WO2017102140A1 - Spritzlochscheibe und ventil - Google Patents

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WO2017102140A1
WO2017102140A1 PCT/EP2016/075064 EP2016075064W WO2017102140A1 WO 2017102140 A1 WO2017102140 A1 WO 2017102140A1 EP 2016075064 W EP2016075064 W EP 2016075064W WO 2017102140 A1 WO2017102140 A1 WO 2017102140A1
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spray
hole
holes
valve
injection
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Application number
PCT/EP2016/075064
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English (en)
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Tilo STARKERT
Franz Thoemmes
Laurent Jeannel
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Robert Bosch Gmbh
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    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/184—Discharge orifices having non circular sections

Definitions

  • the present invention relates to a spray perforated disc and a valve.
  • the present invention relates in particular to a spray perforated disc for a valve for a flowing fluid and in particular for a metering or injection valve for an internal combustion engine and a valve for a flowing fluid and in particular a metering or a spray valve for an internal combustion engine.
  • Injectors for internal combustion engines is at certain
  • valve seat body which closes a valve chamber, in the flow direction of the fluid, a so-called spray perforated disc
  • the so-called turbulence atomization of the flowing fluid in the transition from the spray hole of the spray perforated disk into the discharge space of the fluid is used for the preparation.
  • this can lead to an inhomogeneous beam distribution and / or to comparatively large drops, which is undesirable or even disadvantageous in many applications.
  • Claim 1 has the advantage that when used in a valve, a relatively homogeneous distribution of the droplets in the Sputtering cone can be achieved with a reduction in the droplet size.
  • a spray perforated disk is provided for a valve for a flowing fluid and in particular for a metering or injection valve for an internal combustion engine, with a disk body and a in the
  • Disk body trained spray hole arrangement which is formed with a plurality of injection holes for dispensing supplied fluids as a spray, wherein the injection holes are formed to a geometry of the spray perforated disc that arise in operation by interaction of several pairs of individual beams from the spray holes escaping fluid as collision pairs and in pairs such are collapsible, that from each pair of individual jets, a beam cone of the spray with good processing is malleable.
  • Beam distribution and reduced droplet size in Zerstäubungskegel adjust in particular by the fact that the geometry of the spray perforated disk is adjusted with respect to the injection holes so that during operation by
  • Spray perforated disc, the hole arrangement, the hole alignment and / or the geometry of the spray perforated disc are formed such that the oval
  • Cross-sectional view of the atomization cone or sprays (i) at low pressures in the range of about 3 x 10 5 ⁇ (3 bar) to about 10 ⁇ 10 5 Pa (10 bar), (ii) with a homogeneous distribution of the fluid in the spray and / or (iii) can be produced with a reduced droplet size of the spray having an SMD value of less than 80 ⁇ m.
  • SMD value of less than 80 ⁇ m.
  • the beam angle and / or the fanning of each of the beam cones of the collision pairs formed are or will be adjusted by adapting the shape and / or angle of inclination of the individual spray holes in the spray perforated disk underlying the collision pairs and / or relative to one another is set.
  • Beam cone of collision pairs can be brought to interact and in particular connectable to each other.
  • Spray hole disc provided that a plurality of spray holes in the spray perforated disk is laterally offset from a center axis of the spray perforated disk.
  • the injection holes underlying a collision pair may have different geometries and / or orientations with respect to each other.
  • Spray perforated disc provided that a collision pair on the underlying injection holes are formed in the spray perforated disk of a first injection hole and a second injection hole, the first injection hole is a vertical hole, in particular with a hole axis parallel to a central axis of the spray hole disc, and the second injection hole a hole with a hole axis inclined at an angle different from zero degrees to the central axis of the spray perforated disk.
  • the injection holes underlying the collision pair may be formed in the spray perforated disk by a first injection hole and a second injection hole, (ii) the first injection hole and the second injection hole may be holes with angles different from zero degrees (Iii) the hole axes of the first spray hole and the second spray hole are inclined so as to intersect each other. The inclination angle of the
  • Hole axis of the first spray hole in particular be less than that
  • the cross-sectional shape of a respective spray hole may also be subjected to a variation in order to influence the properties of the combined spray.
  • Spray hole (31) has a circular or a non-circular and in particular an oval or elliptical cross-section.
  • the present invention relates to a valve for a flowing fluid and in particular a metering or injection valve for an internal combustion engine.
  • this valve is provided with a valve seat closing a valve seat body with a valve opening and with a downstream to
  • Valve seat body located spray perforated disc formed.
  • the spray perforated disk has the shape described according to the invention, so that when using the valve according to the invention an atomizing cone or spray with a relatively homogeneous distribution and possibly reduced average
  • Droplet size is formed, in particular in the manner of a flat designed atomizing cone or in the manner of a flat spray.
  • Figure 1 is a schematic and sectional side view of a
  • FIGS. 2 and 3 show in a schematic and sectional side view and in a plan view, respectively, an embodiment of the spray perforated disk according to the invention with a 4-hole
  • FIGs 4 and 5 show results of the application of an embodiment of the spray perforated disk according to the invention with two separate Zerstäubungskegeln.
  • FIG. 6 to 8 show the results of the application of another
  • Embodiment of the spray perforated disk according to the invention in which the individual atomizing cone are combined to form a common spray.
  • FIG. 1 shows a schematic and sectional side view of a detail of an embodiment of a valve 1 according to the invention using a spray perforated disk 10 according to the invention.
  • the valve 1 comprises a valve seat carrier 2, in the lower region of which the valve seat 7 is formed and via first fastening means 9-1 on the valve seat carrier
  • a valve member 8 has at its lower end a, here spherical-shaped closing head 5, which controlled on the Valve seat 7 can sit in order to close a valve opening 6 controlled or release.
  • the valve seat 7 is surrounded by a conical surface
  • Valve seat body 4 is formed and has the valve opening 6 at its lower end. At the front side of the valve seat body 4 and facing away from the
  • Valve opening 6 is attached to the outside of the valve seat body 4 via second attachment means 9-2 a spray perforated disk 10 according to the invention, which has a disk body 20 and a spray hole 30 arrangement.
  • the spray perforated disk 10 has various recesses, via which on the one hand a plurality of spray holes 31 -1, 31 -2 of the spray hole 30 are formed.
  • the flowing fluid 1 1 leaves the valve 1 via a respective injection hole 31 -1, 31 -2 each in the form of a single beam 1 1 -1, 1 1 -2 as
  • Atomizing cone occurs and synonymous as spray or spray cone can be called.
  • one of the injection holes 31-1 is designed as a vertical injection hole, whereas the second injection hole 31-2 is an inclined injection hole, so that the imaginary hole axes of the first and second injection holes 31-1 and 31-2 intersect.
  • Figures 2 and 3 show a schematic and sectional side view and in a plan view of an embodiment of the
  • FIG. 2 is a sectional side view of a device according to the invention, and in the embodiment of FIGS. 2 and 3, no recess 33 is formed in the upper side 21 of the disk body 20 to form an antechamber.
  • FIG. 2 is a sectional side view of a device according to the invention, and in the embodiment of FIGS. 2 and 3, no recess 33 is formed in the upper side 21 of the disk body 20 to form an antechamber.
  • FIG. 2 is a sectional side view of a device according to the invention
  • Spray perforated disk 10 with 4-hole geometry ie with two vertical first spray holes 31 -1 and two inclined second spray holes 31 -2.
  • FIG. 3 shows the view of the embodiment of the invention
  • Spray hole plate 10 of Figure 2 from below, so with a view of the bottom 22 of the disk body 20 and thus with the viewing direction III-III of Figure 2.
  • Figure 2 is the section in Figure 3 along the section plane II-II.
  • the spray hole axis 35 of the first and vertical spray hole 31-1 is perpendicular to the underside 22 of the disk body 20.
  • the injection hole axis 36 of the second and inclined injection hole 31-2 is inclined by an angle 38 relative to the lateral center axis 16 through the lateral center 15 of the disk body 20 and also with respect to the injection axis 35 of the first injection hole 31 -1.
  • the orientation of the first and second injection holes 31 -1 and 31-2 is pairwise chosen so that the axes 35 and 36 of a first injection hole pair 39-1 on the one hand and the second injection hole pair 39-2 on the other meet.
  • their individual jets that is the sputtering cones 12-1 and 12-2 of the flowing fluid 1 1 after leaving the spray orifice plate 10 interact with each other, for example, to form a common sputtering cone 12, which then certain geometric properties and distribution properties Droplets in the spray 12 has.
  • the injection holes 31-1 and 31-2 are arranged on a placement circle 37.
  • Figures 4 and 5 show a snapshot when using a spray perforated disk according to the invention with 4-hole geometry, similar to that shown in Figures 1 to 3.
  • FIG. 5 shows the beam distribution of the individual atomizing cones 12-1 and 12-2, as would be the case in plane VV of FIG.
  • Figures 6 to 8 show, as indicated by a corresponding geometric
  • An object of the present invention is to improve conventional sputtering concepts.
  • the inventive concept should lead to a more homogeneous distribution within the spray cone 12 and to a significant reduction of the droplet sizes in the spray.
  • the approach of the invention is based thereon, a plurality of beam pairs
  • Spray hole pairs 39-1, 39-2 collide so that two beam cone 12-1, 12-2 arise with good processing.
  • Appropriately constructed multi-jet valves can be used in the application in order to supply fuel to engines with two intake valves per cylinder.
  • AdBlue dosing DNOX
  • water injection are also possible as further areas of application, in which case flexible jet shapes can also be used.
  • a starting point is e.g. therein, the steel angle 44 between the two beams 12-1, 12-2 and the fanning 43 of the two individual beams e.g. via the hole inclination angle in the spray perforated disk 10.
  • oval or flat jets can be realized in the combined spray 12, e.g. by connecting the individual beam cones 12-1, 12-2 together.
  • the injection holes 31 -1, 31 -2 of the colliding jets are in this case on the injection gate 10 laterally offset to an imaginary central axis 16 so that the individual jets do not touch.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzlochscheibe (10) für ein Ventil (1) für ein strömendes Fluid (11) und insbesondere für ein Dosier- oder Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine (100), mit einem Scheibenkörper (20) und einer im Scheibenkörper (20) ausgebildeten Spritzlochanordnung (30), welche mit einer Mehrzahl Spritzlöcher (31) zur Abgabe zugeführten Fluides (11) als Spray (12) ausgebildet ist, wobei die Spritzlöcher (31) derart zu einer Geometrie der Spritzlochscheibe (10) ausgebildet sind, dass im Betrieb durch Wechselwirkung mehrerer Paare von Einzelstrahlen (11-1, 11-2) aus den Spritzlöchern (31) austretenden Fluides (11) als Kollisionspaare entstehen und paarweise derart kollidierbar sind, dass aus jedem Paar Einzelstrahlen (11-1, 11-2) ein kombinierter Strahlkegel (12-1, 12-2) des Sprays (12) mit guter Aufbereitung formbar ist.

Description

Beschreibung
Titel
Spritzlochscheibe und Ventil Stand der Technik
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Spritzlochscheibe und ein Ventil. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Spritzlochscheibe für ein Ventil für ein strömendes Fluid und insbesondere für ein Dosier- oder Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine sowie ein Ventil für ein strömendes Fluid und insbesondere ein Dosier- oder ein Spritzventil für eine Brennkraftmaschine.
Bei Ventilen für strömende Fluide und insbesondere bei Dosier- oder
Einspritzventilen für Brennkraftmaschinen wird bei bestimmten
Ausführungsformen ein Ventilsitzkörper, welcher eine Ventilkammer abschließt, in Strömungsrichtung des Fluides eine sogenannte Spritzlochscheibe
nachgeschaltet, welche mindestens ein Spritzloch aufweist, welches der Abgabe des Fluides aus der Ventilkammer in einen Abgaberaum hinein, zum Beispiel in eine Brennkammer oder dergleichen, dient.
Oft wird dabei zur Aufbereitung die sogenannte Turbulenzzerstäubung des strömenden Fluides im Übergang vom Spritzloch der Spritzlochscheibe in den Abgaberaum des Fluides verwendet. Insbesondere bei vergleichsweise niedrigen Drücken kann dies zu einer inhomogenen Strahlverteilung und/oder zu vergleichsweise großen Tropfen führen, dies ist bei vielen Anwendungen nicht erwünscht oder sogar nachteilig.
Offenbarung der Erfindung Die erfindungsgemäße Spritzlochscheibe mit den Merkmalen des unabhängigen
Anspruches 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass bei ihrem Einsatz in einem Ventil eine vergleichsweise homogene Verteilung der Tröpfchen im Zerstäubungskegel bei einer Verringerung der Tröpfchengröße erreicht werden kann. Dies wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruches 1 dadurch erreicht, dass eine Spritzlochscheibe für ein Ventil für ein strömendes Fluid und insbesondere für ein Dosier- oder Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine geschaffen wird, mit einem Scheibenkörper und einer im
Scheibenkörper ausgebildeten Spritzlochanordnung, welche mit einer Mehrzahl Spritzlöcher zur Abgabe zugeführten Fluides als Spray ausgebildet ist, wobei die Spritzlöcher derart zu einer Geometrie der Spritzlochscheibe ausgebildet sind, dass im Betrieb durch Wechselwirkung mehrerer Paare von Einzelstrahlen aus den Spritzlöchern austretenden Fluides als Kollisionspaare entstehen und paarweise derart kollidierbar sind, dass aus jedem Paar Einzelstrahlen ein Strahlkegel des Sprays mit guter Aufbereitung formbar ist. Die
erfindungsgemäßen Vorteile einer guten Zerstäubung bei homogener
Strahlverteilung und reduzierter Tröpfchengröße im Zerstäubungskegel stellen sich insbesondere dadurch ein, dass die Geometrie der Spritzlochscheibe hinsichtlich der Spritzlöcher derart angepasst ist, dass im Betrieb durch
Wechselwirkung mehrere Paare von Einzelstrahlen aus den Spritzlöchern austretenden Fluides als Kollisionspaare entstehen und paarweise derart kollidierbar sind, dass aus jedem Paar von Einzelstrahlen ein kombinierter Strahlkegel des Sprays mit guter Aufbereitung formbar ist.
Im technischen Zusammenhang der vorliegenden Erfindung werden die Begriffe Zerstäubungskegel, Spraykegel und Spray synonym verwendet. Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der erfindungsgemäßen
Spritzlochscheibe sind die Lochanordnung, die Lochausrichtung und/oder die Geometrie der Spritzlochscheibe derart ausgebildet, dass das ovale
Querschnittsbild des Zerstäubungskegels oder Sprays (i) bei niedrigen Drücken im Bereich von etwa 3 · 105 Ρα (3 bar) bis etwa 10 · 105 Pa (10 bar), (ii) mit einer homogenen Verteilung des Fluides im Spray und/oder (iii) mit einer reduzierten Tröpfchengröße des Sprays mit einem SMD-Wert von weniger als 80 μηη erzeugbar ist. Auf diese Art und Weise sind auch Einsatzbereiche der erfindungsgemäßen Spritzlochscheibe und eines mit der Spritzlochscheibe ausgestatteten Ventiles möglich, bei welchen bisher nur vergleichsweise schlechtere Ergebnisse, zum Beispiel im Hinblick auf die Homogenität des Zerstäubungskegels und/oder die Verteilung der Tröpfchengrößen, erzielt werden konnten.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spritzlochscheibe sind oder werden der Strahlwinkel und/oder die Auffächerung jedes der gebildeten Strahlkegel der Kollisionspaare durch Anpassung der Form und/oder der Neigungswinkel der den Kollisionspaaren zu Grunde liegenden einzelnen Spritzlöcher in der Spritzlochscheibe und/oder relativ zu einander eingestellt ist.
Alternativ oder zusätzlich können gemäß einer anderen Ausgestaltungsform der Erfindung durch Anpassung der Form und/oder der Neigungswinkel der den Kollisionspaaren zu Grunde liegenden einzelnen Spritzlöcher in der
Spritzlochscheibe und/oder relativ zu einander im Betrieb entstehende
Strahlkegel von Kollisionspaaren zur Wechselwirkung bringbar und insbesondere miteinander verbindbar sein.
Dabei kann dadurch insbesondere ein ovaler und/oder flacher kombinierter Strahlkegel erzeugbar sein.
Um eine Berührung von Einzelstrahlen gegebenenfalls zu vermeiden, ist es bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen
Spritzlochscheibe vorgesehen, dass eine Mehrzahl von Spritzlöchern in der Spritzlochscheibe seitlich versetzt zu einer Mittelachse der Spritzlochscheibe ausgebildet ist.
Die einem Kollisionspaar zu Grunde liegenden Spritzlöcher können in Bezug auf einander unterschiedliche Geometrien und/oder Ausrichtungen aufweisen.
So ist es gemäß einer weiteren Alternative der erfindungsgemäßen
Spritzlochscheibe vorgesehen, dass die einem Kollisionspaar zu Grunde liegenden Spritzlöcher in der Spritzlochscheibe von einem ersten Spritzloch und einem zweiten Spritzloch gebildet werden, das erste Spritzloch ein senkrechtes Loch ist, insbesondere mit einer Lochachse parallel zu einer Mittelachse der Spritzlochscheibe, und das zweite Spritzloch ein Loch mit einer um einen von null Grad verschiedenen Winkel zur Mittelachse der Spritzlochscheibe geneigten Lochachse ist. Alternativ oder zusätzlich dazu können jedoch (i) die einem Kollisionspaar zu Grunde liegenden Spritzlöcher in der Spritzlochscheibe von einem ersten Spritzloch und einem zweiten Spritzloch gebildet werden, (ii) das erste Spritzloch und das zweite Spritzloch Löcher sein mit um von null Grad verschiedenen Winkeln zur Mittelachse der Spritzlochscheibe geneigten Lochachsen, (iii) die Lochachsen des ersten Spritzloches und des zweiten Spritzloches so geneigt sein, dass sie einander schneiden. Dabei kann der Neigungswinkel der
Lochachse des ersten Spritzloches insbesondere geringer sein als der
Neigungswinkel des zweiten Spritzloches, jeweils relativ zur Mittelachse der Spritzlochscheibe.
Auch die Querschnittsform eines jeweiligen Spritzloches kann einer Variation unterworfen werden, um die Eigenschaften des kombinierten Sprays zu beeinflussen. So ist es bei einer anderen bevorzugten Weiterbildung der erfindungsgemäßen Spritzlochscheibe vorgesehen, dass ein jeweiliges
Spritzloch (31 ) einen kreisförmigen oder einen nicht-kreisförmigen und insbesondere einen ovalen oder ellipsenförmigen Querschnitt aufweist.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Ventil für ein strömendes Fluid und insbesondere ein Dosier- oder Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine.
Erfindungsgemäß ist dieses Ventil mit einem einer Ventilkammer abschließenden Ventilsitzkörper mit einer Ventilöffnung und mit einer stromabwärts zum
Ventilsitzkörper gelegenen Spritzlochscheibe ausgebildet. Die Spritzlochscheibe weist die erfindungsgemäß beschriebene Gestalt auf, so dass beim Einsatz des erfindungsgemäßen Ventils ein Zerstäubungskegel oder Spray mit einer vergleichsweise homogenen Verteilung und ggf. reduzierter mittlerer
Tröpfchengröße entsteht, insbesondere nach Art eines flach ausgestalteten Zerstäubungskegels oder nach Art eines Flachsprays.
Kurzbeschreibung der Figuren
Unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren werden Ausführungsformen der Erfindung im Detail beschrieben.
Figur 1 ist eine schematische und geschnittene Seitenansicht eines
Teils eines erfindungsgemäßen Ventils. Figuren 2 und 3 zeigen in einer schematischen und geschnittenen Seitenansicht beziehungsweise in einer Draufsicht eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spritzlochscheibe mit einer 4-Loch-
Geometrie.
Figuren 4 und 5 zeigen Ergebnisse der Anwendung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spritzlochscheibe mit zwei separaten Zerstäubungskegeln.
Figuren 6 bis 8 zeigen die Ergebnisse der Anwendung einer anderen
Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spritzlochscheibe, bei welcher die einzelnen Zerstäubungskegel zu einem gemeinsamen Spray vereint werden.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 8
Ausführungsbeispiele der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche und äquivalente sowie gleich oder äquivalent wirkende Elemente und Komponenten werden mit denselben Bezugszeichen bezeichnet. Nicht in jedem Fall ihres Auftretens wird die Detailbeschreibung der bezeichneten Elemente und
Komponenten wiedergegeben.
Die dargestellten Merkmale und weiteren Eigenschaften können in beliebiger Form von einander isoliert und beliebig miteinander kombiniert werden, ohne den Kern der Erfindung zu verlassen. Figur 1 zeigt in schematischer und geschnittener Seitenansicht einen Ausschnitt einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventiles 1 unter Verwendung einer erfindungsgemäßen Spritzlochscheibe 10.
Das Ventil 1 umfasst einen Ventilsitzträger 2, in dessen unteren Bereich der Ventilsitz 7 ausgebildet und über erste Befestigungsmittel 9-1 am Ventilsitzträger
2 befestigt ist. Ein Ventilglied 8 weist an seinem unteren Ende einen, hier kugelförmig ausgebildeten Schließkopf 5 auf, welcher gesteuert auf dem Ventilsitz 7 aufsitzen kann, um eine Ventilöffnung 6 gesteuert zu verschließen oder freizugeben. Der Ventilsitz 7 wird von einer konischen Fläche eines
Ventilsitzkörpers 4 gebildet und weist an seinem unteren Ende die Ventilöffnung 6 auf. An der Stirnseite des Ventilsitzkörpers 4 und abgewandt von der
Ventilöffnung 6 ist an der Außenseite des Ventilsitzkörpers 4 über zweite Befestigungsmittel 9-2 eine erfindungsgemäße Spritzlochscheibe 10 angebracht, welche einen Scheibenkörper 20 und eine Spritzlochanordnung 30 aufweist.
Die Spritzlochscheibe 10 weist verschiedene Ausnehmungen auf, über welche einerseits mehrere Spritzlöcher 31 -1 , 31 -2 der Spritzlochanordnung 30 ausgebildet sind.
Das strömende Fluid 1 1 verlässt das Ventil 1 über ein jeweiliges Spritzloch 31 -1 , 31 -2 jeweils in Form eines einzelnen Strahls 1 1 -1 , 1 1 -2 der als
Zerstäubungskegels auftritt und synonym auch als Spray oder Spraykegel bezeichnet werden kann.
In der Oberseite 21 des Scheibenkörpers 20 ist eine Ausnehmung 33
ausgebildet, die im Zusammenwirken mit der Ventilkammer 6 als Vorkammer fungiert und das strömende Fluid 1 1 zur Verteilung auf die verschiedenen Spritzlöcher 31-1 und 31 -2 aufnimmt.
Bei der Ausführungsform gemäß Figur 1 ist eines der Spritzlöcher 31 -1 als senkrechtes Spritzloch ausgebildet, wogegen das zweite Spritzloch 31 -2 ein geneigtes Spritzloch ist, so dass sich die gedachten Lochachsen der ersten und zweiten Spritzlöcher 31 -1 beziehungsweise 31-2 schneiden. Dies führt in der Anwendung dazu, dass die einzelnen Strahlen 1 1 -1 und 1 1 -2 miteinander wechselwirken können und sich gegebenenfalls auch zu einem gemeinsamen Zerstäubungskegel 12-1 , 12-2 des Sprays 12 vereinigen.
Die Figuren 2 und 3 zeigen in schematischer und geschnittener Seitenansicht beziehungsweise in einer Draufsicht eine Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Spritzlochscheibe 10, die ähnlich zu der Spritzlochscheibe 10 aus der Figur 1 aufgebaut ist, wobei bei der Ausführungsform der Figuren 2 und 3 keine Ausnehmung 33 in der Oberseite 21 des Scheibenkörpers 20 zur Bildung einer Vorkammer ausgebildet ist. Figur 2 ist eine geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen
Spritzlochscheibe 10 mit 4-Loch-Geometrie, also mit zwei senkrechten ersten Spritzlöchern 31 -1 und zwei geneigten zweiten Spritzlöchern 31 -2.
Figur 3 zeigt die Ansicht der Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Spritzlochplatte 10 aus Figur 2 von unten, also mit Blick auf die Unterseite 22 des Scheibenkörpers 20 und also mit der Ansichtsrichtung III-III aus Figur 2.
Dagegen ist Figur 2 der Schnitt in Figur 3 entlang der Schnittebene II-II.
Zu erkennen ist, dass die Spritzlochachse 35 des ersten und senkrechten Spritzloches 31-1 senkrecht auf der Unterseite 22 des Scheibenkörpers 20 steht. Dagegen ist die Spritzlochachse 36 des zweiten und geneigten Spritzloches 31-2 um einen Winkel 38 gegenüber der lateralen Mittelachse 16 durch die laterale Mitte 15 des Scheibenkörpers 20 und auch gegenüber der Spritzlochachse 35 des ersten Spritzloches 31 -1 geneigt.
Die Ausrichtung der ersten und zweiten Spritzlöcher 31 -1 und 31-2 ist paarweise so gewählt, dass sich die Achsen 35 und 36 eines ersten Spritzlochpaares 39-1 einerseits und des zweiten Spritzlochpaares 39-2 andererseits treffen. Somit können ihre einzelnen Strahlen, das heißt die Zerstäubungskegel 12-1 und 12-2 des strömenden Fluides 1 1 nach Verlassen der Spritzlochscheibe 10 miteinander wechselwirken, um zum Beispiel einen gemeinsamen Zerstäubungskegel 12 zu bilden, der dann bestimmte geometrische Eigenschaften und Eigenschaften der Verteilung der Tröpfchen im Spray 12 aufweist. Die Spritzlöcher 31-1 und 31 -2 sind auf einem Anordnungskreis 37 angeordnet.
Die Figuren 4 und 5 zeigen eine Momentaufnahme bei der Verwendung einer erfindungsgemäßen Spritzlochscheibe mit 4-Loch-Geometrie, ähnlich der, wie sie in den Figuren 1 bis 3 dargestellt ist.
Durch Wechselwirkung der Einzelstrahlen eines Spritzlochpaares 39-1 beziehungsweise 39-2 entstehen zwei kombinierte Zerstäubungskegel 12-1 und 12-2. Diese besitzen als kombinierte Zerstäubungskegel eine Aufweitung mit einem Winkel 43 und einem Winkelabstand 44 zwischen den beiden
Zerstäubungskegeln 12-1 und 12-2. Figur 5 zeigt dabei die Strahlverteilung der einzelnen Zerstäubungskegel 12-1 und 12-2, wie sie etwa in der Ebene V-V aus Figur 4 entstünde.
Die Figuren 6 bis 8 zeigen, wie durch eine entsprechende geometrische
Ausgestaltung der Gesamtheit sämtlicher vier Spritzlöcher 31 -1 , 31 -2; 31 -2, 31 -2 der Spritzlochplatte 10 die einzelnen Zerstäubungskegel 12-1 und 12-2, wie sie separat in den Figuren 4 und 5 dargestellt sind, mit einander zu einem
gemeinsamen Zerstäubungskegel 12 kombiniert werden können. In den Figuren 6 und 7 sind die Winkelausdehnungen 41 und 42 in der y-
Richtung beziehungsweise in der x-Richtung zu erkennen.
In Figur 8 sind dem Kern nach noch die beiden einzelnen Zerstäubungskegel 12- 1 und 12-2 in der Verteilung des kombinierten Zerstäubungskegels 12 in der Schnittebene VI I l-VI I I zu erkennen.
Diese und weitere Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung werden an Hand der folgenden Darlegungen weiter erläutert: Eine Zielsetzung der vorliegenden Erfindung besteht in der Verbesserung herkömmlicher Zerstäubungskonzepte.
Herkömmliche Aufbereitungskonzepte, z.B. mit Turbulenzzerstäubung, führen bei niedrigen Drücken von 3 bar bis 10 bar zu inhomogenen Stahlverteilungen und/oder zu relativ großen Tröpfchengrößen z.B. mit SMD-Werten von ca. 80 μηη bis 150 μηη.
Das erfindungsgemäße Konzept soll zu einer homogeneren Verteilung innerhalb der Spraykegel 12 und zu einer deutlichen Reduzierung der Tröpfchengrößen im Spray führen.
Der erfindungsgemäße Ansatz beruht darauf, mehrere Strahlpaare aus
Spritzlochpaaren 39-1 , 39-2 so kollidieren zu lassen, dass zwei Strahlkegel 12-1 , 12-2 mit guter Aufbereitung entstehen. In der Anwendung können entsprechend aufgebaute Mehrstrahlventile eingesetzt werden, um Motoren mit zwei Einlassventilen pro Zylinder mit Kraftstoff zu versorgen.
Als weitere Anwendungsgebiete sind aber auch Ad- Blue- Dosierung (DNOX) und Wassereinspritzung zu möglich, bei denen ebenfalls flexible Strahlformen Einsetzbar sind.
Ein Ansatzpunkt besteht z.B. darin, der Stahlwinkel 44 zwischen den beiden Strahlen 12-1 , 12-2 und die Auffächerung 43 der beiden Einzelstrahlen z.B. über die Lochneigungswinkel in der Spritzlochscheibe 10 einzustellen.
Auch sind ovale bzw. Flachstrahlen im kombinierten Spray 12 realisierbar, z.B. indem sich die einzelnen Strahlkegel 12-1 , 12-2 miteinander verbinden.
Dabei können die Spritzlöcher 31 -1 , 31 -2 der kollidierenden Strahlen sind hierbei auf der Spritzlochschiebe 10 seitlich zu einer gedachten Mittelachse 16 versetzt sein, damit sich die Einzelstrahlen nicht berühren.
Folgende Vorteile stellen sich erfindungsgemäß ein:
(i) homogenes und feinzerstäubtes Spray,
(ii) gute Zerstäubung, sogar bei niedrigen Drücken, z.B. im Vergleich zur
Turbulenzzerstäubung,
(iii) kostengünstiges Design der Spritzlochscheibe 10, die durch Stanzen oder Laserbohren hergestellt werden kann.

Claims

Ansprüche
Spritzlochscheibe (10) für ein Ventil (1 ) für ein strömendes Fluid (1 1 ) und insbesondere für ein Dosier- oder Einspritzventil für eine
Brennkraftmaschine (100),
- mit einem Scheibenkörper (20) und einer im Scheibenkörper (20) ausgebildeten Spritzlochanordnung (30), welche mit einer Mehrzahl Spritzlöcher (31 ) zur Abgabe zugeführten Fluides (1 1 ) als Spray (12) ausgebildet ist,
- wobei die Spritzlöcher (31 ) derart zu einer Geometrie der
Spritzlochscheibe (10) ausgebildet sind,
- dass im Betrieb durch Wechselwirkung mehrerer Paare von
Einzelstrahlen (1 1 -1 , 1 1-2) aus den Spritzlöchern (31 ) austretenden Fluides (1 1 ) als Kollisionspaare entstehen und paarweise derart kollidierbar sind,
- dass aus jedem Paar Einzelstrahlen (1 1 -1 , 1 1 -2) ein kombinierter Strahlkegel (12-1 , 12-2) des Sprays (12) mit guter Aufbereitung formbar ist.
Spritzlochscheibe (10) nach Anspruch 2,
bei welcher die Lochanordnung, die Lochausrichtung und/oder die
Geometrie der Spritzlochscheibe (10) derart ausgebildet sind, dass die Strahlkegel (12-1 , 12-2) des Sprays (12) mit guter Aufbereitung erzeugbar sind:
(i) bei niedrigen Drücken im Bereich von etwa 3 · 105Ρα (3 bar) bis etwa 10 · 105 Ρα (10 bar),
(ii) mit einer homogenen Verteilung des Fluides (1 1 ) im Spray (12)
und/oder
(iii) mit einer reduzierten Tröpfchengröße des Sprays (12) mit einem SMD- Wert von weniger als 80 μηη.
Spritzlochscheibe (10) nach Anspruch 2 oder 3,
bei welcher der Strahlwinkel und/oder die Auffächerung jedes der gebildeten Strahlkegel (12-1 , 12-2) der Kollisionspaare eingestellt ist durch Anpassung der Form und/oder der Neigungswinkel der den Kollisionspaaren zu Grunde liegenden einzelnen Spritzlöcher (31 ) in der Spritzlochscheibe (10) und/oder relativ zu einander.
Spritzlochscheibe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche,
- bei welcher durch Anpassung der Form und/oder der Neigungswinkel der den Kollisionspaaren zu Grunde liegenden einzelnen Spritzlöcher (31 ) in der Spritzlochscheibe (10) und/oder relativ zu einander im Betrieb entstehende Strahlkegel (12-1 , 12-2) von Kollisionspaaren zur
Wechselwirkung bringbar und insbesondere miteinander verbindbar sind und
- bei welcher dadurch insbesondere ein ovaler und/oder flacher
kombinierter Strahlkegel erzeugbar ist.
Spritzlochscheibe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher eine Mehrzahl von Spritzlöchern (31 ) in der Spritzlochscheibe (10) seitlich versetzt zu einer Mittelachse (16) der Spritzlochscheibe (10) ausgebildet ist.
Spritzlochscheibe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher:
- die einem Kollisionspaar zu Grunde liegenden Spritzlöcher (31 ) in der Spritzlochscheibe (10) von einem ersten Spritzloch (31-1 ) und einem zweiten Spritzloch (31-2) gebildet werden,
- das erste Spritzloch (31-1 ) ein senkrechtes Loch ist, insbesondere mit einer Lochachse parallel zu einer Mittelachse (16) der Spritzlochscheibe (10), und
- das zweite Spritzloch (31 -2) ein Loch mit einer um einen von null Grad verschiedenen Winkel zur Mittelachse (16) der Spritzlochscheibe (10) geneigten Lochachse.
Spritzlochscheibe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher:
- die einem Kollisionspaar zu Grunde liegenden Spritzlöcher (31 ) in der Spritzlochscheibe (10) von einem ersten Spritzloch (31-1 ) und einem zweiten Spritzloch (31-2) gebildet werden, - das erste Spritzloch (31-1 ) und das zweite Spritzloch (31 -2) Löcher sind mit um von null Grad verschiedenen Winkeln zur Mittelachse (16) der Spritzlochscheibe (10) geneigten Lochachsen,
- die Lochachsen des ersten Spritzloches (31-1 ) und des zweiten
Spritzloches (31 -2) so geneigt sind, dass sie einander schneiden und
- insbesondere der Neigungswinkel der Lochachse des ersten
Spritzloches (31 -1 ) geringer ist als der Neigungswinkel des zweiten Spritzloches (31 -2), jeweils relativ zur Mittelachse (16) der
Spritzlochscheibe (10).
Spritzlochscheibe (10) nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei welcher ein jeweiliges Spritzloch (31 ) einen kreisförmigen oder einen nicht-kreisförmigen und insbesondere einen ovalen oder ellipsenförmigen Querschnitt aufweist.
Ventil (1 ) für ein strömendes Fluid (1 1 ) und insbesondere Dosier- oder
Einspritzventil für eine Brennkraftmaschine (100),
mit:
- einem eine Ventilkammer (3) abschließenden Ventilsitzkörper (4) mit Ventilöffnung (6) und
- einer stromabwärts zum Ventilsitzkörper (4) gelegenen
Spritzlochscheibe (10),
wobei die Spritzlochscheibe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 ausgebildet ist.
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