WO2000060234A1 - Method and device for hydro-erosively smoothing the bore edges in a nozzle body, and nozzle body - Google Patents

Method and device for hydro-erosively smoothing the bore edges in a nozzle body, and nozzle body Download PDF

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WO2000060234A1
WO2000060234A1 PCT/DE2000/000892 DE0000892W WO0060234A1 WO 2000060234 A1 WO2000060234 A1 WO 2000060234A1 DE 0000892 W DE0000892 W DE 0000892W WO 0060234 A1 WO0060234 A1 WO 0060234A1
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nozzle
spray hole
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Günter LEWENTZ
Ulrich Augustin
Andreas Fath
Eberhard Kull
Dirk Baranowski
Hakan Yalcin
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • F02M61/1846—Dimensional characteristics of discharge orifices

Definitions

  • the invention relates to a method and a device for hydroerosive rounding of bore edges in a nozzle body, in which the nozzle body is flowed through by an abrasive particle-containing medium for removing material at the edge of the bore and a nozzle body
  • Punch nozzles are used, the smallest possible injection cross-section being required for optimum mixture formation and thus combustion in a combustion chamber of the internal combustion engine.
  • a certain amount of fuel must be injected through the injection nozzle into the combustion chamber within a very short injection period in order to achieve the desired performance of the internal combustion engine.
  • an unrestricted increase in the injection pressure is countered by the strength requirements for the injection nozzle.
  • the improvement of the spray nozzles is primarily attempted to reduce the flow coefficient of
  • an abrasive particle-containing medium flows through the nozzle body in order to remove material from the inlet edge of the spray hole channel and thus round off this inlet edge.
  • the possible rounding degree of the inlet edges of the spray hole channel is limited.
  • the object of the present invention is therefore to provide an improved method and an improved device for hydroerosive rounding of bore edges in a nozzle body, which make it possible to increase the flow coefficient through the nozzle body by means of a high degree of rounding and targeted material removal.
  • the improved flow coefficient of the fuel flow ensures an increased speed of the fuel injected from the spray hole channel m into the combustion chamber and an increased injection quantity.
  • turbulence in the fuel flow is also avoided as far as possible, so that the injection jet receives an optimized flow profile. Due to the optimized injection jet in relation to speed, injection volume and flow profile, an improved fuel preparation is achieved in the combustion chamber of the internal combustion engine, whereby the quality of the combustion process can be significantly increased and improvements in emission values, combustion noise, engine performance and fuel consumption can be achieved.
  • Fig. 1 shows a detail of a nozzle body of a one ⁇ spray nozzle for vertical installation m an internal combustion engine, in which a first embodiment of the inventive hydro-erosive grinding technology is applied
  • Fig. 2 shows a detail of a nozzle body of an injection nozzle for vertical installation m an internal combustion engine, in which a second Embodiment of the hydroerosive grinding technology is used
  • Fig. 1 shows a detail of a nozzle body of a one ⁇ spray nozzle for vertical installation m an internal combustion engine, in which a first embodiment of the inventive hydro-erosive grinding technology is applied
  • Fig. 2 shows a detail of a nozzle body of an injection nozzle for vertical installation m an internal combustion engine, in which a second Embodiment of the hydroerosive grinding technology is used
  • FIG 3 shows a section of a nozzle body of an injection nozzle for the inclined construction in an internal combustion engine, in which the first embodiment of the hydroerosive grinding technology according to the invention is used.
  • Fig. 1 shows the part of a nozzle body essential for the invention.
  • This nozzle body consists of an essentially cylindrical shaft area 11 and a tip area 12 which is attached to this shaft area 11 and rounded off at the tip and which can be arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine.
  • In the shaft area 11 of the nozzle body 1 there is an essentially cylindrical shaft bore 13, to which a conically tapering seat cone 15 connects via a set-off edge 14 in the tip area 12.
  • This seat cone 15 ends in a blind hole 16.
  • the shaft bore 13 in the nozzle body 1 serves to receive a nozzle needle which can be seated on the seat cone 15 in the nozzle body with a seat cone.
  • a spray hole channel 3 is also carried out laterally.
  • the fuel m fed into the nozzle body 1 is used to discharge the combustion chamber of the internal combustion engine via this spray hole channel 3.
  • a plurality of spray hole channels are distributed in the tip area 12 of the nozzle body 1 in order to achieve fuel injection with a defined pointed hole cone angle, depending on the shape of the combustion chamber.
  • these are preferably symmetrical with the distributed the same height around the tip area of the nozzle body.
  • the spray hole cone angle under which the fuel is injected tangentially from the spray hole channel 3 into the combustion chamber, is 150 °. Since the cone angle with which the seat cone 15 converges in the dome area 12 of the nozzle body 1 is 60 °, the fuel flow for injection into the combustion chamber of the internal combustion engine must flow in to the spray hole channel 3 via the shaft bore 11 and the seat cone 15 m when the nozzle needle is open can be deflected by 105 °. The required sharp deflection of the fuel flow leads to a reduction in fuel speed and thus to an undesired throttling of the fuel jet injected into the combustion chamber.
  • the spray hole channel 3 which is conventionally introduced by drilling into the tip region 11 of the nozzle body 1, is rounded off at an inlet edge 31.
  • a hydroerosive grinding technique is used for rounding off.
  • a medium containing abrasive particles flows through the nozzle body 1, the material is removed from the inlet edge 31 of the spray hole channel 3, and this inlet edge is rounded off.
  • a flow needle body 2 in introduced the shaft bore 13 of the nozzle body 1.
  • This jet needle-like flow body 2 has a shaft 21 and a needle-shaped tip 22 adjoining the shaft 21.
  • the needle-shaped tip 22 has a flat end at its lower end.
  • th seat cone 23 which has essentially the same opening angle as the seat cone 15 in the tip area 12 of the nozzle body 1.
  • the flow body 2 sits with the seat cone 23 on the seat cone 15 in the nozzle body 1, the seat cone 23, as shown in FIG. 1, partially covering the inlet region 31 of the spray hole channel 3 with its upper cone edge.
  • the flow body 2 is further designed so that between a section of the tip 22 adjoining the seat cone 23 and the inner wall of the nozzle body or between the shaft 21 and this inner wall there remains a sufficiently large flow gap which essentially allows the abrasive to flow freely through Medium contained particles.
  • Loops essentially simulate the flow of fuel through the nozzle body 1 when the nozzle needle is open for the medium containing the abrasive particles. This makes it possible to remove material in a targeted manner at the points in the nozzle body 1 where the greatest fuel deflection and thus the greatest loss of speed occurs, i.e. thus above all at the inlet edge 31 of the spray hole duct 3. Covering the lower region of the spray hole duct 3, shown in FIG. 1, by the seat cone 23 of the flow body 2 during hydroerosive grinding furthermore achieves that, preferably or exclusively, the upper region of the inlet edge 31 is rounded off, whereby a significantly higher degree of rounding is achieved compared to the methods known in the prior art. An improved rounding of this upper area of the leading edge 31 of the
  • Spray hole channel 3 enables a significant increase in the flow coefficient of the fuel and thus the fuel speed in the spray hole channel.
  • the part of the nozzle body 1 of a fuel injection valve shown in FIG. 2 has at least one spray hole 3, the leading edge 31 of which has an edge radius R at its upper region, which is preferably between the 1.5 times and 5 times the hole diameter D of the spray hole 3, whereby a good injection behavior is achieved.
  • guide grooves 25 are made in the section of the needle-shaped tip 22 above the seat cone 23, which in the direction of the flow of the medium containing abrasive particles are aligned and lie opposite the inlet areas of the spray hole channels in the nozzle body 1.
  • FIG. 3 shows a modification of the hydro-erosive grinding technique according to the invention for a nozzle body which is used in an injection nozzle to be installed obliquely in the internal combustion engine.
  • spray hole channels 3, 4 are introduced at various heights in the tip area 12 of the nozzle body 1 to achieve the desired spray hole cone angle.
  • a conical edge 240 at the tip 220 of the flow body 2 is also designed obliquely, so that the seat cone 230 in the spray hole channels introduced in the nozzle body 1 3, 4 parts of the Emerton Schl.es covers to allow rounding of the inlet edges 31, 41 in particular in the upper area.
  • the covering of the inlet areas in the various spray hole channels can be carried out in such a way that a targeted rounding of the inlet edge 41 of the spray hole channel 4 with the larger height angle in comparison to the emia edge 31 of the spray hole channel 3 is made with a smaller height.
  • guide grooves can also be provided at the tip 220 of the flow body 2 in order to improve the targeted material removal at the inlet edges 31, 41 of the spray hole channels 3, 4.
  • the flow bodies used in the hydroerosive grinding method according to the invention are preferably made of a material with a higher hardness than steel, for example hard metal or ceramic, in order to keep the wear of the flow bodies as low as possible.

Abstract

The invention relates to a method for hydro-erosively smoothing the bore edges (31) in a nozzle body (1). According to the inventive method, a flow body is introduced into the nozzle body which flow body defines the course of flow of a medium that contains abrasive particles through the nozzle body (1) in such a manner that material is specifically removed at the bore edge. In the upper region of its inlet edge (31, 41), the nozzle body (1) has an edge radius (R) that is between 1.5 and 5 times the hole diameter (D) of the spray hole (3, 4).

Description

Beschreibungdescription
Verfahren und Vorrichtung zum hydroerosiven Runden von Bohrungskanten m einem Dusenkorper und DusenkorperMethod and device for hydroerosive rounding of bore edges in a nozzle body and nozzle body
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum hydroerosiven Runden von Bohrungskanten m einem Dusenkorper, bei dem der Dusenkorper von einem abrasive Teilchen enthaltenden Medium zum Abtragen von Material an der Bohrungskante durchströmt wird und ein Dusenkorper einesThe invention relates to a method and a device for hydroerosive rounding of bore edges in a nozzle body, in which the nozzle body is flowed through by an abrasive particle-containing medium for removing material at the edge of the bore and a nozzle body
Kraftstoffemspritzventils . Ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung sind aus der DE 195 07 171 Cl bekannt.Fuel injection valve. Such a method and such a device are known from DE 195 07 171 Cl.
In Kraftfahrzeugen werden zunehmend Verbrennungsmotoren mit Direkteinspritzung eingesetzt. In solchen Direktem- spritzsystemen werden dabei als Einspritzdüsen vor allemInternal combustion engines with direct injection are increasingly being used in motor vehicles. In such direct injection systems, injection nozzles are used above all
Lochdusen verwendet, wobei zu einer optimalen Gemischbildung und damit Verbrennung in einer Brennkammer des Verbrennungsmotors ein möglichst kleiner Einspritzquerschnitt gefordert wird. Bei der gewünschten Verkleinerung der Querschnitte des Spritzlochs m der Einspritzdüse ist neben fertigungstechnischen Problemen insbesondere auch zu berücksichtigen, daß eine bestimmte Kraftstoffmenge innerhalb eines sehr kurzen Einspritzzeitraums durch die Einspritzdüse in die Brennkammer eingespritzt werden muß, um die gewünschte Leistung des Ver- brennungsmotors zu erzielen. Um einen höheren Kraftstoffdurchsatz durch das Spritzloch der Einspritzdüse auch bei kleinem Spritzlochquerschnitt zu erreichen, besteht die Möglichkeit, entweder den Einspritzdruck zu erhohen, den Durchflußbeiwert durch das Spritzloch zu vergrößern oder die Kraftstoffdichte zu erniedrigen. Einer unbeschrankten Erhöhung des Einspritzdrucks stehen ηedoch die Festigkeitsanforderungen an die Einspritzdüse entgegen. Der Verringerung der Kraftstoffdichte sind weiterhin physikalische Grenzen gesetzt. Aus diesen Gründen wird bei der Verbesserung der Em- spritzdusen vor allem versucht, den Durchflußbeiwert vonPunch nozzles are used, the smallest possible injection cross-section being required for optimum mixture formation and thus combustion in a combustion chamber of the internal combustion engine. In the desired reduction in the cross sections of the spray hole m of the injection nozzle, in addition to production engineering problems, it must also be taken into account in particular that a certain amount of fuel must be injected through the injection nozzle into the combustion chamber within a very short injection period in order to achieve the desired performance of the internal combustion engine. In order to achieve a higher fuel throughput through the injection hole of the injection nozzle even with a small injection hole cross-section, it is possible to either increase the injection pressure, increase the flow coefficient through the injection hole or lower the fuel density. However, an unrestricted increase in the injection pressure is countered by the strength requirements for the injection nozzle. There are still physical limits to reducing fuel density. For these reasons, the improvement of the spray nozzles is primarily attempted to reduce the flow coefficient of
Kraftstoff durch den Spritzlochkanal der Einspritzdüse zu erhohen. In αer DE 195 07 171 Cl wird hierzu vorgeschlagen, den Spritzlochkanal im Einlaufbereich beim Übergang in einen Dichtsitz des Dusenkorpers der Einspritzdüse kantenlos abzurunden. Durch die abgerundete Ausformung des Einlaufbereichs wird der Umlenkwinkel der KraftstoffStrömung durch den Dusenkorper beim Übergang von der Schaftbohrung in den Spritzlochkanal verkleinert, wodurch sich eine Erhöhung des Durchflußbeiwertes durch den Spritzlochkanal und damit eine vergrößerte Kraftstoffmenge durch das Spritzloch ergeben. Um die Einlaufkante des Spritzlochkanals im Dusenkorper, der herkommlicherweise mittels einer Bohroperation eingebracht wird, abzurunden, wird im allgemeinen eine Nachbearbeitung des Dusenkorpers mittels hydroerosivem Schleifens durchgeführt. Hierbei durchströmt ein abrasive Teilchen ent- haltendes Medium den Dusenkorper, um Material von der Einlaufkante des Spritzlochkanals abzutragen und so diese Einlaufkante abzurunden. Bei den im Stand der Technik verwendeten hydroerosiven Schleifverfahren ist jedoch dem möglichen Verrundungsgrad der Einlaufkanten des Spritzlochkanals Gren- zen gesetzt. Insbesondere besteht die Gefahr, daß eine furchenartige Kanalbildung im Spritzloch auftritt, wenn Verrun- dungsgrade von mehr als 20% ausgeführt werden. Weiterhin ist es mit der herkömmlichen hydroerosiven Schleiftechnik schwierig, gezielt Material im Dusenkorper an den Stellen größter Kraftstoffumlenkung und damit geringstem Durchflußbeiwert, also insbesondere an der Einlaufkante des Spritzkanals, abzutragen.Increase fuel through the injection port of the injector. In αer DE 195 07 171 Cl it is proposed to round off the spray hole channel in the inlet area when transitioning into a sealing seat of the nozzle body of the injection nozzle. The rounded shape of the inlet area reduces the deflection angle of the fuel flow through the nozzle body at the transition from the shaft bore into the spray hole channel, which results in an increase in the flow coefficient through the spray hole channel and thus an increased amount of fuel through the spray hole. In order to round off the leading edge of the spray hole channel in the nozzle body, which is conventionally introduced by means of a drilling operation, the nozzle body is generally reworked by means of hydroerosive grinding. Here, an abrasive particle-containing medium flows through the nozzle body in order to remove material from the inlet edge of the spray hole channel and thus round off this inlet edge. With the hydroerosive grinding methods used in the prior art, however, the possible rounding degree of the inlet edges of the spray hole channel is limited. In particular, there is a risk that furrow-like channel formation occurs in the spray hole if rounding degrees of more than 20% are carried out. Furthermore, with conventional hydroerosive grinding technology, it is difficult to remove material in the nozzle body at the points of greatest fuel deflection and thus the lowest flow coefficient, in particular at the leading edge of the spray channel.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum hydroerosiven Runden von Bohrungskanten n einem Dusenkorper bereitzustellen, die es ermöglichen, durch hohe Verrundungs- grade und gezieltes Materialabtragen den Durchflußbeiwert durch den Dusenkorper zu erhohen.The object of the present invention is therefore to provide an improved method and an improved device for hydroerosive rounding of bore edges in a nozzle body, which make it possible to increase the flow coefficient through the nozzle body by means of a high degree of rounding and targeted material removal.
Diese Aufgabe wird erfmdungsgemaß durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelost. Bevorzugte Ausfuhrungsformen sind m den abhangigen Ansprüchen angegeben. Das erfmdungsgemaße Verfahren und die erfindungsgemaße Vorrichtung zum hydroerosiven Runden von Bohrungskanten m einem Dusenkorper zeichnen sich durch einen Stromungskorper aus, der in einen Dusenkorper eingebracht wird, um den Stro- mungsverlauf eines abrasive Teilchen enthaltenden Mediums durch den Dusenkorper so festzulegen, daß durch gezieltes Abtragen von Material an einer Bohrungskante ein vorbestimmter Verrundungsgrad erzielt wird. Hierdurch ist es möglich, gezielt Material an den Stellen stärkster Umlenkung der Kraft- StoffStrömung im Dusenkorper abzutragen und darüber hinaus hohe Verrundungsgrade zu erzielen, womit sich eine deutliche Erhöhung des Durchflußbeiwertes des Kraftstoffs, insbesondere m einem Spritzloch des Dusenkorpers, erzielen laßt.According to the invention, this object is achieved by the features of the independent claims. Preferred embodiments are specified in the dependent claims. The method according to the invention and the device according to the invention for hydroerosive rounding of bore edges in a nozzle body are distinguished by a flow body which is introduced into a nozzle body in order to determine the flow pattern of a medium containing abrasive particles through the nozzle body in such a way that by targeted removal of Material at a hole edge a predetermined degree of rounding is achieved. This makes it possible to remove material in a targeted manner at the points of greatest deflection of the fuel flow in the nozzle body and, moreover, to achieve high degrees of rounding, with which a significant increase in the flow coefficient of the fuel, in particular in a spray hole of the nozzle body, can be achieved.
Der verbesserte Durchflußbeiwert der KraftstoffStrömung sorgt für eine erhöhte Geschwindigkeit des aus dem Spritzlochkanal m die Brennkammer eingespritzten Kraftstoffs und für eine erhöhte Einspritzmenge. Durch die Verminderung der Kraftstoffumlenkung werden weiterhin auch Verwirbelungen in der KraftstoffStrömung soweit wie möglich vermieden, so daß der Einspritzstrahl ein optimiertes Stromungsprofil erhalt. Durch den m bezug auf Geschwindigkeit, Einspritzvolumen und Stromungsprofil optimierter Einspritzstrahl wird eine verbesserte Kraftstoffaufbereitung m der Brennkammer des Verbrennungsmotors erreicht, wodurch sich die Qualltat des Verbren- nungsverlaufes wesentlich steigern und Verbesserungen bei den Emissionswerten, den Verbrennungsgerauschen, der Motorleistung und dem Kraftstoffverbrauch erzielen lassen. Durch die erfindungsgemaße Technik zum hydroerosiven Runden lassen sich insbesondere auch bei Lochdusen für den Schragembau m Ver- brennungsmotoren Verbesserungen bei der Emspπtzstrahlcha- rakteristik erzielen, da durch die verstärkte Abrundung der Einlaufkanten von Spritzlochern mit größerem Hohenwmkel der Durchflußbeiwert von Kraftstoff in diesen Spritzlochern an den von Spritzlochern mit kleinerem Hohenwmkel angepaßt wer- den kann.The improved flow coefficient of the fuel flow ensures an increased speed of the fuel injected from the spray hole channel m into the combustion chamber and an increased injection quantity. By reducing the fuel deflection, turbulence in the fuel flow is also avoided as far as possible, so that the injection jet receives an optimized flow profile. Due to the optimized injection jet in relation to speed, injection volume and flow profile, an improved fuel preparation is achieved in the combustion chamber of the internal combustion engine, whereby the quality of the combustion process can be significantly increased and improvements in emission values, combustion noise, engine performance and fuel consumption can be achieved. By means of the inventive technology for hydroerosive rounding, improvements can also be achieved in the spray jet characteristics, particularly in the case of hole nozzles for the oblique construction in internal combustion engines, since the increased rounding-off of the inlet edges of spray holes with greater height angle means that the flow coefficient of fuel in these spray holes at the of Spray holes with a smaller height can be adjusted.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielhaft naher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 einen Ausschnitt eines Dusenkorpers einer Ein¬ spritzdüse zum senkrechten Einbau m einen Verbrennungsmotor, bei der eine erste Ausfuhrungsform der erfmdungsgemaßen hydroerosiven Schleiftechnik eingesetzt wird, Fig. 2 einen Ausschnitt eines Dusenkorpers einer Einspritzdüse zum senkrechten Einbau m einen Verbrennungsmotor, bei der eine zweite Ausfuhrungsform der erfmdungsgemaßen hydroerosiven Schleiftechnik eingesetzt wird, undThe invention is explained in more detail below by way of example with reference to the drawings. Show it: Fig. 1 shows a detail of a nozzle body of a one ¬ spray nozzle for vertical installation m an internal combustion engine, in which a first embodiment of the inventive hydro-erosive grinding technology is applied, Fig. 2 shows a detail of a nozzle body of an injection nozzle for vertical installation m an internal combustion engine, in which a second Embodiment of the hydroerosive grinding technology is used, and
Fig. 3 einen Ausschnitt eines Dusenkorpers einer Em- spπtzduse zum Schrage bau in einem Verbrennungsmotor, bei der die erste Ausfuhrungsform der erfmdungsgemaßen hydroerosiven Schleiftechnik eingesetzt wird.3 shows a section of a nozzle body of an injection nozzle for the inclined construction in an internal combustion engine, in which the first embodiment of the hydroerosive grinding technology according to the invention is used.
Fig. 1 zeigt den für die Erfindung wesentlichen Teil eines Dusenkorpers. Dieser Dusenkorper besteht aus einem im we- sentlichen zylindrischen Schaftbereich 11 und einem an diesen Schaftbereich 11 angesetzten, der Spitze abgerundeten Kuppenbereich 12, der einer Brennkammer eines Verbrennungsmotors angeordnet werden kann. Im Schaftbereich 11 des Dusenkorpers 1 ist eine im wesentlichen zylindrische Schaftbohrung 13 ausgeführt, an die sich über eine Absetzkante 14 im Kuppenbereich 12 ein konisch zulaufender Sitzkonus 15 anschließt. Dieser Sitzkonus 15 endet m einem Sackloch 16. Die Schaftbohrung 13 im Dusenkorper 1 dient zur Aufnahme einer Dusennadel, die mit einem Sitzkegel auf dem Sitzkonus 15 im Dusenkorper aufsitzen kann.Fig. 1 shows the part of a nozzle body essential for the invention. This nozzle body consists of an essentially cylindrical shaft area 11 and a tip area 12 which is attached to this shaft area 11 and rounded off at the tip and which can be arranged in a combustion chamber of an internal combustion engine. In the shaft area 11 of the nozzle body 1 there is an essentially cylindrical shaft bore 13, to which a conically tapering seat cone 15 connects via a set-off edge 14 in the tip area 12. This seat cone 15 ends in a blind hole 16. The shaft bore 13 in the nozzle body 1 serves to receive a nozzle needle which can be seated on the seat cone 15 in the nozzle body with a seat cone.
Im Kuppenbereich 12 des Dusenkorpers 1 ist seitlich weiterhin ein Spritzlochkanal 3 ausgeführt. Über diesen Spritzlochkanal 3 wird bei geöffneter Dusennadel der m den Dusenkorper 1 eingespeiste Kraftstoff m die Brennkammer des Ver- brennungsmotors abgegeben. Im allgemeinen sind im Kuppenbereich 12 des Dusenkorpers 1 jedoch mehrere Spritzlochkanale verteilt ausgeführt, um je nach Brennkammerform eine Kraftstoffeinspritzung mit einem definierten Spπtzlochkegelwmkel zu erzielen. Bei dem in Fig. 1 gezeigten Dusenkorper, der für einen zentralen senkrechten Einbau m den Verbrennungsmotor vorgesehen ist, sind bei einer Ausfuhrung mit mehreren Spπtzlochkanalen diese vorzugsweise symmetrisch mit dem gleichen Hohenwmkel um den Kuppenbereich des Dusenkorpers verteilt .In the dome area 12 of the nozzle body 1, a spray hole channel 3 is also carried out laterally. When the nozzle needle is open, the fuel m fed into the nozzle body 1 is used to discharge the combustion chamber of the internal combustion engine via this spray hole channel 3. In general, however, a plurality of spray hole channels are distributed in the tip area 12 of the nozzle body 1 in order to achieve fuel injection with a defined pointed hole cone angle, depending on the shape of the combustion chamber. In the case of the nozzle body shown in FIG. 1, which is provided for a central vertical installation in the internal combustion engine, in the case of an embodiment with several pointed hole channels, these are preferably symmetrical with the distributed the same height around the tip area of the nozzle body.
Bei dem m Fig. 1 gezeigten Dusenkorper 1 betragt der Spritzlochkegelwmkel, unter dem der Kraftstoff tangential aus dem Spritzlochkanal 3 in die Brennkammer eingespritzt wird, 150°. Da der Konuswinkel, mit dem der Sitzkonus 15 im Kuppenbereich 12 des Dusenkorpers 1 zusammenlauft, 60° ist, muß der Kraftstoffström zur Einspritzung in die Brennkammer des Verbrennungsmotors, um bei geöffneter Dusennadel über die Schaftbohrung 11 und den Sitzkonus 15 m den Spritzlochkanal 3 einströmen zu können, um 105° umgelenkt werden. Die erforderliche scharfe Umlenkung des KraftstoffStroms fuhrt zu einer Verminderung der Kraftstoffgeschwmdigkeit und damit zu einer ungewunschten Drosselung des in die Brennkammer einge- spritzten KraftstoffStrahls . Weiterhin treten beim Umlenken des Kraftstoffs auch Verwirbelungen auf, die zu Einspritzverlusten sowie einer Änderung der Einspritzstrahlcharakteristik und damit einer Beeinträchtigung des Verbrennungsverlaufes fuhren. Um einen erhöhten Kraftstoff-Durchflußbeiwert und da- mit eine verbesserte Emspritzstrahlcharakteristik zu erreichen, wird der herkommlicherweise durch Bohren m den Kuppenbereich 11 des Dusenkorpers 1 eingebrachte Spritzlochkanal 3 an einer Einlaufkante 31 abgerundet. Zum Abrunden wird eine hydroerosive Schleiftechnik eingesetzt. Hierbei wird der Du- senkorper 1 von einem abrasive Teilchen enthaltenden Medium durchströmt, das Material von der Einlaufkante 31 des Spritzlochkanals 3 abtragt und diese Einlaufkante so abrunden.In the nozzle body 1 shown in FIG. 1, the spray hole cone angle, under which the fuel is injected tangentially from the spray hole channel 3 into the combustion chamber, is 150 °. Since the cone angle with which the seat cone 15 converges in the dome area 12 of the nozzle body 1 is 60 °, the fuel flow for injection into the combustion chamber of the internal combustion engine must flow in to the spray hole channel 3 via the shaft bore 11 and the seat cone 15 m when the nozzle needle is open can be deflected by 105 °. The required sharp deflection of the fuel flow leads to a reduction in fuel speed and thus to an undesired throttling of the fuel jet injected into the combustion chamber. Furthermore, when the fuel is deflected, turbulence also occurs, which leads to injection losses and a change in the injection jet characteristic and thus an impairment of the combustion process. In order to achieve an increased fuel flow coefficient and thus an improved spray jet characteristic, the spray hole channel 3, which is conventionally introduced by drilling into the tip region 11 of the nozzle body 1, is rounded off at an inlet edge 31. A hydroerosive grinding technique is used for rounding off. In this case, a medium containing abrasive particles flows through the nozzle body 1, the material is removed from the inlet edge 31 of the spray hole channel 3, and this inlet edge is rounded off.
Um einen hohen Verrundungsgrad und ein gezieltes Mate- rialabtragen an der Einlaufkante 31 des Spritzlochkanals 3 im Dusenkorper 1 zu ermöglichen, wird, wie in Fig. 1 gezeigt, bei der erfmdungsgemaßen hydroerosiven Schleiftechnik mit einem abrasive Teilchen enthaltenen Medium ein dusennadelahn- licher Stromungskorper 2 in die Schaftbohrung 13 des Dusenkorpers 1 eingebracht. Dieser dusennadelahnliche Stromungs- korper 2 weist einen Schaft 21 und eine sich an den Schaft 21 anschließende nadelformige Spitze 22 auf. Die nadelformige Spitze 22 tragt dabei an ihrem unteren Ende einen abgeflach- ten Sitzkegel 23, der im wesentlichen den gleichen Offnungs- wmkel wie der Sitzkonus 15 im Kuppenbereich 12 des Dusenkorpers 1 besitzt. Im eingeschobenen Zustand sitzt der Stro- mungskorper 2 mit dem Sitzkegel 23 auf dem Sitzkonus 15 im Dusenkorper 1 auf, wobei der Sitzkegel 23, wie Fig. 1 zeigt, mit seiner oberen Kegelkante den Einlaufbereich 31 des Spritzlochkanals 3 teilweise abdeckt. Der Stromungskorper 2 ist weiterhin so ausgelegt, daß zwischen einem an den Sitzkegel 23 anschließenden Abschnitt der Spitze 22 und der Innen- wandung des Dusenkorpers bzw. zwischen dem Schaft 21 und dieser Innenwandung ein ausreichend großer Stromungsspalt bleibt, der im wesentlichen ein ungehindertes Durchströmen des abrasive Teilchen enthaltenen Mediums ermöglicht.In order to enable a high degree of rounding and a targeted removal of material at the inlet edge 31 of the spray hole channel 3 in the nozzle body 1, as shown in FIG. 1, in the hydroerosive grinding technique according to the invention with a medium containing abrasive particles, a flow needle body 2 in introduced the shaft bore 13 of the nozzle body 1. This jet needle-like flow body 2 has a shaft 21 and a needle-shaped tip 22 adjoining the shaft 21. The needle-shaped tip 22 has a flat end at its lower end. th seat cone 23, which has essentially the same opening angle as the seat cone 15 in the tip area 12 of the nozzle body 1. In the inserted state, the flow body 2 sits with the seat cone 23 on the seat cone 15 in the nozzle body 1, the seat cone 23, as shown in FIG. 1, partially covering the inlet region 31 of the spray hole channel 3 with its upper cone edge. The flow body 2 is further designed so that between a section of the tip 22 adjoining the seat cone 23 and the inner wall of the nozzle body or between the shaft 21 and this inner wall there remains a sufficiently large flow gap which essentially allows the abrasive to flow freely through Medium contained particles.
Durch das Anordnen des dusennadelahnlichen Stromungskor- pers 2 im Dusenkorper 1 ist es möglich, beim hydroerosivenBy arranging the flow needle body 2 in the nozzle body 1, it is possible in the hydroerosive
Schleifen im wesentlichen den Stromungsverlauf von Kraftstoff durch den Dusenkorper 1 bei geöffneter Dusennadel für das abrasive Teilchen enthaltende Medium nachzubilden. Hierdurch ist es möglich, gezielt Material an den Stellen im Dusenkor- per 1 abzutragen, an denen die stärkste Kraftstoffumlenkung und damit der größte Geschwindigkeitsverlust auftritt, d.h. also vor allem an der Einlaufkante 31 des Spritzlochkanals 3. Durch die m Fig. 1 gezeigte Abdeckung des unteren Bereichs des Spritzlochkanals 3 durch den Sitzkegel 23 des Stromungs- korpers 2 beim hydroerosiven Schleifen wird weiterhin erreicht, daß bevorzugt oder ausschließlich der obere Bereich der Einlaufkante 31 abgerundet wird, wodurch sich gegenüber den im Stand der Technik bekannten Verfahren ein deutlich höherer Verrundungsgrad erzielen. Eine verbesserte Abrundung gerade dieses oberen Bereiches der Einlaufkante 31 desLoops essentially simulate the flow of fuel through the nozzle body 1 when the nozzle needle is open for the medium containing the abrasive particles. This makes it possible to remove material in a targeted manner at the points in the nozzle body 1 where the greatest fuel deflection and thus the greatest loss of speed occurs, i.e. thus above all at the inlet edge 31 of the spray hole duct 3. Covering the lower region of the spray hole duct 3, shown in FIG. 1, by the seat cone 23 of the flow body 2 during hydroerosive grinding furthermore achieves that, preferably or exclusively, the upper region of the inlet edge 31 is rounded off, whereby a significantly higher degree of rounding is achieved compared to the methods known in the prior art. An improved rounding of this upper area of the leading edge 31 of the
Spritzlochkanals 3 ermöglicht eine deutliche Erhöhung des Durchflußbeiwertes des Kraftstoffs und damit der Kraftstoffgeschwindigkeit im Spritzlochkanal.Spray hole channel 3 enables a significant increase in the flow coefficient of the fuel and thus the fuel speed in the spray hole channel.
Der m Figur 2 dargestellte Teil des Dusenkorpers 1 ei- nes Kraftstoffemspritzventils weist mindestens ein Spritzloch 3 auf, dessen Einlaufkante 31 an ihrem oberen Bereich einen Kantenradius R aufweist, der vorzugsweise zwischen dem 1,5 fachen und 5-fachen des Lochdurchmessers D des Spritzlochs 3 liegt, wodurch ein gutes Einspritzverhalten erzielt wird.The part of the nozzle body 1 of a fuel injection valve shown in FIG. 2 has at least one spray hole 3, the leading edge 31 of which has an edge radius R at its upper region, which is preferably between the 1.5 times and 5 times the hole diameter D of the spray hole 3, whereby a good injection behavior is achieved.
Um beim hydroerosiven Schleifen insbesondere Material von diesem oberen Bereich der Einlaufkante 31 des Spritzlochkanals 3 abzutragen, sind gemäß der m Fig. 2 gezeigten Ausfuhrungsform im Abschnitt der nadelformigen Spitze 22 oberhalb des Sitzkegels 23 Leitnuten 25 ausgeführt, die m Rich- tung der Strömung des die abrasiven Teilchen enthaltenden Mediums ausgerichtet sind und den Einlaufbereichen der Spritz- lochkanale im Dusenkorper 1 gegenüberliegen. Durch diese Leitnut 25 ist es möglich, daß die abrasiven Teilchen enthaltenen Medium gezielt auf den oberen Bereich der Einlaufkante 31 des Spritzlochkanals 3 zu lenken und so eine verstärkte Verrundung in diesem Bereich zu bewirken, der dann zu einem erhöhten Kraftstoff-Durchflußbeiwert und damit zu einer größeren Kraftstoffgeschwindigkeit fuhrt.In order to remove material in particular from this upper region of the inlet edge 31 of the spray-hole channel 3 during hydroerosive grinding, according to the embodiment shown in FIG. 2, guide grooves 25 are made in the section of the needle-shaped tip 22 above the seat cone 23, which in the direction of the flow of the medium containing abrasive particles are aligned and lie opposite the inlet areas of the spray hole channels in the nozzle body 1. Through this guide groove 25, it is possible for the medium containing the abrasive particles to be directed in a targeted manner onto the upper region of the inlet edge 31 of the spray hole channel 3 and thus to bring about an increased rounding in this region, which then leads to an increased fuel flow coefficient and thus to a higher fuel speed leads.
Fig. 3 zeigt eine Abwandlung der erfindungsgemäßen hy- droerosiven Schleiftechnik für einen Dusenkorper, der bei einer schräg in den Verbrennungsmotor einzubauenden Einspritzdüse verwendet wird. Bei diesem Dusenkorper 1 sind Spritz- lochkanale 3, 4 zum Erzielen des gewünschten Spritzlochkegel- winkels unter verschiedenen Hohenwmkeln im Kuppenbereich 12 des Dusenkorpers 1 eingebracht. Um gezielt die Einlaufkanten 31, 41 der Spritzlochkanale 3, 4 bei dieser Dusenkorperaus- fuhrung abrunden zu können, ist eine Kegelkante 240 an der Spitze 220 des Stromungskorpers 2 ebenfalls schräg ausgeführt, so daß der Sitzkegel 230 bei den im Dusenkorper 1 ein- gebrachten Spritzlochkanalen 3, 4 Teile des Emlaufbereich.es abdeckt, um ein Abrunden der Einlaufkanten 31, 41 insbesondere im oberen Bereich zu ermöglichen. Durch eine geeignete Anordnung des Sitzkegels 230 und der Kegelkante 240 kann dabei die Abdeckung der Einlaufbereiche in den verschiedenen Spritzlochkanalen so vorgenommen werden, daß gezielt eine stärkere Verrundung der Einlaufkante 41 des Spritzlochkanals 4 mit dem größeren Höhenwinkel im Vergleich zur Emiaufkante 31 des Spritzlochkanals 3 mit kleinerem Hohenwmkel vorgenommen wird. Hierdurch laßt sich eine verbesserte Emzelstrahl- mengenverteilung aus den Spritzlochern und damit eine Senkung der Toleranzempfmdlichkeit erreichen. Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausfuhrungsform können - ahnlich wie m Fig. 2 - auch Leitnuten an der Spitze 220 des Stromungskorpers 2 angebracht werden, um den gezielten Materialabtrag an den Einlaufkanten 31, 41 der Spritzlochkanale 3, 4 zu verbessern. Die im erfmdungsgemaßen hydroerosiven Schleifverfahren eingesetzten Stromungskorper werden vorzugsweise aus einem Material mit einer höheren Harte als Stahl, z.B. Hartmetall oder Keramik, hergestellt, um den Verschleiß der Stromungskorper so gering wie möglich zu halten. 3 shows a modification of the hydro-erosive grinding technique according to the invention for a nozzle body which is used in an injection nozzle to be installed obliquely in the internal combustion engine. In this nozzle body 1, spray hole channels 3, 4 are introduced at various heights in the tip area 12 of the nozzle body 1 to achieve the desired spray hole cone angle. In order to be able to specifically round off the inlet edges 31, 41 of the spray hole channels 3, 4 in this nozzle body design, a conical edge 240 at the tip 220 of the flow body 2 is also designed obliquely, so that the seat cone 230 in the spray hole channels introduced in the nozzle body 1 3, 4 parts of the Emlaufbereich.es covers to allow rounding of the inlet edges 31, 41 in particular in the upper area. Through a suitable arrangement of the seat cone 230 and the cone edge 240, the covering of the inlet areas in the various spray hole channels can be carried out in such a way that a targeted rounding of the inlet edge 41 of the spray hole channel 4 with the larger height angle in comparison to the emia edge 31 of the spray hole channel 3 is made with a smaller height. In this way, an improved distribution of the individual jet quantities from the spray holes can be achieved and thus a reduction in tolerance sensitivity. In the embodiment shown in FIG. 3, like in FIG. 2, guide grooves can also be provided at the tip 220 of the flow body 2 in order to improve the targeted material removal at the inlet edges 31, 41 of the spray hole channels 3, 4. The flow bodies used in the hydroerosive grinding method according to the invention are preferably made of a material with a higher hardness than steel, for example hard metal or ceramic, in order to keep the wear of the flow bodies as low as possible.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum hydroerosiven Runden von Bohrungskanten einem Dusenkorper (1) bei dem der Dusenkorper von einem abra- sive Teilchen enthaltenden Medium zum Abtragen von Material an der Bohrungskante (31, 41) durchströmt wird, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß der Stromungsverlauf des die abrasiven Teilchen enthaltenden Mediums durch den Dusenkorper (1) von wenigstens einem Stromungskorper (2), der in den Dusenkorper eingebracht wird, festgelegt wird, um durch gezieltes Abtragen von Material an der Bohrungskante (31, 41) eine vorbestimmte Abrundungsform zu erzielen.1. A method for hydroerosive rounding of bore edges of a nozzle body (1) in which the nozzle body is flowed through by an abrasive particle-containing medium for removing material at the edge of the bore (31, 41), characterized in that the flow pattern of the abrasive particles containing medium by the nozzle body (1) of at least one flow body (2), which is introduced into the nozzle body, in order to achieve a predetermined rounding shape by targeted removal of material on the edge of the bore (31, 41).
2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Dusenkorper (1) in einer Einspritzdüse eingesetzt wird und der Stromungskorper (2) so ausgestaltet ist, daß das abrasive Teilchen enthaltende Medium im wesentlichen den Stromungsverlauf von Kraftstoff durch den Dusenkorper im Schaltzustand einer Einspritzdüse mit einer geöffneten Dusennadel nachbildet.2. The method according to claim 1, wherein the nozzle body (1) is used in an injection nozzle and the flow body (2) is designed such that the medium containing abrasive particles essentially the flow of fuel through the nozzle body in the switching state of an injection nozzle with an open Replica nozzle needle.
3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Dusenkorper (1) einen Kuppenbereich (12) mit einem Sitzkonus (15) für eine Dusennadel aufweist, und in den Sitzkonus (15) wenigstens ein Spritzlochkanal (3, 4) eingebracht ist, wobei der Stromungskorper (2) so ausgestaltet ist, daß das abrasive Teilchen enthaltende Medium beim Durchströmen durch den Dusenkorper im wesentlichen Material von einem oberen Bereich einer Einlaufkante (31, 41) des Spritzlochkanals (3, 4) abtragt.3. The method according to claim 1 or 2, wherein the nozzle body (1) has a crest area (12) with a seat cone (15) for a nozzle needle, and in the seat cone (15) at least one spray hole channel (3, 4) is introduced, wherein the flow body (2) is designed in such a way that the medium containing abrasive particles removes essentially material from an upper area of an inlet edge (31, 41) of the spray hole channel (3, 4) when flowing through the nozzle body.
4. Vorrichtung zum hydroerosiven Runden von Bohrungskanten in einem Dusenkorper (1) , wobei em abrasive Teilchen enthaltenes Medium in den Dusenkorper zum Abtragen von Material an der Bohrungskante (31, 41) des Dusenkorpers (1) eingespeist wird, g e k e n n z e i c h n e t durch, einen Stromungskorper (2) der n den Dusenkorper (1) eingebracht ist, um den Stromungsverlauf des abrasive Teilchen enthaltenen Mediums durch den Dusenkorper (1) festzulegen, um durch gezieltes Abtragen von Material an der Boh- rungskante (31, 41) eine vorbestimmte Abrundungsform zu erzielen .4. Device for hydroerosive rounding of bore edges in a nozzle body (1), wherein medium containing abrasive particles is fed into the nozzle body to remove material at the bore edge (31, 41) of the nozzle body (1), characterized by a flow body (2) which is introduced into the nozzle body (1) in order to determine the flow pattern of the medium containing abrasive particles through the nozzle body (1) in order to deliberately remove material from the bore edge (31, 41) to form a predetermined rounding shape to achieve .
5. Vorrichtung gemäß Anspruch 4, wobei der Stromungskorper (2) im wesentlichen der Form einer für den Dusenkorper (1) vorgesehenen Dusennadel nachgebildet ist.5. The device according to claim 4, wherein the flow body (2) is essentially modeled on the shape of a nozzle needle provided for the nozzle body (1).
6. Vorrichtung gemäß Anspruch 4 oder 5, wobei im Dusenkorper (1) einen Kuppenbereich mit einem Sitzkonus (15) ausgebildet ist, und in dem Sitzkonus (15) wenigstens em Spritz- loch (3, 4) eingebracht ist, wobei der Stromungskorper (2) so ausgebildet ist, daß em unterer Emlaufbereich des Spritzlochkanals (3, 4) abgedeckt ist, so daß das abrasive Teilchen enthaltende Medium beim Durchströmen durch den Dusenkorper (1) im wesentlichen Material von einem oberen Bereich einer Emiaufkante (31, 41) des Spritzlochkanals (3, 4) abtragt.6. The device according to claim 4 or 5, wherein a dome area with a seat cone (15) is formed in the nozzle body (1), and at least em spray hole (3, 4) is made in the seat cone (15), the flow body ( 2) is designed so that em lower Emlaufbereich the spray hole channel (3, 4) is covered, so that the medium containing abrasive particles when flowing through the nozzle body (1) essentially material from an upper region of an Emiaaufkante (31, 41) Spray hole channel (3, 4) removed.
7. Dusenkorper gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, wobei der Stromungskorper mit wenigstens einer Leitnut (25) versehen ist, um das abrasive Teilchen enthaltene Medium gezielt an einen vorbestimmten Bereich der Einlaufkante (31, 41) des Spritzlochkanals (3, 4) zu lenken.7. nozzle body according to one of claims 4 to 6, wherein the Stromungskorper is provided with at least one guide groove (25) in order to selectively contain the abrasive particles containing medium to a predetermined area of the inlet edge (31, 41) of the spray hole channel (3, 4) to steer.
8. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 4 bis 7, wobei der Stromungskorper (2) aus einem Werkstoff mit einer größeren Harte als Stahl hergestellt ist.8. Device according to one of claims 4 to 7, wherein the Stromungskorper (2) is made of a material with a greater hardness than steel.
9. Dusenkorper (1) eines Kraftstoffemspritzventils mit mindestens einem Spritzloch, (3, 4), dessen Einlaufkante9. nozzle body (1) of a fuel injection valve with at least one spray hole, (3, 4), the leading edge
(31,41) an ihrem oberen Bereich einen Kantenradius (R) auf- weist, der zwischen dem 1,5 fachen und 5-fachen des Lochdurchmessers (D) des Spritzlochs (3, 4) liegt. (31, 41) has an edge radius (R) at its upper area, which lies between 1.5 times and 5 times the hole diameter (D) of the spray hole (3, 4).
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