WO2012143264A1 - Düsenbaugruppe für ein einspritzventil und einspritzventil - Google Patents

Düsenbaugruppe für ein einspritzventil und einspritzventil Download PDF

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WO2012143264A1
WO2012143264A1 PCT/EP2012/056495 EP2012056495W WO2012143264A1 WO 2012143264 A1 WO2012143264 A1 WO 2012143264A1 EP 2012056495 W EP2012056495 W EP 2012056495W WO 2012143264 A1 WO2012143264 A1 WO 2012143264A1
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nozzle
nozzle assembly
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flow
flow separation
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Junmei Shi
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Continental Automotive Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M61/162—Means to impart a whirling motion to fuel upstream or near discharging orifices

Definitions

  • Nozzle assembly for an injection valve and injection valve
  • the invention relates to a nozzle assembly for injection valve and an injection valve.
  • the object underlying the invention is to provide a nozzle assembly and an injection valve, which allow a reliable and precise operation.
  • the invention is characterized by a nozzle assembly for an injection valve with a nozzle ⁇ body having a central axis in which a nozzle body recess and at least one injection opening are arranged.
  • the nozzle body recess can be coupled to a high pressure circuit of a fluid.
  • a nozzle needle with a Nadelkuppe in the Düsen endeavoraus foundedung arranged axially movable.
  • On a wall of the nozzle body recess is a sealing seat and formed on the Nadelkuppe a seating area. The seating area cooperates with the sealing seat in such a way that the nozzle needle in the closed position prevents fluid flow through the at least one injection opening and releases the fluid flow through the at least one injection opening outside the closed position.
  • the needle group Downstream of the seating area, the needle group has a flow separation geometry in its contour. Downstream in this case refers to a main flow direction of the fluid that flows past the needle tip outside the closed position. Outside the closed position, in particular at least in a predetermined open position, the flow separation geometry is arranged upstream of the at least one injection opening.
  • non-axial kinetic energy in the flow in the flowing Fluid for atomization is as important as bailing TURBU ⁇ -kinetic energy.
  • the ratio between length and diameter of the injection opening is low.
  • the respective injection opening may also be referred to as injection hole.
  • a bag volume which is basically provided downstream of the injection holes in the nozzle body recess, is preferably made as small as possible with a view to reducing emissions. It has also been found that the vortices generated by the flow separation geometry in the flow are transported directly to the upstream side entrance of the respective injection holes and the non-axial kinetic energy of the flow and also the turbulence kinetic energy in the flow are increased in comparison without the provision of the flow separation geometry and thus a significantly improved atomization of the fuel is ensured and also the penetration of the
  • Fuel jet is reduced.
  • the flow geometry comprises a quasi discontinuous change in the contour of the needle tip. In this way, a particularly good
  • the flow separation geometry comprises a groove-shaped radial, at least partially circumferential recess of the needle group.
  • the flow separation geometry comprises an annular raised, radially at least partially circumferential region of the needle tip. Also in this way, a particularly favorable separation of the flow and a particularly strong swirling of the flow can be caused.
  • the flow separation geometry is formed by a transition from a spherical portion to a conical portion of the needle tip. This can for example be particularly easy to produce and also make a good contribution to a defined detachment of the flow and generating strong vortex.
  • the flow separation geometry comprises a region of increased roughness. In this way, can be made particularly favorable contribution to generating strong vortex.
  • the invention features an injector having a nozzle assembly according to the first aspect and an actuator configured to act on the nozzle assembly.
  • Figure 1 shows an injection valve in longitudinal section comprising a
  • FIG. 2 is an enlarged view of a section II according to a first embodiment
  • Figure 3 is a further enlarged view of the detail
  • Figure 4 is a further enlarged view of the detail
  • FIGS. 6A to 6C show corresponding courses of the energy at the
  • Figure 7 shows a schematic course of the flow.
  • FIG. 1 shows an injection valve with a nozzle assembly 10 and an actuator 11.
  • the actuator 11 interacts functionally with the nozzle assembly 10.
  • the nozzle assembly 10 has a nozzle body 12, the actuator 11 has an in ector body 13.
  • the nozzle body 12 is fixedly coupled to the injector body 13 by means of a nozzle retaining nut 30.
  • the nozzle body 12 and the injector body 13 form a common housing of the injection valve.
  • the nozzle body 12 has a nozzle body recess 14 with a central axis Z and a wall 16.
  • a nozzle needle 18 is arranged, which forms the nozzle assembly 10 together with the nozzle body 12.
  • the nozzle needle 18 has at one end a needle tip 20.
  • the nozzle needle 18 is guided in a region of the nozzle body recess 14 and biased by a nozzle spring 22.
  • injection openings 24 are preferably arranged near the needle tip 20.
  • the Einspritzöff ⁇ voltages 24 surrounding region of the nozzle body 12 may consist of a sintered metal.
  • a plurality of injection openings 24 are preferably formed, which can form an injection hole circle.
  • In ektor stresses 13 has a recess in which an actuator 40 is arranged.
  • the actuator 40 is designed as a stroke ⁇ actuator.
  • the actuator 40 acts on the nozzle needle 18, so that they can perform a movement in the direction of the central axis Z.
  • the nozzle spring 22 exerts on the nozzle needle 18 a force acting in the closing direction ⁇ force, so that it prevents fluid flow through the arranged in the nozzle body 12 more injection ports 24 when no further forces acting on the nozzle needle 18.
  • the nozzle needle 18 Upon actuation of the actuator 38, the nozzle needle 18 is moved in the axial direction from its closed position to its open position, in which it releases the fluid flow through the injection openings 24.
  • FIG. 2 shows an enlarged view of a detail II of FIG. 1 in the region of the needle tip 20 and of the nozzle body 12.
  • the nozzle body 12 On the wall 16 of the nozzle body recess 14, the nozzle body 12 has a sealing seat 50.
  • the nozzle needle 18 has a seating area 52 in the area of the needle tip 20, which cooperates with the sealing seat 50 of the nozzle body 12 in such a way that the nozzle needle 18 in a closed position flows fluid through the nozzle prevents at least one injection port 24 and in an open position, a fluid flow through the at least one injection port 24 releases.
  • the fluid can pass from the space between the needle tip 20 and the nozzle body 12 to the injection openings 24.
  • a flow separation geometry is formed on the needle tip 20 downstream of the seat portion 52.
  • the flow separation geometry includes a radially at least partially circumferential recess 54, which is preferably formed like a groove.
  • the flow separation geometry comprises a transition 56 from a spherical section 58 of the needle tip to a conical section 60 of the needle tip 20.
  • the flow separation ⁇ geometry comprises a quasi discontinuous change in the contour of the needle tip 20 has a quasi flattened area in the region of the needle tip subsequent to a spherically configured portion of this.
  • the flow separation geometry may also alternatively or additionally comprise an annularly raised, radially at least partially circumferential region of the needle tip 20.
  • Figures 5A-C show patterns of kinetic energy in the flow in the region of the exit of the flow from the respective injection opening 24 for an injection valve that has no flow separation geometry at the needle tip, while Figures 6A to 6C corresponding curves for the A ⁇ injection valve with show the flow separation geometry at the Na ⁇ del distr.
  • 5A to 5C and 6A to 6C respectively show average curves of the respective energies, wherein avey represents the per ⁇ stays awhile energy.
  • the according ⁇ ips profiles of the non-axial kinetic energy are shown, wherein, in particular, relates axially in this connection to the respective central axis of each injection hole 24th
  • FIGS. 5B and 6B The respective time profiles of the respective axial energy of the flowing fluid are shown in FIGS. 5B and 6B and the respective courses of the turbulence kinetic energy in FIGS. 5C and 6C.
  • FIG. 7 shows a profile of the flow in the embodiment according to FIG. 2.

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Abstract

Ein Einspritzventil umfasst eine Düsenbaugruppe und einen Aktuator, der zum Einwirken auf die Düsenbaugruppe ausgebildet ist. Die Düsenbaugruppe hat einen Düsenkörper mit einer Zentralachse, in dem eine Düsenkörperausnehmung (14) und mindestens eine Einspritzöffnung (24) ausgebildet sind. Die Düsenkörperausnehmung (14) ist mit einem Hochdruckkreis eines Fluids hydraulisch koppelbar. Eine Düsennadel (18) ist axial beweglich in der Düsenkörperausnehmung (14) angeordnet und hat eine Nadelkuppe (20). An einer Wand (16) der Düsenkörperausnehmung (40) ist ein Dichtsitz (50) ausgebildet. Auf der Nadelkuppe (20) ist ein Sitzbereich (52) ausgebildet, der mit dem Dichtsitz (50) derart zusammenwirkt, dass die Düsennadel (18) in der Schließposition den Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung (24) verhindert und außerhalb der Schließposition den Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritz-Öffnung (24) freigibt. Stromabwärts des Sitzbereichs (52) weist die Nadelkuppe (20) in ihrer Kontur eine Strömungsablösungsgeometrie auf.

Description

Beschreibung
Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil und Einspritzventil
Die Erfindung betrifft eine Düsenbaugruppe für Einspritzventil und ein Einspritzventil.
Immer strengere gesetzliche Vorschriften bezüglich der zulässigen Schadstoffemission von Brennkraftmaschinen, die in Kraftfahrzeugen angeordnet sind, machen es erforderlich, diverse Maßnahmen vorzunehmen, durch welche die Schadstoffemissionen gesenkt werden. Ein Ansatzpunkt hierbei ist, die von der Brennkraftmaschine erzeugten Schadstoffemissionen zu senken. Die Bildung von Ruß ist stark abhängig von der Aufbereitung des Luft/Kraftstoff-Gemisches in dem jeweiligen Zylinder der Brennkraftmaschine .
Derzeit sind Einspritzventile mit mehreren Einspritzlöchern am meisten am Markt verbreitet bei Benzin-Brennkraftmaschinen mit Direkteinspritzung. Allerdings haben einige dieser Ein- spritzventile die Eigenschaft, dass sie eine zu große Durch¬ dringung des Einspritzstrahls aufweisen und einen zu geringen Öffnungswinkel des Strahlkegels. Dies führt teilweise zu Kraftstoffbenetzung am Kolben oder der Zylinderwand und führt daher zur Ablösung von Öl und zu hohen HC- und Partikelemissionen. Diese Gründe erschweren den Einsatz derartiger Einspritzventile in Brennkraftmaschinen mit zur Erzeugung einer Schichtladung in dem Zylinder. Darüber hinaus ist eine zu starke Durchdringung des Strahls und ein geringer Öffnungswinkel des Strahlkegels auch nachteilig für die Gemischaufbereitung bei homogen betriebenen Brennkraftmaschinen . Eine mögliche Maßnahme, um bessere Zerstäubung zu erreichen, ist den Kraftstoffdruck zu erhöhen, mit dem das Einspritzventil beaufschlagt ist. Nichtsdestotrotz bedeutet dies jedoch höhere Anforderungen an die Konstruktion des Einspritzventils. Es bedeutet auch, dass für das gesamte KraftstoffSystem der Druck erhöht werden muss und so die Herstellungskosten für das gesamte KraftstoffSystem erhöht sind.
Aus "On the role of the liquid flow characteristics on low-Weber-number atomization processes", Christoph Dumouchel, Jean Cousin and Kaelig Triballier, Experiments in Fluids, 2005, Vol. 38, No . 5, pages 637 to 647, ist es bekannt, dass die beste Zerstäubungswirksamkeit einerseits durch eine hochturbulente Strömung erreicht werden kann, aber, dass die Turbulenz nicht ausschließlich die Zerstäubungswirksamkeit beeinflusst.
Vielmehr trägt eine nicht-axiale Strömungskomponente am Dü¬ senausgang einer Einspritzdüse zu einem sehr hohen Grad zu einer günstigen Zerstäubung bei.
Die Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine Düsenbaugruppe und ein Einspritzventil zu schaffen, die einen zuverlässigen und präzisen Betrieb ermöglichen.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Gemäß einem ersten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Düsenbaugruppe für ein Einspritzventil mit einem Düsen¬ körper mit einer Zentralachse, in dem eine Düsenkörperausnehmung und mindestens eine Einspritzöffnung angeordnet sind. Die Düsenkörperausnehmung ist mit einem Hochdruckkreis eines Fluids koppelbar. Ferner ist eine Düsennadel mit einer Nadelkuppe in der Düsenkörperausnehmung axial beweglich angeordnet. An einer Wand der Düsenkörperausnehmung ist ein Dichtsitz und auf der Nadelkuppe ein Sitzbereich ausgebildet. Der Sitzbereich wirkt mit dem Dichtsitz derart zusammen, dass die Düsennadel in der Schließposition den Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung verhindert und außerhalb der Schließposition den Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung freigibt. Stromabwärts des Sitzbereichs weist die Nadelgruppe in ihrer Kontur eine Strömungsablösungsgeometrie auf. Stromabwärts bezieht sich in diesem Fall auf eine Hauptströmungsrichtung des Fluids, das außerhalb der Schließposition an der Nadelkuppe vorbeiströmt. Außerhalb der Schließposition, insbesondere zumindest in einer vorgegebenen Offenposition, ist die Strömungsablösungsgeometrie stromaufwärts der zumindest einen Einspritzöffnung angeordnet.
Auf diese Weise wird die Erkenntnis genutzt, dass der Hauptgrund für eine starke Durchdringung und eine schlechte Zerstäubung unter einem vorgegebenen Einspritzdruck ist, dass das Einspritzventil nicht stark genüge Wirbel im Bereich der Ein¬ spritzöffnungen in der Strömung des Fluids hervorruft . Aus diesem Grund hat das strömende Fluid ohne das Vorsehen der Strö¬ mungsablösungsgeometrie eine zu hohe kinetische Energie in axialer Richtung der jeweiligen Einspritzöffnung und zwar insbesondere beim Ausströmen aus den Einspritzöffnungen. Zusätzlich ist in diesem Fall eine unzureichende nicht axiale Bewegung des Fluids und eine unzureichende Turbulenzintensität am Ausgang der Einspritzöffnung in dem Fluid vorhanden.
Es wird im Hinblick auf die Düsenbaugruppe gemäß einer Aus¬ gestaltung der Erfindung die Erkenntnis genutzt, dass
nicht-axiale kinetische Energie in der Strömung in dem strömenden Fluid für die Zerstäubung genauso wichtig ist wie Turbu¬ lenz-kinetische Energie.
Durch das Vorsehen der Strömungsablösungsgeometrie erfolgt eine sehr starke Verwirbelung und eine sehr hohe Intensität an Wirbeln, insbesondere am strömungsseitigen Eingang der jeweiligen Einspritzöffnung. Ferner führt bei dem Austreten der Strömung die nicht-axiale kinetische Energie zu einer ver¬ besserten Zerstäubung.
In diesem Zusammenhang kann es auch von Vorteil sein, wenn das Verhältnis zwischen Länge zu Durchmesser der Einspritzöffnung gering ist. Die jeweilige Einspritzöffnung kann auch als Einspritzloch bezeichnet werden.
Durch das Vorsehen der Strömungsablösungsgeometrie wird eine gezielte Strömungsablösung und ein Erzeugen von Wirbeln in der gewünschten Region an der Oberfläche der Nadelkuppe besonders günstig beeinflusst. Auf diese Weise kann somit ein stabiles Erzeugen der Wirbel in geometrischer Korrelation zu der
Strömungsablösungsgeometrie gewährleistet werden. Ferner können so auch besonders starke Wirbel erzeugt werden und zwar ins¬ besondere jeweils zwei stark gegensinnig rotierende Wirbel.
Ferner hat es sich gezeigt, dass durch Wirbel induzierte Ka¬ vitation verstärkt auftritt und insgesamt die Strömung am Ausgang des jeweiligen Einspritzlochs eine erhöhte nicht-axiale ki¬ netische Energie aufweist und eine deutlich verbesserte Zer¬ stäubung des Kraftstoffs erfolgt.
Durch das Vorsehen der Strömungsablösungsgeometrie wird ferner ein starker Geschwindigkeitsgradient erzeugt, der zu der Er¬ zeugung starker Wirbel führt entlang der Flusspfade ausgehend von der durch die Strömungsablösungsgeometrie hervorgerufenen Strömungsablösungszone an der Oberfläche der Nadelkuppe hin zu dem jeweiligen strömungsseitigen Eingang des jeweiligen Ein- spritzlochs .
Ein Sackvolumen, das grundsätzlich stromabwärts der Einspritzlöcher in der Düsenkörperausnehmung vorgesehen ist, ist bevorzugt so klein wie möglich ausgebildet im Hinblick auf die Reduzierung von Emissionen. Es hat sich ferner gezeigt, dass die Wirbel, die hervorgerufen durch die Strömungsablösungsgeometrie in der Strömung erzeugt werden, direkt an den strömungsseitigen Eingang der jeweiligen Einspritzlöcher transportiert werden und die nicht-axiale kinetische Energie der Strömung und auch die Turbulenz-kinetische Energie in der Strömung erhöht sind im Vergleich ohne das Vorsehen der Strömungsablösungsgeometrie und somit eine deutlich verbesserte Zerstäubung des Kraftstoffs gewährleistet ist und ferner auch die Durchdringung des
KraftstoffStrahls verringert ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Strömungsgeometrie eine quasi unstetige Änderung in der Kontur der Nadelkuppe. Auf diese Weise erfolgt eine besonders gute
Strömungsablösung und ein Erzeugung von Wirbeln in der gewünschten Region auf der Oberfläche der Nadelkuppe. Durch die quasi unstetige Änderung in der Kontur der Nadelkuppe wird insbesondere eine starke Änderung der Strömungsrichtung begünstigt, was dann zu dem Erzeugen der Wirbel führt.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Strömungsablösungsgeometrie eine nutförmige radial, zumindest teilweise umlaufende Ausnehmung der Nadelgruppe. Auf diese Weise kann insbesondere die Strömungsablösungsgeometrie besonders einfach hergestellt werden und gleichzeitig ein günstiges Strömungsablösungsverhalten erzeugt werden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Strömungsablösungsgeometrie einen ringförmig erhabenen, radial zumindest teilweise umlaufenden Bereich der Nadelkuppe. Auch auf diese Weise kann eine besonders günstige Ablösung der Strömung und ein besonders starkes Verwirbeln der Strömung hervorgerufen werden .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist die Strömungsablösungsgeometrie ausgebildet durch einen Übergang von einem sphärischen Abschnitt hin zu einem konischen Abschnitt der Nadelkuppe. Dies kann beispielsweise besonders einfach herstellbar sein und auch einen guten Beitrag leisten zu einem definierten Ablösen der Strömung und einem Erzeugen starker Wirbel .
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung weist die umfasst die Strömungsablösungsgeometrie einen Bereich erhöhter Rauhigkeit auf. Auf diese Weise kann besonders günstiger Beitrag zum Erzeugen starker Wirbel geleistet werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt zeichnet sich die Erfindung aus durch ein Einspritzventil mit einer Düsenbaugruppe gemäß dem ersten Aspekt und einem Aktuator, der zum Einwirken auf die Düsenbaugruppe ausgebildet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 ein Einspritzventil im Längsschnitt umfassend eine
Düsenbaugruppe, Figur 2 eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts II gemäß einer ersten Ausgestaltung,
Figur 3 eine weitere vergrößerte Darstellung des Ausschnitts
II gemäß einer zweiten Ausgestaltung,
Figur 4 eine weitere vergrößerte Darstellung des Ausschnitts
II gemäß einer dritten Ausgestaltung,
Figuren 5A bis 5C zeitliche Verläufe von kinetischer Energie des strömenden Fluids am Ausgang der jeweiligen Einspritzöffnung bei einem Einspritzventil ohne Strö¬ mungsabiösungsgeometrie,
Figuren 6A bis 6C entsprechende Verläufe der Energie bei dem
Einspritzventil mit Strömungsablösungsgeometrie und
Figur 7 einen schematischen Verlauf der Strömung.
Elemente gleicher Konstruktion und/oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
Figur 1 zeigt ein Einspritzventil mit einer Düsenbaugruppe 10 und einen Aktuator 11. Der Aktuator 11 wirkt funktional mit der Düsenbaugruppe 10 zusammen.
Die Düsenbaugruppe 10 hat einen Düsenkörper 12, der Aktuator 11 weist einen In ektorkörper 13 auf. Der Düsenkörper 12 ist mittels einer Düsenspannmutter 30 mit dem Injektorkörper 13 fest gekoppelt. Der Düsenkörper 12 und der Injektorkörper 13 bilden ein gemeinsames Gehäuse des Einspritzventils. Der Düsenkörper 12 hat eine Düsenkörperausnehmung 14 mit einer Zentralachse Z und einer Wand 16. In der Düsenkörperausnehmung 14 ist eine Düsennadel 18 angeordnet, die zusammen mit dem Düsenkörper 12 die Düsenbaugruppe 10 bildet. Die Düsennadel 18 hat an einem Ende eine Nadelkuppe 20. Die Düsennadel 18 ist in einem Bereich der Düsenkörperausnehmung 14 geführt und mittels einer Düsenfeder 22 vorgespannt.
In dem Düsenkörper 12 sind vorzugsweise nahe der Nadelkuppe 20 Einspritzöffnungen 24 angeordnet. In einem die Einspritzöff¬ nungen 24 umgebenden Bereich kann der Düsenkörper 12 aus einem gesinterten Metall bestehen. In dem Düsenkörper 12 sind vorzugsweise mehrere Einspritzöffnungen 24 ausgebildet, die einen Einspritzlochkreis formen können.
Der In ektorkörper 13 hat eine Ausnehmung, in der ein Stellantrieb 40 angeordnet ist. Der Stellantrieb 40 ist als Hub¬ stellantrieb ausgebildet. Der Stellantrieb 40 wirkt auf die Düsennadel 18 ein, so dass diese eine Bewegung in Richtung der Zentralachse Z ausführen kann.
Die Düsenfeder 22 übt auf die Düsennadel 18 eine in Schlie߬ richtung wirkende Kraft aus, so dass sie einen Fluidfluss durch die in dem Düsenkörper 12 angeordneten mehreren Einspritzöffnungen 24 verhindert, wenn keine weiteren Kräfte auf die Düsennadel 18 einwirken. Bei Betätigung des Stellantriebs 38 wird die Düsennadel 18 in axialer Richtung von ihrer Schließposition in ihre Offenposition bewegt, in der sie den Fluidfluss durch die Einspritzöffnungen 24 freigibt.
Figur 2 zeigt eine vergrößerte Darstellung eines Ausschnitts II der Figur 1 im Bereich der Nadelkuppe 20 und des Düsenkörpers 12. An der Wand 16 der Düsenkörperausnehmung 14 hat der Düsenkörper 12 einen Dichtsitz 50. Die Düsennadel 18 hat im Bereich der Nadelkuppe 20 einen Sitzbereich 52, der mit dem Dichtsitz 50 des Düsenkörpers 12 so zusammenwirkt, dass die Düsennadel 18 in einer Schließposition einen Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung 24 verhindert und in einer Offenposition einen Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung 24 freigibt. Das Fluid kann aus dem Zwischenraum zwischen der Nadelkuppe 20 und dem Düsenkörper 12 zu den Einspritzöffnungen 24 gelangen.
Stromabwärts des Sitzbereichs 52 ist auf der Nadelkuppe 20 eine Strömungsablösungsgeometrie ausgebildet. Gemäß der Ausge¬ staltung der Figur 2 umfasst die Strömungsablösungsgeometrie eine radial zumindest teilweise umlaufende Ausnehmung 54, die vorzugsweise nutförmig ausgebildet ist.
Gemäß der Ausgestaltung der Figur 3 umfasst die Strömungsab¬ lösungsgeometrie einen Übergang 56 von einem sphärischen Abschnitt 58 der Nadelkuppe hin zu einem konischen Abschnitt 60 der Nadelkuppe 20.
Gemäß der Ausgestaltung gemäß Figur 4 umfasst die Strömungs¬ ablösungsgeometrie als quasi unstetige Änderung in der Kontur der Nadelkuppe 20 einen quasi Abflachungsbereich im Bereich der Nadelkuppe anschließend an einem sphärisch ausgestalteten Abschnitt dieser.
Die Strömungsablösungsgeometrie kann auch alternativ oder zusätzlich einen ringförmig erhabenen, radial zumindest teilweise umlaufenden Bereich der Nadelkuppe 20 umfassen. Die Figuren 5A bis C zeigen Verläufe kinetischer Energien in der Strömung im Bereich des Austritts der Strömung aus der jeweiligen Einspritzöffnung 24 für ein Einspritzventil auf, das keine Strömungsablösungsgeometrie an der Nadelkuppe aufweist, während die Figuren 6A bis 6C entsprechende Verläufe für das Ein¬ spritzventil mit der Strömungsablösungsgeometrie an der Na¬ delgruppe aufzeigen.
Die Figuren 5A bis 5C und 6A bis 6C zeigen jeweils gemittelte Verläufe der jeweiligen Energien auf, wobei AveY für die je¬ weilige Energie steht. In den Figuren 5A und 6A sind die je¬ weiligen Verläufe der nicht-axialen kinetische Energie dargestellt, wobei sich axial in diesem Zusammenhang insbesondere auf die jeweilige Mittelachse der jeweiligen Einspritzöffnung 24 bezieht .
In den Figuren 5B und 6B sind die jeweiligen zeitlichen Verläufe der jeweiligen axialen Energie des strömenden Fluids dargestellt und in den Figuren 5C und 6C die jeweiligen Verläufe der Turbulenz-kinetischen Energie.
Aus den Figuren ist klar ersichtlich, dass durch das entsprechende Vorsehen der Strömungsablösungsgeometrie die nichtaxiale kinetische Energie signifikant erhöht wird und andererseits die axiale Energie verringert wird. Darüber hinaus sind auch die zeitlichen Schwankungen verändert.
In Figur 7 ist ein Verlauf der Strömung bei der Ausführungsform gemäß der Figur 2 dargestellt.

Claims

Patentansprüche
1. 1. Düsenbaugruppe (10) für ein Einspritzventil, mit
- einem Düsenkörper (12) mit einer Zentralachse (Z) , in dem eine Düsenkörperausnehmung (14) und mindestens eine Einspritzöffnung (24) angeordnet sind, wobei die Düsenkörperausnehmung (14) mit einem Hochdruckkreis eines Fluids hydraulisch koppelbar ist, und
- einer in der Düsenkörperausnehmung (14) axial beweglich angeordneten Düsennadel (18) mit einer Nadelkuppe (20),
- wobei an einer Wand (16) der Düsenkörperausnehmung (14) ein Dichtsitz (50) und auf der Nadelkuppe (20) ein
Sitzbereich (52) ausgebildet sind, und der Sitzbereich (52) mit dem Dichtsitz (50) derart zusammenwirkt, dass die Düsennadel (18) in der Schließposition den Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung (24) verhindert und außerhalb der Schließposition den Fluidfluss durch die mindestens eine Einspritzöffnung (24) freigibt, und wobei stromabwärts des Sitzbereichs (52) die Nadelkuppe (20) in ihrer Kontour eine Strömungsablösungsgeometrie aufweist.
2. Düsenbaugruppe nach Anspruch 1,
bei der die Strömungsablösungsgeometrie eine quasi un¬ stetige Änderung in der Kontur der Nadelkuppe (20) umfasst.
3. Düsenbaugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Strömungsablösungsgeometrie eine nutförmige, radial zumindest teilweise umlaufende Ausnehmung (54) der Nadelkuppe (20) umfasst.
4. Düsenbaugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Strömungsablösungsgeometrie einen ringförmig erhabenen, radial zumindest teilweise umlaufenden Bereich der Nadelkuppe (20) umfasst. Düsenbaugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Strömungsablösungsgeometrie ausgebildet ist durch einen Übergang (56) von einem sphärischen Abschnitt
(58) hin zu einem konischen Abschnitt (60) der Nadelkuppe
(20) .
Düsenbaugruppe nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Strömungsablösungsgeometrie einen Bereich erhöhter Rauhigkeit aufweist.
Einspritzventil mit einer Düsenbaugruppe (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche und einem Aktuator (11), wobei der Aktuator (11) zum Einwirken auf die Düsenbaugruppe (10) ausgebildet ist.
PCT/EP2012/056495 2011-04-21 2012-04-11 Düsenbaugruppe für ein einspritzventil und einspritzventil WO2012143264A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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