a valve body of the fuel injection valve flows through the outlet surfaces 24 under a corresponding Einspitzdruck the valve body.
Fig. 2 zeigt schematisch aus den Austrittsflächen 24 entströmender Kraftstoff in Form von Kraftstoffstrahlen 28 während eines Einspritzvorganges. Gesetzen der Fluidmechanik ent¬ sprechend entströmt der Kraftstoff aus einem Düsenlochkanal 12 unter Bildung eines Kraftstoffkegels . Fig. 2 shows schematically from the exit surfaces 24 escaping fuel in the form of fuel jets 28 during an injection process. Laws of fluid mechanics ent ¬ speaking the fuel from a nozzle hole flows from channel 12 to form a fuel cone.
Problematisch ist, dass sich nach mehreren Arbeitsspielen des Verbrennungsmotors, d.h. nach mehreren Zündungen und ent¬ sprechenden Verbrennungen, eine feste und rußartige Ablagerung 30 im Bereich der Austrittsquerschnittflächen 24 bilden kann, wie beispielhaft in Fig. 3 gezeigt ist. Diese Ablagerung 30 ist ein Resultat eines im Bereich des KraftstoffStrahls 28 während eines Einspitzvorganges anlie¬ genden Druckverhältnisses. Zur Erläuterung ist in Fig. 4 eine Seitenansicht der Düsenlochscheibe 10 gemäß dem Stand der Technik dargestellt. In einer Umgebung zweier aus jeweils einer Dü¬ senöffnung austretender Kraftstoffstrahlen stellen sich in unterschiedlichen Bereichen der Kraftstoffstrahlen unterschiedliche Drücke ein, im Folgenden als Bereichsdrücke be¬ zeichnet . The problem is that after several cycles of the internal combustion engine, ie after several ignitions and ent ¬ speaking burns, a solid and soot-like deposit 30 can form in the region of the outlet cross-sectional areas 24, as shown by way of example in Fig. 3. This deposit 30 is a result of in the range of the fuel jet 28 during a Einspitzvorganges anlie ¬ constricting pressure ratio. For explanation, FIG. 4 shows a side view of the nozzle perforated disk 10 according to the prior art. In an environment of two from each of Dü ¬ senöffnung leaking fuel jets different pressures put themselves in different areas of the fuel jets, ¬ be characterized in the following as the field pressures.
Durch das Ausströmen des Kraftstoffes aus den Austrittsflächen 24, wird in einem Austrittsbereich des Kraftstoffes Umgebungsluft angesaugt. Mit anderen Worten wird die im Bereich des KraftstoffStrahls 28 befindliche Umgebungsluft vom Kraft- stoffstrahl 28 mitgerissen. By the outflow of the fuel from the exit surfaces 24, ambient air is drawn in an exit region of the fuel. In other words, the ambient air located in the region of the fuel jet 28 is entrained by the fuel jet 28.
Das bedeutet, dass sich in einem Saugbereich, welcher sich an der Stirnfläche 16 im Bereich der Austrittsfläche 24 befindet, ein niedrigerer erster Bereichsdruck pl einstellt als in einem von der Austrittsfläche 24 entfernten Umgebungsbereich, in welchem ein zweiter Bereichsdruck p2 herrscht, s. Figuren 4 und 5. Insbesondere ist in einem zwischen den Kraftstoffstrahlen 28 ausgebildeten Innenbereich 32 ein dritter Bereichsdruck p3 ausgebildet, welcher gegenüber dem ersten Bereichsdruck pl und dem zweiten Bereichsdruck p2 stark verringert ist, und einen extremen Unterdruck darstellt. Dieser gegenüber den anderen Bereichsdrücken stark verringerter dritte Bereichsdruck p3 stellt sich im Innenbereich 32 ein, da hier keine oder nur wenig Umgebungsluft bzw. Verbrennungsluft nachströmen kann. This means that in a suction region, which is located on the end face 16 in the region of the exit surface 24, a lower first range pressure pl is established than in a region remote from the exit surface 24 in which there is a second range pressure p2, s. 4 and 5. Specifically, in an inner region 32 formed between the fuel jets 28, a third range pressure p3 is formed which is greatly reduced from the first range pressure pl and the second range pressure p2, and represents an extreme negative pressure. This third range pressure p3, which is greatly reduced in comparison to the other range pressures, sets in the inner region 32, since no or only little ambient air or combustion air can flow in here.
Als eine Folge dieses dritten Bereichsdruck p3 können Turbulenzen zwischen abströmender Umgebungsluft und rückströmender As a result of this third range pressure p3, turbulences between outflowing ambient air and backflowing
Kraftstoffdämpfe hervorgerufen werden. Eine Rückströmrichtung ist mit Hilfe des Rückströmpfeils 36 im Innenbereich 32 zwischen den Kraftstoffstrahlen 28 der Figur 5 angedeutet. Die Kraftstoffdämpfe bilden sich aufgrund hoher Brennraumtemperaturen bereits beim Einspritzvorgang aus. Mit anderen Worten liegt der Kraftstoff während des Einspritzvorgangs in einem flüssigen Aggregatzustand und einem dampfförmigen Aggregatzustand vor. Fuel vapors are caused. A return flow direction is indicated by means of the return arrow 36 in the inner region 32 between the fuel jets 28 of FIG. The fuel vapors form due to high combustion chamber temperatures during the injection process. In other words, that is Fuel during the injection process in a liquid state of matter and a vapor state.
Das bedeutet mit anderen Worten, dass aus der Austrittsfläche 24 austretender Kraftstoff sich üblicherweise und überwiegend in Richtung des Richtungspfeils y von der Stirnfläche 16 entfernt. Allerdings kommt es aufgrund des Unterdruckes p3, welcher sich im Innenbereich 32 zwischen den KraftStoffstrahlen 28 ausbildet, zu einer Rückströmung eines Kraftstoff- dampf-Kraftstofftröpfchen-Gemisches . Dieses lagert sich an der Stirnfläche 16 an. In other words, this means that fuel leaving the exit surface 24 usually and predominantly in the direction of the directional arrow y moves away from the end face 16. However, due to the negative pressure p3, which forms in the inner region 32 between the fuel jets 28, there is a return flow of a fuel vapor-fuel droplet mixture. This is deposited on the end face 16.
Die aufgrund der Turbulenzen rückströmenden Kraftstoffdämpfe können mit Kraftstofftröpfchen 34 durchmischt sein, s. Fig. 6. Diese Kraftstofftröpfchen 34 werden dann in Richtung derThe fuel vapors flowing back due to turbulence may be mixed with fuel droplets 34, s. Fig. 6. These fuel droplets 34 are then in the direction of
Stirnfläche 16 der Düsenlochscheibe 10 beschleunigt und lagern sich im Bereich der Austrittsflächen 24 an der Stirnfläche 16 ab. Mit anderen Worten weisen zumindest teilweise die sich im Innenbereich 32 befindlichen Kraftstoffteilchen eine Strö- mungsrichtungsumkehr auf. Diese Strömungsrichtungsumkehr reduziert sich mit Steigerung einer Austrittsgeschwindigkeit des Kraftstoffes aus den Austrittsflächen 24, welche mit Hilfe einer Steigerung des Einspitzdruckes realisierbar ist, da mit zu¬ nehmender Austrittsgeschwindigkeit der dritte Bereichsdruck p3 nicht mehr ausreichend groß ist, die Kraftstofftröpfchen in Richtung der Stirnfläche 16 zu beschleunigen. End face 16 of the nozzle perforated disk 10 accelerates and deposits in the region of the exit surfaces 24 on the end face 16. In other words, the fuel particles located in the interior region 32 at least partially have a direction of flow reversal. This flow direction reversal is reduced by increasing an exit velocity of the fuel from the exit surfaces 24, which can be realized with the aid of an increase of the Einspitzdruckes, since ¬ with increasing exit speed of the third range pressure p3 is no longer sufficient to accelerate the fuel droplets in the direction of the end surface 16 ,
Die Düsenlochscheibe 10 des erfindungsgemäßen Kraftstoffein- spritzventils ist gemäß Fig. 7 ausgebildet. Der Düsenlochkanal 12 weist einen Düsenlochvorsprung 25 mit einer Kanalwandung 40 auf, mit deren Hilfe die Austrittsfläche 24 von der Stirnfläche 16 in Richtung von der Innenfläche 26 weg beabstandet vorliegt. The nozzle perforated disk 10 of the fuel injection valve according to the invention is designed as shown in FIG. The nozzle hole channel 12 has a nozzle hole projection 25 with a channel wall 40, by means of which the exit surface 24 is spaced away from the end face 16 in the direction of the inner surface 26.
Der Düsenlochvorsprung 25 ist vorliegend in einem ersten axialen Abstand Wl von der Eintrittsfläche 22 positioniert. Im Bereich des Düsenlochvorsprungs 25 ist über einen Umfang des Düsen¬ lochskanals 12 die Kanalwandung 40 ausgebildet, welche eine sich ausgehend von der Stirnfläche 16 in Richtung der Längsachse 14 erstreckende Wandungshöhe h aufweist. The nozzle hole projection 25 is presently positioned at a first axial distance Wl from the entry surface 22. In the region of the nozzle hole projection 25, the channel wall 40 is formed over a circumference of the nozzle ¬ hole channel 12, which is a Having starting from the end face 16 in the direction of the longitudinal axis 14 extending wall height h.
Somit entspricht das zweite Kanalende 20 einem von der Thus, the second channel end 20 corresponds to one of the
Stirnfläche 16 abgewandt ausgebildeten Kanalwandungsende 46 der Kanalwandung 40. End face 16 facing away formed channel wall end 46 of the channel wall 40th
Das heißt mit andern Worten, die Kanalwandung 40 des Düsenlochs 25 erstreckt sich vorliegend von einer mit der Stirnfläche 16 gemeinsamen Ebene den Düsenlochkanal 12 umfassend, derart dass ihre axiale Erstreckung ausgehend von der Stirnfläche 16 in Richtung des KraftstoffStrahls 28 ausgebildet ist. In other words, in this case, the channel wall 40 of the nozzle hole 25 extends from a plane common to the end face 16 to the nozzle hole channel 12, such that its axial extent is formed starting from the face 16 in the direction of the fuel jet 28.
Das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffein- spritzventils weist eine Kanalwandung 40 auf, welche hohlke- gelstumpfförmig ausgebildet ist. Die hohlkegelstumpfförmig ausgebildete Kanalwandung 40 hat eine konisch sich verjüngende und im Bereich des Düsenlochvorsprungs 25 vollständig lateral um den Düsenlochkanal 12 umlaufende innere Umfangsfläche, so dass die Austrittsfläche 24 kleiner ausgebildet ist als eine stromaufwärts im Abstand h von der Austrittsfläche 24 posi¬ tionierte Kanalquerschnittsfläche des Düsenlochs 25, die den in den Figuren eingezeichneten Durchmesser d hat. In einer Variante des Ausführungsbeispiels hat die innereThe exemplary embodiment of the fuel injection valve according to the invention has a channel wall 40, which is formed in the manner of a hollow cone. The hollow truncated cone-shaped channel wall 40 has a conically tapered and in the region of the nozzle hole projection 25 completely laterally around the nozzle hole channel 12 circumferential inner peripheral surface, so that the outlet surface 24 is smaller than an upstream at a distance h from the exit surface 24 posi ¬ tioned channel cross-sectional area of the nozzle hole 25, which has the diameter d shown in the figures. In a variant of the embodiment, the inner
Umfangsfläche die Gestalt eines Zylindermantels, insbesondere eines Kreiszylindermantels. In einem nicht näher dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel ist die Kanalwandung 40 hohlzy- linderförmig ausgebildet. Peripheral surface of the shape of a cylinder jacket, in particular a circular cylinder jacket. In a further embodiment, not shown in more detail, the channel wall 40 is formed hollow cylinder-shaped.
Die Wandungshöhe h ist so ermittelt, dass dem Innenbereich 32 in der Menge Umgebungsluft zugeführt werden kann, wie sie bei einem Ausströmen des Kraftstoffs aus der Austrittsfläche 24 gemäß dem Prinzip der Wasserstrahlpumpe mitgerissen wird. The wall height h is determined such that ambient air can be supplied to the inner region 32 in the quantity entrained when the fuel flows out of the outlet surface 24 in accordance with the principle of the water jet pump.
Zwischen zwei gegenüberliegend angeordneten Düsenlochkanälen 12, 13, d. h. zwischen einem Düsenlochkanal 12 und einem weiteren Düsenlochkanal 13, ist ein freier radialer Abstand D ausgebildet. Unter dem freien radialen Abstand D ist der Abstand zwischen dem Düsenlochkanal 12 und dem weiteren Düsenlochkanal 13 zu ver¬ stehen, welcher zwischen zwei nebeneinander angeordneten Kanalwandungen 40 ausgebildet ist. Der freie radiale Abstand D ist der Abstand zwischen dem Düsenlochkanal 12 und dem weiteren Düsenlochkanal 13, welcher in einem entlang der Längsachse 14 axialen Abstand von der Stirnfläche 16 bestimmt ist und der Wandungshöhe h entspricht. Between a pair of oppositely disposed nozzle hole channels 12, 13, ie between a nozzle hole channel 12 and a further nozzle hole channel 13, a free radial distance D is formed. Under the free radial distance D is the distance between the nozzle hole channel 12 and the other nozzle hole channel 13 to ver ¬ stand, which is formed between two adjacent channel walls 40. The free radial distance D is the distance between the nozzle hole channel 12 and the further nozzle hole channel 13, which is determined in a longitudinal axis 14 along the axial distance from the end face 16 and the wall height h corresponds.
Dabei gilt zu beachten, dass der freie radiale Abstand D vorliegend entlang eines Durchmessers der Düsenlochscheibe 10 zu ermitteln ist. Dies kann angenommen werden, da üblicherweise die Düsenlochscheibe 10 einen kreisförmig ausgebildeten Umfang aufweist. Sofern allerdings die Düsenlochscheibe 10 keinen kreisförmigen Umfang aufweist und/oder eine Anordnung der Düsenlochkanäle nicht symmetrisch um einen Mittelpunkt der Düsenlochscheibe 10 positioniert sind, ist der freie radiale Abstand D zwischen zwei sich gegenüberliegenden Düsenlochkanälen 12 zu bestimmen. It should be noted that the free radial distance D present is to be determined along a diameter of the nozzle hole disc 10. This can be assumed, since usually the nozzle hole disc 10 has a circular circumference. However, if the nozzle hole disc 10 has no circular circumference and / or an arrangement of the nozzle hole channels are not positioned symmetrically about a center of the nozzle hole disc 10, the free radial distance D between two opposite nozzle hole channels 12 is to be determined.
Die Wandungshöhe h lässt sich in Abhängigkeit des radialen Abstandes D bestimmen zu: h > 1/4■ D . The wall height h can be determined as a function of the radial distance D: h> 1/4 ■ D.
Wie in Fig. 7 dargestellt, ist somit zwischen jeweils zwei benachbarten Düsenlochkanälen 12 ein schneisenartiger Strömungskanal 41 ausgebildet. Damit dieser Strömungskanal 41 für eine ausreichende Luftzufuhr in den Innenbereich 32 ausgestaltet ist, ist eine Kanalwanddicke 42 der Kanalwandung 40 bei derAs shown in Fig. 7, thus, between each two adjacent nozzle hole channels 12, a winding-like flow channel 41 is formed. So that this flow channel 41 is designed for a sufficient air supply into the inner region 32, a channel wall thickness 42 of the channel wall 40 in the
Bestimmung der Wandungshöhe h zusätzlich zu berücksichtigen. Das bedeutet, dass die Wandungshöhe h größer als ein Viertel des radialen Abstandes D zu wählen ist. Ist beispielweise der radiale Abstand D zwischen den Düsenlochkanälen 12 6 mm, ergibt sich eine Wandungshöhe h von 1,5 mm. Damit nun ein ausreichend großerDetermination of the wall height h in addition to be considered. This means that the wall height h is greater than a quarter of the radial distance D to choose. For example, if the radial distance D between the nozzle hole channels 12 6 mm, results in a wall height h of 1.5 mm. So now a sufficiently large
Strömungskanal 41 geschaffen werden kann, ist die Wandungshöhe h zu ca. 2 mm zu bestimmen. Wie in den Figuren 8 bis 10 dargestellt, hat der Düsenlochvorsprung 25 eine äußere Umfangsflache 44. Diese äußere Um- fangsfläche 44 hat bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 9 eine in einem Längsschnitt rampen-förmige Kontur 45. Gemäß Fig. 10 ist diese Kontur 45 abgerundet rampenartig, d.h. in Gestalt einer gekrümmten, stetig differenzierbaren Funktion ausgebildet. Flow channel 41 can be created, the wall height h to determine about 2 mm. As shown in FIGS. 8 to 10, the nozzle hole projection 25 has an outer circumferential surface 44. In the exemplary embodiment of FIG. 9, this outer circumferential surface 44 has a contour 45 that is ramp-shaped in a longitudinal section. According to FIG. 10, this contour 45 is rounded ramp-like, ie formed in the shape of a curved, continuously differentiable function.
Wie in den Fig. 9 gezeigt, ist der Düsenlochkanal 12 in einem alternativen Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen As shown in Fig. 9, the nozzle hole channel 12 in an alternative embodiment of the invention
Kraftstoffeinspritzventils in Form eines gestuften Lochs ausgebildet, so dass der Düsenlochkanal 12 unterschiedliche Kanaldurchmesser aufweist. Der Kanaldurchmesser dl in einem von der Eintrittsfläche 22 zugewandt ausgebildeten ersten Kanal¬ bereich ist kleiner als ein zweiter Kanaldurchmesser d2 eines der Austrittsfläche 24 zugewandt ausgebildeten zweiten Kanalbe¬ reichs des Düsenlochkanals 12, so dass der erste Kanalbereich eine kleinere Querschnittsfläche hat als der zweite Kanalbe¬ reich. Zwischen dem ersten und dem zweiten Kanalbereich hat der Düsenlochkanal 12 eine Stufe. Vorliegend erstreckt sich der zweite Kanalbereich in axialer Richtung vom Düsenlochvorsprung 25 über die Stirnfläche 16 hinaus in Richtung zur Innenfläche 26 hin . Fuel injection valve in the form of a stepped hole, so that the nozzle hole channel 12 has different channel diameter. The channel diameter dl in a face formed by the entrance surface 22 first passage ¬ area is smaller than a second channel diameter d2 of the exit surface 24 facing formed second Kanalbe ¬ realm of nozzle hole channel 12, so that the first channel region has a smaller cross-sectional area than the second Kanalbe ¬ rich. Between the first and the second channel region, the nozzle hole channel 12 has a step. In the present case, the second channel region extends in the axial direction from the nozzle hole projection 25 beyond the end face 16 in the direction of the inner surface 26.

Claims

Patentansprüche claims
1. Düsenkopf (11) zur Zerstäubung eines Fluids für ein 1. nozzle head (11) for atomizing a fluid for a
Fluid-Einspritzventil mit einem durchströmbaren Ventilkörper, wobei der Düsenkopf (11) eine Längsachse (14) hat und eineFluid injection valve with a flow-through valve body, wherein the nozzle head (11) has a longitudinal axis (14) and a
Düsenlochscheibe (10) aufweist, welche eine Stirnfläche (16) und eine gegenüberliegende Innenfläche (26) hat, Nozzle orifice plate (10) having an end face (16) and an opposite inner face (26),
wobei die Düsenlochscheibe (10) mindestens einen die Düsen¬ lochscheibe (10) in Richtung der Längsachse (14) vollständig durchdringenden Düsenlochkanal (12; 13) aufweist, wherein the nozzle hole plate (10) at least one nozzle ¬ perforated disc (10) in the direction of the longitudinal axis (14) completely penetrating hole nozzle channel (12; 13),
wobei der Düsenlochkanal (12; 13) an seinem ersten Kanalende (18) eine Eintrittsfläche (22) und an seinem vom ersten Kanalende (18) abgewandt angeordneten zweiten Kanalende (20) eine Aus¬ trittsfläche (24) aufweist, wobei die Eintrittsfläche (22) ander Innenfläche (26) ausgebildet ist, wherein the nozzle hole channel (12; 13) at a first end of the channel (18) having an entry face (22) and facing away arranged at its from the first channel end (18) second channel end (20) an off ¬ tread surface (24), wherein the entrance surface (22 ) is formed on the inner surface (26),
und wobei  and where
ein Düsenlochvorsprung (25) des Düsenlochkanals (12; 13) eine Kanalwandung (40) aufweist, wobei die Kanalwandung (40) eine ausgehend von der Stirnfläche (16) in Richtung der Längsachse (14) von der Innenfläche (26) weg sich erstreckende Wandungshöhe (h) aufweist und über einen Umfang des Düsenlochvorsprungs (25) ausgebildet ist, derart, dass das zweite Kanalende (20) einem von der Stirnfläche (16) abgewandt ausgebildeten Kanalwandungsende (46) der Kanalwandung (40) entspricht. a nozzle hole projection (25) of the nozzle hole channel (12; 13) has a channel wall (40), wherein the channel wall (40) extending from the end face (16) in the direction of the longitudinal axis (14) of the inner surface (26) extending wall height (h) and is formed over a circumference of the nozzle hole projection (25), such that the second channel end (20) formed facing away from the end face (16) channel wall end (46) of the channel wall (40).
2. Düsenkopf (11) nach Anspruch 1, 2. nozzle head (11) 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, d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
die Kanalwandung (40) hohlkegelstumpfförmig ausgebildet ist. the channel wall (40) is formed hollow-cone-shaped.
3. Düsenkopf (11) nach Anspruch 1 oder 2, 3. nozzle head (11) according to claim 1 or 2,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
die Austrittsfläche (24) kleiner ausgebildet ist als die Eintrittsfläche (22). the exit surface (24) is smaller than the entry surface (22).
4. Düsenkopf (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, 4. nozzle head (11) according to one of claims 1 to 3,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
ein weiterer Düsenlochkanal (13; 12) die Düsenlochscheibe (10) durchdringend ausgebildet ist, derart, dass in einem in Richtung der Längsachse (14) ausgebildeten axialen Abstand (W2) von der Stirnfläche (16) ein freier radialer Abstand D zwischen dem Düsenlochkanal (12; 13) und dem weiteren Düsenlochkanal (13; 12) ausgestaltet ist, wobei gilt: a further nozzle hole channel (13; 12) is formed penetrating the nozzle hole disc (10) such that in a direction A free radial distance D between the nozzle-hole channel (12; 13) and the further nozzle-hole channel (13; 12) is formed at the axial distance (W2) of the end face (16) of the longitudinal axis (14).
ft>l/4-D ft> l / 4-D
und wobei der zweite axiale Abstand (W2) der Wandungshöhe h entspricht . and wherein the second axial distance (W2) corresponds to the wall height h.
5. Düsenkopf (11) nach Anspruch 4, 5. nozzle head (11) according to claim 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
die Wandungshöhe h gemäß h = 2/8 · D ausgebi ldet ist. the wall height h is h = 2/8 · D.
6. Düsenkopf (11) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 6. nozzle head (11) according to any one of claims 1 to 5,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
der Düsenlochvorsprung (25) eine äußere Umfangsfläche (44) hat, deren Kontur (45) in einem Längsschnitt einer stetig diffe¬ renzierbaren Funktion gemäß ausgestaltet ist. the nozzle hole projection (25) has an outer peripheral surface (44) whose contour (45) is configured in a longitudinal section of a continuously diffe ¬ renzierbaren function according to.
7. Düsenkopf (11) nach Anspruch 6, 7. nozzle head (11) according to claim 6,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
die äußere Umfangsfläche (44) rampen-förmig ausgebildet ist. the outer peripheral surface (44) is ramp-shaped.
8. Düsenkopf (11) nach einem der vorherigen Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s 8. Nozzle head (11) according to one of the preceding claims, d a d u r c h e c e n e c e n e s, d a s s
der Düsenlochkanal (12; 13) einen der Eintrittsfläche (22) benachbarten ersten Kanalbereich hat, dessen Querschnittsfläche kleiner ist als die Querschnittsfläche eines der Austrittsfläche (24) benachbarten zweiten Kanalbereichs des Düsenlochkanals (12; 13) . the nozzle-hole channel (12; 13) has a first channel region adjacent to the entry surface (22) whose cross-sectional area is smaller than the cross-sectional area of a second channel region of the nozzle-hole channel (12; 13) adjacent to the exit surface (24).
9. Düsenkopf (11) nach Anspruch 8, 9. nozzle head (11) according to claim 8,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, d a s s d a d u r c h e s e n c i n e s, d a s s
der Düsenlochkanal (12; 13) zwischen dem ersten und dem zweitenthe nozzle hole channel (12; 13) between the first and second
Kanalbereich eine Stufe aufweist Channel area has a stage
10. Fluid-Einspritzventil , mit einem durchströmbaren Ventil¬ körper, wobei an einem ersten axialen Ende des Ventilkörpers eine Zufuhrvorrichtung zur Zuführung eines Fluids ausgebildet ist, und an einem vom ersten Ende abgewandt ausgebildeten zweiten axialen Ende des Ventilkörpers ein Düsenkopf (11) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Zerstäubung des Fluids angeordnet ist, wobei eine die Stirnfläche (16) vom ersten Ende abgewandt und die Innenfläche (26) dem ersten Ende zugewandt ausgebildet ist . 10. fluid injection valve, with a flow-through valve ¬ body, wherein at a first axial end of the valve body, a supply device for supplying a fluid is formed, and at a second axial end of the valve body facing away from the first end, a nozzle head (11) according to one of the preceding claims for atomizing the fluid is arranged, one of the end face (16) facing away from the first end and the inner surface (26) the first end is formed facing.
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