WO2019016042A1 - Nozzle needle for a fuel injector, fuel injector, and injection system for an internal combustion engine - Google Patents

Nozzle needle for a fuel injector, fuel injector, and injection system for an internal combustion engine Download PDF

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WO2019016042A1
WO2019016042A1 PCT/EP2018/068768 EP2018068768W WO2019016042A1 WO 2019016042 A1 WO2019016042 A1 WO 2019016042A1 EP 2018068768 W EP2018068768 W EP 2018068768W WO 2019016042 A1 WO2019016042 A1 WO 2019016042A1
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WO
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nozzle needle
recess
needle shaft
fuel
guide webs
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Application number
PCT/EP2018/068768
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German (de)
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Inventor
Enrico Bärow
Martin Maierhofer
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L'orange Gmbh
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M51/00—Fuel-injection apparatus characterised by being operated electrically
    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/061—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means
    • F02M51/0625—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures
    • F02M51/0664—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding
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    • F02M51/0675—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using electromagnetic operating means characterised by arrangement of mobile armatures having a cylindrically or partly cylindrically shaped armature, e.g. entering the winding; having a plate-shaped or undulated armature entering the winding the armature having an elongated valve body attached thereto the valve body having cylindrical guiding or metering portions, e.g. with fuel passages
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M61/12—Other injectors with elongated valve bodies, i.e. of needle-valve type characterised by the provision of guiding or centring means for valve bodies

Definitions

  • DESCRIPTION Jet needle for a fuel injector, fuel injector and injection system for an internal combustion engine
  • the invention relates to a nozzle needle, which has a nozzle needle shaft with a longitudinal central axis.
  • the invention relates to a fuel injector and an injection system for an internal combustion engine.
  • a nozzle needle is used in a fuel injector as a shut-off.
  • the nozzle needle cooperates with a valve seat of the fuel injector and forms with it a nozzle valve. If the nozzle valve is opened, fuel from the fuel injector can be injected into an injection volume, such as a combustion chamber of an internal combustion engine. If the nozzle valve is closed, however, it is prevented that fuel from the fuel injector is injected into the injection volume.
  • pressure waves are generated in the fuel injector, which can propagate in the fuel injector, optionally reflected and can interfere with each other.
  • the pressure waves can considerably modulate the mass flow of the fuel flowing out of the fuel injector in the open state of the nozzle valve, as a result of which the functionality of the fuel! njek- tors can be restricted.
  • the pressure waves can reach large pressure amplitudes, which can exceed a fuel operating pressure of the fuel injector.
  • the object of the invention is to avoid or at least reduce negative effects of the actuation of a nozzle valve on a fuel injection.
  • the nozzle needle according to the invention for a fuel injector has a nozzle needle shaft with a longitudinal central axis.
  • the nozzle needle shaft has two guide webs and a recess defined by the guide webs, wherein the longitudinal central axis of the nozzle needle shaft extends through the recess and the recess between the guide webs is open radially outward.
  • the invention is based on the recognition that the pressure amplitudes of the actuated by a
  • Nozzle valve - that is, by opening or closing the nozzle valve - generated pressure waves among other things on the speed change, which the fuel undergoes when operating the nozzle valve.
  • an enlargement of the flow cross-section can be achieved in the region of the recess in the case of a fuel flow which flows between the nozzle needle and a needle guide wall of the fuel injector which at least partially surrounds the nozzle needle. Since an increase in the flow cross-section of a flow causes a reduction in their flow velocity, the gap of the nozzle needle shaft can be used to reduce the rate of change which the fuel flow experiences when the nozzle valve is actuated. In this way it can be achieved that arise at the DUsennadelschaft pressure waves with lower pressure amplitude. Through a larger flow cross section of the fuel flow can also reduce flow losses and achieve a greater fuel flow between the nozzle needle and the Nadel arrangementswandung.
  • the recess causes the nozzle needle - compared with a nozzle needle, which has no such recess - a lower mass and consequently a lower inertia, which allows a faster rocking time of the nozzle needle.
  • the guide webs of the nozzle needle shaft serve to guide the nozzle needle along a needle guide of the fuel injector.
  • the guide webs ensure a high stability of the nozzle needle, especially against bends.
  • the outer diameter of the nozzle needle shaft in the region of the recess can - compared with a nozzle needle, which has no such recess - remain unchanged. Accordingly, the inner diameter of the nozzle needle receiving needle guide remain unchanged.
  • the invention provides that the recess between the guide webs extends so far radially inward that the longitudinal center axis of the Düsensatzschaft passes through the recess.
  • the longitudinal central axis of the nozzle needle shaft is to be understood as an axis extending in the longitudinal direction of the nozzle needle shaft and representing an axis of symmetry for a section of the nozzle needle, in particular for a section of the nozzle needle shaft.
  • the guide webs extend with their longitudinal extension parallel to the longitudinal central axis of the nozzle needle shaft.
  • the longitudinal extension of the recess may extend along the longitudinal central axis.
  • the recess in the nozzle needle shaft forms a passage opening or a plurality of interconnected passage openings.
  • the recess penetrates the nozzle needle shaft. This allows a particularly strong flow cross-sectional enlargement of the fuel flow.
  • the recess can be formed, for example, by a plurality of mutually connected recesses. These recesses forming the recess can in particular be produced by a subtractive manufacturing method, such as, for example, grinding or milling.
  • the nozzle needle has a nozzle needle tip connected to the nozzle needle shaft.
  • the nozzle needle tip has a sealing surface, in particular a conical sealing surface, for pressing against a needle seat of a housing body, in which the nozzle needle is at least partially receivable.
  • the nozzle needle tip may in particular be formed integrally with the nozzle needle shaft. Furthermore, the nozzle needle tip can be formed axially symmetrically with respect to the longitudinal central axis his. The largest diameter of the nozzle needle tip is preferably smaller than the outer diameter of the nozzle needle shaft in the region of the recess.
  • the nozzle needle shaft may have a fluid deflection surface arranged between the guide webs.
  • the points of the Fluidumlenk preparation preferably have a greater distance to the longitudinal center axis of the nozzle needle shaft with increasing axial distance to the nozzle needle tip.
  • axial distance to the nozzle needle tip is meant a distance to the nozzle needle tip in the direction of the longitudinal center axis (axial direction).
  • the fluid deflection surface may be formed such that the points of the fluid deflection surface that are farther away from the nozzle needle tip in the axial direction have a larger one Distance from the longitudinal center axis of the nozzle needle shaft having as points of Fluidumlenk Structure, which are arranged in the axial direction closer to the nozzle needle tip.
  • the Fluidumlenk design caused by the recess flow resistance for the fuel flow and the associated flow losses can be kept low.
  • the Fluidumlenk design allows a flow optimi mized inflow of the fuel into the recess and / or a flow-optimized outflow of the fuel from the recess.
  • the Fluidumlenk design can lead the fuel flow to the longitudinal central axis (in the case of inflow of fuel into the recess) or the fuel flow away from the longitudinal center axis (in the case of the outflow of fuel from the recess). Further, the Fluidumlenk materials may be shaped so that flow separation can be avoided.
  • the nozzle needle shaft - in particular for the reasons mentioned above - have a (further) arranged between the FUhrungsstegen Fluidumlenk preparation whose points with increasing axial distance to the nozzle needle tip have a smaller distance from the longitudinal central axis of the nozzle needle shaft.
  • this fluid deflection surface may be formed such that the points of the fluid deflection surface, which are farther away from the nozzle needle tip in the axial direction, have a smaller distance to the longitudinal center axis than points of Fluidumlenk materials, which are arranged in the axial direction closer to the nozzle needle tip ,
  • the nozzle needle shaft each between two adjacent guide webs both a first Fluidumlenk formulation whose points with Increasing axial distance to the nozzle needle tip have a greater distance from the longitudinal center axis, as well as a second Fluidumlenk materials whose points have a smaller distance to the longitudinal central axis with increasing axial distance to the nozzle needle tip.
  • the second fluid deflection surface is preferably arranged closer to the nozzle needle tip than the first fluid deflection surface.
  • the respective fluid deflection surface of the nozzle needle shaft can be, for example, a flat surface, in particular a plane surface oriented obliquely to the longitudinal centering axis.
  • the respective fluid deflection surface may be a curved surface, in particular a concavely curved surface.
  • the shape of the respective fluid deflection surface may in particular be due to the manufacturing process of the recess.
  • the respective fluid deflection surface may contact the longitudinal center axis.
  • the respective Fluidumlenk materials may extend to the longitudinal central axis.
  • the nozzle needle shaft can have at least one further guide web which delimits the cutout. That is, the nozzle needle shaft may have a total of three or more guide webs. As a result, a particularly high stability of the nozzle needle shaft can be achieved in a simple manner.
  • the recess of the nozzle needle shaft is preferably open radially outwards between two adjacent guide webs.
  • the guide webs may each have two flat inner surfaces.
  • the two inner surfaces of the respective guide web may, for example, be at an angle of 3607n to each other, where n is the number of guide webs of the nozzle needle shaft.
  • the inner surfaces of the respective guide web can be at an angle to each other, which is equal to the quotient of 360 ° and the number of guide webs.
  • the guide webs can be arranged in the circumferential direction of the nozzle needle shaft equidistant from each other. This allows a homogeneous distribution of the forces acting on the nozzle needle shaft forces.
  • the recess may have a region in which the recess has a cross-shaped cross-sectional area or a Y-shaped cross-sectional area.
  • a recess with such a cross-sectional area can be produced inexpensively.
  • the nozzle needle shaft has exactly two guide webs, which delimit the recess. This allows a particularly cost-effective production of the nozzle needle.
  • These two guide webs are the first two guide webs of the nozzle needle shaft.
  • the two guide webs can in this embodiment, for example, each exactly have a flat inner surface. These two inner surfaces may in particular be arranged parallel to one another.
  • the guide webs of the nozzle needle shaft each have a rounded outer surface.
  • the respective inner surface bounds the recess of the nozzle needle shaft.
  • all points of its rounded outer surface preferably have the same distance to the longitudinal central axis. Furthermore, the rounded outer surfaces of the various guide webs can each have the same distance to the longitudinal central axis.
  • the rounded outer surfaces of the guide webs of the nozzle needle shaft form its guide surfaces.
  • the outer surfaces of the guide webs preferably facing a Nadel Installationswandung of the housing body.
  • the nozzle needle may have a support element connected to the nozzle needle shaft, on which a pretensioning device, such as a spring, can be supported.
  • the support element may in particular be formed integrally with the nozzle needle shaft.
  • the support element is formed axially symmetri ch with respect to the longitudinal central axis.
  • the fuel injector according to the invention comprises a nozzle needle according to the invention.
  • the fuel injector comprises a housing body with a needle guide, in which the nozzle needle, in particular its nozzle needle shaft, is at least partially accommodated.
  • the housing body preferably has at least one injection opening (also called nozzle opening).
  • the nozzle needle can be used to close the injection opening / s and release it again.
  • the fuel injector may have a plurality of nozzle needles, in particular a plurality of nozzle needles according to the invention. That is, the fuel injector may be a multi-needle injector 10. Among other things, the fuel injector may be a so-called dual-fuel injector, which is configured to inject two different fuels, in particular a gaseous fuel and a liquid fuel, into an injection volume.
  • the fuel injector preferably has its own needle guide, wherein the individual needle guides can be provided in particular in a common housing body.
  • the injection system according to the invention for an internal combustion engine has at least one fuel injector according to the invention.
  • the injection system comprises a plurality of fuel injectors, in particular a plurality of fuel injectors according to the invention. These may in particular be connected to a common fuel distribution line of the injection system.
  • the injection system may include one or more other elements, such as a controller for controlling the fuel injector (s).
  • Fig. 1 is a schematic representation of a plurality of fuel injectors comprehensive
  • Fig. 2 is a sectional view of one of the fuel injectors of Fig. 1;
  • FIG. 3 shows a nozzle needle of the fuel injector from FIG. 2;
  • FIG. Fig. 4 is a longitudinal sectional view of the nozzle needle of Fig. 3;
  • Fig. 5 is a cross-sectional view of the nozzle needle of Fig. 3;
  • Fig. 6 is a longitudinal sectional view of another nozzle needle; a cross-sectional view of another nozzle needle;
  • Fig. 8 is a cross-sectional view of yet another nozzle needle.
  • Fig. 1 shows a schematic representation of an injection system 2, which comprises a plurality of identical fuel injectors 4, which are each used to inject a fuel in the same combustion chamber or in different combustion chambers of an internal combustion engine. Furthermore, the injection system 2 comprises a fuel delivery pump 6 and a fuel accumulator 8, in which the fuel to be injected by the fuel injectors 4 into the combustion chamber or into the combustion chambers is stored.
  • the injection system 2 comprises a fuel distribution line 10, to which the fuel injectors 4 are each connected by means of a fuel supply line 12.
  • the Kraftstoffverteiltechnisch 10 is a so-called common rail.
  • Said fuel delivery pump 6 is connected on the output side via a first connecting line 14 to the fuel distribution line 10.
  • effetsssei tig the fuel delivery pump 6 is connected via a second connecting line 16 to the fuel reservoir 8.
  • the injection system 2 comprises a control unit 18 for controlling the Kraftstoffinjekto- ren 4 and for controlling the fuel delivery pump 6.
  • a control unit 18 for controlling the Kraftstoffinjekto- ren 4 and for controlling the fuel delivery pump 6.
  • Each of the fuel injectors 4 and the fuel delivery pump 6 are each via an electrical control line 20 to the control unit
  • the fuel delivery pump 6 conveys the fuel from the fuel accumulator 8 to the fuel distribution line 10.
  • the control unit 18 controls the fuel injectors 4 in such a way that the fuel injectors 4 inject the fuel into the combustion chamber or into the combustion chambers at predetermined injection times.
  • FIG. 2 shows by way of example a section of one of the fuel injectors 4 from FIG. 1 in a sectional representation.
  • the fuel injector 4 comprises a housing body 22, which has a fuel chamber 24 with a needle guide 26.
  • the fuel injector 4 includes a fuel port 28, which opens into the fuel chamber 24 and is connectable to one of the fuel supply lines 12 of FIG. 1.
  • the fuel chamber 24 be Scholt with the fuel.
  • the housing body 22 has a plurality of injection openings 30 (also called nozzle openings), via which the fuel from the fuel chamber 24 can be injected into a combustion chamber.
  • injection openings 30 also called nozzle openings
  • the fuel injector 4 is equipped with a nozzle needle 32 a, which is accommodated in the fuel chamber 24.
  • the nozzle needle 32a has a nozzle needle shaft 36 with a longitudinal central axis 34.
  • the nozzle needle shaft 36 is received in the needle guide 26 of the fuel chamber 24, wherein the nozzle needle 32a is axially slidably mounted.
  • the nozzle needle 32a has an integrally formed with the nozzle needle shaft 36 nozzle needle tip 38, which adjoins a taper 40 of the nozzle needle shaft 36 and has a conical sealing surface 42.
  • the nozzle needle tip 38 is formed axially symmetrical with respect to the longitudinal central axis 34.
  • the housing body 22 has in the region of the Einspntzö Anlagenen 30 a needle seat 44, which, like the sealing surface 42 of the nozzle needle tip 38 has a conical shape. 2, the fuel injector 4 is shown in a state in which the sealing surface 42 of the nozzle needle tip 38 is pressed against the needle seat 44, so that the injection openings 30 are closed by the nozzle needle 32 a.
  • the fuel injector 4 comprises a sleeve 46 arranged in the housing body 22. With a part of its end region 48 remote from the nozzle needle tip 38, the nozzle needle 32a is inserted into the sleeve 46.
  • a control chamber 50 is limited, which serves to receive a control fluid for controlling the position of the nozzle needle 32a.
  • the control fluid pressure in the control chamber 50 is adjustable.
  • the fuel injector 4 has a pretensioning device 54 which is supported both on the sleeve 46 and on the support collar 52.
  • the biasing means 54 is formed as a compression spring.
  • On the nozzle needle 32 a acts a hydraulic force which is dependent on the difference between the control fluid pressure in the control chamber 50 and the fuel pressure in the fuel chamber 24.
  • the hydraulic force acting on the nozzle needle 32a can be adjusted by reducing the control fluid pressure in the control chamber 50 in such a way that the nozzle needle 32a is pushed further into the sleeve 46 and the injection openings 30 are released. so that fuel can be ejected from the fuel chamber 24.
  • By increasing the control fluid pressure to its initial value it is achieved that the nozzle needle 32a resumes its initial position in which it closes the injection openings 30.
  • FIG. 3 shows in isolation the nozzle needle 32a of the fuel injector 4 from FIG. 2.
  • the nozzle needle shaft 36 has a recess 56, which forms a passage opening in the nozzle needle shaft 36.
  • the longitudinal center axis 34 of the nozzle needle shaft 36 extends through the recess 56, along its longitudinal extent.
  • the nozzle needle shaft 36 has two parallel to the longitudinal central axis 34 aligned guide webs 58 which define the recess 56, wherein the recess 56 between the guide webs 58 is radially outwardly open.
  • the recess 56 effects a cross-sectional enlargement of a fuel flow flowing through the needle guide 26 of the housing body 22.
  • the recess 56 is milled by means of a milling tool, in particular by means of a cylindrical shank cutter obliquely to the longitudinal central axis 34 in the Düsenna- delschaft 36.
  • the nozzle needle shaft 36 has a first fluid deflection surface 60a and a second fluid deflection surface 60b, wherein the first fluid deflection surface 60a, closer to the nozzle needle tip 38 is arranged as the second Fiuidumlenk preparation 60b.
  • FIG. 4 shows a longitudinal section of the nozzle needle 32a from FIG. 3 along the sectional plane A-A drawn in FIG. 3, in which the longitudinal central axis 34 lies.
  • the nozzle needle shaft 36 has a third fluid deflection surface 60c and a fourth fluid deflection surface 60d.
  • the four fluid deflection surfaces 60a-60d are bounded by the guide webs 58, respectively.
  • the third fluid deflection surface 60c has the same distance to the nozzle needle tip 38 as the first fluid deflection surface 60a, while the fourth fluid deflection surface 60d to the nozzle needle tip 38 is the same distance as the second fluid deflection surface 60b. That is, the third fluid deflecting surface 60c is located closer to the nozzle needle tip 38 than the fourth fluid deflecting surface 60d.
  • the said fluid deflection surfaces 60a-60d are flat surfaces which are arranged obliquely to the longitudinal central axis 34 of the nozzle needle shaft 36.
  • the first and third Fluidumlenk materials 60 a, 60 c are arranged so that their points with increasing axial distance to the nozzle needle tip 38 have a smaller distance from the longitudinal central axis 34.
  • the second and fourth Fluidumlenk materials 60b, 60d are arranged so that their points with increasing axial distance to the nozzle needle tip 38 have a greater distance from the longitudinal central axis 34.
  • first and third fluid deflection surfaces 60a are in contact. 60c along a common edge at an acute angle.
  • the second and fourth fluid deflecting surfaces 60b, 60d contact each other along a common edge at an acute angle.
  • first and third fluid deflection surfaces 60a, 60c and the second and fourth fluid deflection surfaces are in contact 60 b, 60 d with their respective common edge, the longitudinal central axis 34 of the nozzle needle shaft 36.
  • a flow of force can flow into the recess 56 in a flow-optimized manner and flow out of the recess 56.
  • fuel flowing in the direction of the injection openings 30 is directed into the recess 56 by means of the second and fourth fluid deflection surfaces 60b, 60d.
  • the first and third fluid deflection surfaces 60a, 60c the fuel flowing in the direction of the injection openings 30 is deflected out of the recess 56.
  • FIG. 5 shows a cross section of the nozzle needle 32a from FIG. 3 along the sectional plane B-B shown in FIG. 3, which extends centrally through the recess 56 perpendicular to the longitudinal central axis 34 of the nozzle needle shaft 36.
  • the two guide webs 58 each have a flat inner surface 62 facing the recess 56 and a rounded outer surface 64 facing away from the recess 56.
  • the two inner surfaces 62 are arranged parallel to one another and delimit the recess 56.
  • the outer surfaces 64 of the guide webs 58 form the guide surfaces of the nozzle needle 32a.
  • Fig. 6 shows a longitudinal section of another nozzle needle 32b.
  • this nozzle needle 32b the fluid turning surfaces 60a-60d of the nozzle needle shaft 36 are not flat surfaces, but concavely curved surfaces. Otherwise, this nozzle needle 32b corresponds in terms of its structural configuration of the nozzle needle 32a of Figures 3 to 5. To avoid repetition, consistent features and functions will not be described again.
  • the recess 56 of the nozzle needle 32b from FIG. 6 can be ground, for example, by means of a grinding machine from different sides into the nozzle needle shaft 36.
  • Fig. 7 shows a cross section of another nozzle needle 32c.
  • the recess 56 of the nozzle needle shaft 36 is formed by a plurality of interconnected recesses, wherein the recess 56 is a cross-shaped
  • the nozzle needle shaft 36 has four guide webs 58 arranged equidistant from one another in the circumferential direction 66 of the nozzle needle 32c, which delimit the recess 56 and are aligned parallel to the longitudinal central axis of the nozzle needle 32c, the recess 56 being open radially outwards between two adjacent guide webs 58 ,
  • the guide webs 58 each have a rounded outer surface 64 and two flat inner surfaces 62, wherein the two inner surfaces 62 of the respective guide web 58 are at an angle of 90 ° to each other.
  • Flg. 8 shows a cross section of yet another nozzle needle 32d.
  • the recess 56 of the nozzle needle shaft 36 is formed by a plurality of interconnected recesses, wherein the recess 56 has a Y-shaped cross-sectional area.
  • the nozzle needle shaft 36 has three in the circumferential direction 66 of the nozzle needle 32d equidistant from each other arranged guide webs 58. which bound the recess 56 and are aligned parallel to the longitudinal central axis of the nozzle needle 32d, wherein the recess 56 is open radially between two adjacent guide webs 58 in each case.
  • the guide webs 58 each have a rounded outer surface 64 and two flat inner surfaces 62, wherein the two inner surfaces 62 of the respective guide web 58 in the present embodiment are at an angle of 120 ° to each other.
  • the respective nozzle needle 32b-32d from FIGS. 6 to 8 can be used in one of the fuel injectors 4 of the injection system 2 as an alternative or in addition to the nozzle needle 32a from FIGS.
  • the invention has been described in detail with reference to the illustrated embodiments. However, the invention is not limited to or by the disclosed examples. Other variants can be derived by those skilled in these embodiments, without departing from the underlying idea of the invention.

Abstract

The invention relates to a nozzle needle (32a - 32d) for a fuel injector (4), having a nozzle needle shaft (36) with a central longitudinal axis (34). According to the invention, the nozzle needle shaft (36) has two guide webs (58) and a recess (56) delimited by the guide webs (58), wherein the central longitudinal axis (34) of the nozzle needle shaft (36) runs through the recess (56), and the recess (56) opens radially outwards between the guide webs (58). The invention additionally relates to a fuel injector (4) comprising such a nozzle needle (32a - 32d) and to an injection system (2) for an internal combustion engine, said injection system having at least one fuel injector (4) comprising such a nozzle needle (32a - 32d).

Description

BESCHREIBUNG Düsennadel für einen Kraftstoffinjektor, Kraftstoffinjektor sowie Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine  DESCRIPTION Jet needle for a fuel injector, fuel injector and injection system for an internal combustion engine
Die Erfindung betrifft eine Düsennadel, welche einen DUsennadelschaft mit einer Längsmittelachse aufweist. Außerdem betrifft die Erfindung einen Kraftstoffinjektor sowie ein Einspritzsys- tem für eine Brennkraftmaschine. The invention relates to a nozzle needle, which has a nozzle needle shaft with a longitudinal central axis. In addition, the invention relates to a fuel injector and an injection system for an internal combustion engine.
Eine Düsennadel wird in einem Kraftstoffinjektor als Absperrkörper verwendet. Die Düsennadel wirkt mit einem Ventilsitz des Kraftstoffinjektors zusammen und bildet mit diesem ein Düsenventil. Ist das Düsenventil geöffnet, kann Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor in ein Einspritz- volumen, wie zum Beispiel einen Brennraum einer Brennkraftmaschine, eingespritzt werden. Ist das Düsenventil hingegen geschlossen, wird verhindert, dass Kraftstoff aus dem Kraftstoffinjektor in das Einspritzvolumen eingespritzt wird. A nozzle needle is used in a fuel injector as a shut-off. The nozzle needle cooperates with a valve seat of the fuel injector and forms with it a nozzle valve. If the nozzle valve is opened, fuel from the fuel injector can be injected into an injection volume, such as a combustion chamber of an internal combustion engine. If the nozzle valve is closed, however, it is prevented that fuel from the fuel injector is injected into the injection volume.
Sowohl durch eine abrupte Beschleunigung des Kraftstoffs beim Öffnen des Düsenventils als auch durch ein abruptes Abbremsen des Kraftstoffs beim Schließen des Düsen ventils, werden im Kraftstoffinjektor Druckwellen erzeugt, die sich im Kraftstoffinjektor ausbreiten können, gegebenenfalls reflektiert werden und miteinander interferieren können. Die Druckwellen können den Massenstrom des im geöffneten Zustand des Düsenventils aus dem Kraftstoffinjektor ausströmenden Kraftstoffs erheblich modulieren, wodurch die Funktionsfähigkeit des Kraftstoff! njek- tors eingeschränkt werden kann. Insbesondere beim Einspritzen kleiner Kraftstoffmengen können die Druckwellen große Druckamplituden erreichen, welche einen Kraftstoffbetriebsdruck des Kraftstoffinjektors überschreiten können. Both by an abrupt acceleration of the fuel when opening the nozzle valve and by an abrupt deceleration of the fuel when closing the nozzle valve, pressure waves are generated in the fuel injector, which can propagate in the fuel injector, optionally reflected and can interfere with each other. The pressure waves can considerably modulate the mass flow of the fuel flowing out of the fuel injector in the open state of the nozzle valve, as a result of which the functionality of the fuel! njek- tors can be restricted. In particular, when injecting small amounts of fuel, the pressure waves can reach large pressure amplitudes, which can exceed a fuel operating pressure of the fuel injector.
Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, negative Auswirkungen des Betä- tigens eines Düsen ventils auf eine Kraftstoffeinspritzung zu vermeiden oder zumindest zu verringern. Proceeding from this, the object of the invention is to avoid or at least reduce negative effects of the actuation of a nozzle valve on a fuel injection.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Düsennadel nach Anspruch 1 , einen Kraftstoffinjektor nach Anspruch 9 sowie durch ein Einspritzsystem nach Anspruch 10. Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche sowie der nachfolgenden Beschreibung. Die erfindungsgemäße Düsennadel für einen Kraftstoffinjektor weist einen DUsennadelschaft mit einer Längsmittelachse auf. Der DUsennadelschaft weist zwei Führungsstege sowie eine durch die Führungsstege begrenzte Aussparung auf, wobei die Längsmittelachse des Düsennadel- schafts durch die Aussparung verläuft und die Aussparung zwischen den FUhrungsstegen radial nach außen offen ist. This object is achieved by a nozzle needle according to claim 1, a fuel injector according to claim 9 and by an injection system according to claim 10. Preferred embodiments of the invention are the subject matter of the further claims and the following description. The nozzle needle according to the invention for a fuel injector has a nozzle needle shaft with a longitudinal central axis. The nozzle needle shaft has two guide webs and a recess defined by the guide webs, wherein the longitudinal central axis of the nozzle needle shaft extends through the recess and the recess between the guide webs is open radially outward.
Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass die Druckamplituden der durch Betätigen einesThe invention is based on the recognition that the pressure amplitudes of the actuated by a
Düsenventils - also durch Öffnen oder Schließen des Düsenventils - erzeugten Druckwellen unter anderem von der Geschwindigkeitsänderung abhängig sind, welche der Kraftstoff beim Betätigen des Düsenventils erfährt. Nozzle valve - that is, by opening or closing the nozzle valve - generated pressure waves among other things on the speed change, which the fuel undergoes when operating the nozzle valve.
Mithilfe der Aussparung des Düsennadelschafts lässt sich bei einer Kraftstoffströmung, die zwischen der Düsennadel und einer die Düsennadel zumindest teilweise umgebenden Nadelführungswandung des Kraftstoffinjektors strömt, im Bereich der Aussparung eine Vergrößerung des Strömungsquerschnitts erreichen. Da eine Vergrößerung des Strömungsquerschnitts einer Strö- mung eine Verringerung ihrer Strömungsgeschwindigkeit bewirkt, kann mithilfe der Aussparung des Düsennadelschafts die Geschwindigkeitsänderung, die die Kraftstoffströmung beim Betätigen des Düsenventils erfährt, verringert werden. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass am DUsennadelschaft Druckwellen mit geringerer Druckamplitude entstehen. Durch einen größeren Strömungsquerschnitt der Kraftstoffströmung lassen sich außerdem Strömungsverluste verrin- gern und ein größerer Kraftstoffdurchfluss zwischen der Düsennadel und der Nadelführungswandung erreichen. With the aid of the recess of the nozzle needle shaft, an enlargement of the flow cross-section can be achieved in the region of the recess in the case of a fuel flow which flows between the nozzle needle and a needle guide wall of the fuel injector which at least partially surrounds the nozzle needle. Since an increase in the flow cross-section of a flow causes a reduction in their flow velocity, the gap of the nozzle needle shaft can be used to reduce the rate of change which the fuel flow experiences when the nozzle valve is actuated. In this way it can be achieved that arise at the DUsennadelschaft pressure waves with lower pressure amplitude. Through a larger flow cross section of the fuel flow can also reduce flow losses and achieve a greater fuel flow between the nozzle needle and the Nadelführungswandung.
Ferner bewirkt die Aussparung, dass die Düsennadel - verglichen mit einer Düsennadel, die keine solche Aussparung aufweist - eine geringere Masse und folglich eine geringere Trägheit auf- weist, was eine schnellere Schakzeit der Düsennadel ermöglicht. Further, the recess causes the nozzle needle - compared with a nozzle needle, which has no such recess - a lower mass and consequently a lower inertia, which allows a faster rocking time of the nozzle needle.
Die Führungsstege des Düsennadelschafts dienen zum Führen der Düsennadel entlang einer Nadelführung des Kraftstoffinjektors. Zudem sorgen die Führungsstege für eine hohe Stabilität der Düsennadel, insbesondere gegenüber Biegungen. Der Außendurchmesser des Düsennadelschafts im Bereich der Aussparung kann - verglichen mit einer Düsennadel, die keine solche Aussparung aufweist - unverändert bleiben. Entsprechend kann auch der Innendurchmesser einer die Düsennadel aufnehmenden Nadelführung unverändert bleiben. Um eine signifikante Vergrößerung des Strömungsquerschnitts der Kraftstoffströmung zu ermöglichen, sieht die Erfindung vor, dass sich die Aussparung zwischen den Führungsstegen so weit radial nach innen erstreckt, dass die Längsmittelachse des DUsennadelschafts durch die Aussparung verläuft. Unter der Längsmittelachse des Düsennadelschafts ist eine in Längsrichtung des DUsennadelschafts verlaufende Achse zu verstehen, die für einen Abschnitt der Düsennadel, insbesondere für einen Abschnitt des Düsennadelschafts, eine Symmetrieachse darstellt. The guide webs of the nozzle needle shaft serve to guide the nozzle needle along a needle guide of the fuel injector. In addition, the guide webs ensure a high stability of the nozzle needle, especially against bends. The outer diameter of the nozzle needle shaft in the region of the recess can - compared with a nozzle needle, which has no such recess - remain unchanged. Accordingly, the inner diameter of the nozzle needle receiving needle guide remain unchanged. In order to allow a significant increase in the flow cross-section of the fuel flow, the invention provides that the recess between the guide webs extends so far radially inward that the longitudinal center axis of the Düsensatzschaft passes through the recess. The longitudinal central axis of the nozzle needle shaft is to be understood as an axis extending in the longitudinal direction of the nozzle needle shaft and representing an axis of symmetry for a section of the nozzle needle, in particular for a section of the nozzle needle shaft.
In bevorzugter Weise erstrecken sich die Führungsstege mit ihrer Längserstreckung parallel zur Längsmittelachse des Düsennadelschafts. Darüber hinaus kann sich die Längserstreckung der Aussparung entlang der Längsmittelachse erstrecken. In a preferred manner, the guide webs extend with their longitudinal extension parallel to the longitudinal central axis of the nozzle needle shaft. In addition, the longitudinal extension of the recess may extend along the longitudinal central axis.
Bei einer bevorzugten Ausfuhrungsform der Erfindung bildet die Aussparung im Düsennadelschaft eine Durchgangsöffnung oder mehrere miteinander verbundene Durchgangsöffnungen. Mit anderen Worten, in bevorzugter Weise durchdringt die Aussparung den Düsennadelschaft. Dies ermöglicht eine besonders starke Strömungsquerschnittsvergrößerung der Kraftstoffströmung. In a preferred embodiment of the invention, the recess in the nozzle needle shaft forms a passage opening or a plurality of interconnected passage openings. In other words, in a preferred manner, the recess penetrates the nozzle needle shaft. This allows a particularly strong flow cross-sectional enlargement of the fuel flow.
Die Aussparung kann beispielweise durch mehrere miteinander verbundene Ausnehmungen ge- bildet sein. Diese die Aussparung ausbildenden Ausnehmungen können insbesondere durch ein subtraktives Fertigungsverfahren, wie zum Beispiel Schleifen oder Fräsen, hergestellt werden. The recess can be formed, for example, by a plurality of mutually connected recesses. These recesses forming the recess can in particular be produced by a subtractive manufacturing method, such as, for example, grinding or milling.
Weiter kann vorgesehen sein, dass die Düsennadel eine mit dem Düsennadelschaft verbundene Düsennadelspitze aufweist. Vorzugsweise hat die Düsennadelspitze eine Dichtfläche, insbeson- dere eine konische Dichtfläche, zum Anpressen an einen Nadelsitz eines Gehäusekörpers, in welchem die Düsennadel zumindest teilweise aufnehmbar ist. It can further be provided that the nozzle needle has a nozzle needle tip connected to the nozzle needle shaft. Preferably, the nozzle needle tip has a sealing surface, in particular a conical sealing surface, for pressing against a needle seat of a housing body, in which the nozzle needle is at least partially receivable.
Die Düsennadelspitze kann insbesondere einstückig mit dem Düsennadelschaft ausgebildet sein. Ferner kann die Düsennadelspitze axialsymmetrisch bezüglich der Längsmittelachse ausgebildet sein. Der größte Durchmesser der Düsennadelspitze ist vorzugsweise kleiner als der Außendurchmesser des Düsennadelschafts im Bereich der Aussparung. The nozzle needle tip may in particular be formed integrally with the nozzle needle shaft. Furthermore, the nozzle needle tip can be formed axially symmetrically with respect to the longitudinal central axis his. The largest diameter of the nozzle needle tip is preferably smaller than the outer diameter of the nozzle needle shaft in the region of the recess.
Des Weiteren kann der Düsennadelschaft eine zwischen den Führungsstegen angeordnete Fluid- umlenkfläche aufweisen. Die Punkte der Fluidumlenkfläche weisen in bevorzugter Weise mit zunehmendem Axialabstand zur Düsennadelspitze einen größeren Abstand zur Längsmittelachse des Düsennadelschafts auf. Als„Axialabstand zur Düsennadelspitze" ist ein Abstand zur Düsennadelspitze in Richtung der Längsmittelachse (Axialrichtung) zu verstehen. Mit anderen Worten, die Fluidumlenkfläche kann derart ausgebildet sein, dass die Punkte der Fluidumlenkfläche, die in Axialrichtung weiter von der Düsennadelspitze entfernt sind, einen größeren Abstand zur Längsmittelachse des Düsennadelschafts aufweisen als Punkte der Fluidumlenkfläche, die in Axialrichtung näher an der Düsennadelspitze angeordnet sind. Furthermore, the nozzle needle shaft may have a fluid deflection surface arranged between the guide webs. The points of the Fluidumlenkfläche preferably have a greater distance to the longitudinal center axis of the nozzle needle shaft with increasing axial distance to the nozzle needle tip. By "axial distance to the nozzle needle tip" is meant a distance to the nozzle needle tip in the direction of the longitudinal center axis (axial direction). In other words, the fluid deflection surface may be formed such that the points of the fluid deflection surface that are farther away from the nozzle needle tip in the axial direction have a larger one Distance from the longitudinal center axis of the nozzle needle shaft having as points of Fluidumlenkfläche, which are arranged in the axial direction closer to the nozzle needle tip.
Durch die Fluidumlenkfläche können der von der Aussparung bewirkte Strömungswiderstand für die Kraftstoffströmung und die damit verbundenen Strömungsverluste gering gehalten werden. Mit anderen Worten, die Fluidumlenkfläche ermöglicht ein strömungsopti miertes Einströmen des Kraftstoffs in die Aussparung und/oder ein strömungsoptimienes Ausströmen des Kraftstoffs aus der Aussparung. Die Fluidumlenkfläche kann die Kraftstoffströmung zur Längsmittelachse hinführen (im Falle des Einströmens von Kraftstoff in die Aussparung) bzw. die Kraftstoff strö- mung von der Längsmittelachse wegführen (im Falle des Ausströmens von Kraftstoff aus der Aussparung). Ferner kann die Fluidumlenkfläche derart geformt sein, dass Strömungsablösungen vermieden werden. By the Fluidumlenkfläche caused by the recess flow resistance for the fuel flow and the associated flow losses can be kept low. In other words, the Fluidumlenkfläche allows a flow optimi mized inflow of the fuel into the recess and / or a flow-optimized outflow of the fuel from the recess. The Fluidumlenkfläche can lead the fuel flow to the longitudinal central axis (in the case of inflow of fuel into the recess) or the fuel flow away from the longitudinal center axis (in the case of the outflow of fuel from the recess). Further, the Fluidumlenkfläche may be shaped so that flow separation can be avoided.
Alternativ oder zusätzlich kann der Düsennadelschaft - insbesondere aus den oben genannten Gründen - eine (weitere) zwischen den FUhrungsstegen angeordnete Fluidumlenkfläche aufweisen, deren Punkte mit zunehmendem Axialabstand zur Düsennadelspitze einen geringeren Abstand zur Längsmittelachse des Düsennadelschafts aufweisen. Anders ausgedrückt, diese Fluidumlenkfläche kann derart ausgebildet sein, dass die Punkte der Fluidumlenkfläche, die in Axialrichtung weiter von der Düsennadelspitze entfernt sind, einen kleineren Abstand zur Längsmit- telachse aufweisen als Punkte der Fluidumlenkfläche, die in Axialrichtung näher an der Düsen- nadelspitze angeordnet sind. Alternatively or additionally, the nozzle needle shaft - in particular for the reasons mentioned above - have a (further) arranged between the FUhrungsstegen Fluidumlenkfläche whose points with increasing axial distance to the nozzle needle tip have a smaller distance from the longitudinal central axis of the nozzle needle shaft. In other words, this fluid deflection surface may be formed such that the points of the fluid deflection surface, which are farther away from the nozzle needle tip in the axial direction, have a smaller distance to the longitudinal center axis than points of Fluidumlenkfläche, which are arranged in the axial direction closer to the nozzle needle tip ,
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung hat der Düsennadelschaft jeweils zwischen zwei benachbarten Führungsstegen sowohl eine erste Fluidumlenkfläche, deren Punkte mit zunehmendem Axialabstand zur Düsennadelspitze einen größeren Abstand zur Längsmittelachse aufweisen, als auch eine zweite Fluidumlenkfläche, deren Punkte mit zunehmendem Axialabstand zur Düsennadelspitze einen geringeren Abstand zur Längsmittelachse aufweisen. Vorzugsweise ist die zweite Fluidumlenkfläche näher an der Düsennadelspitze angeordnet als die erste Fluidumlenkfläche. According to a preferred embodiment of the invention, the nozzle needle shaft each between two adjacent guide webs both a first Fluidumlenkfläche whose points with Increasing axial distance to the nozzle needle tip have a greater distance from the longitudinal center axis, as well as a second Fluidumlenkfläche whose points have a smaller distance to the longitudinal central axis with increasing axial distance to the nozzle needle tip. The second fluid deflection surface is preferably arranged closer to the nozzle needle tip than the first fluid deflection surface.
Die jeweilige Fluidumlenkfläche des Düsennadelschafts kann zum Beispiel eine ebene Fläche, insbesondere eine schräg zur Längsmitielachse orientierte ebene Fläche, sein. Alternativ kann die jeweilige Fluidumlenkfläche eine gewölbte Fläche, insbesondere eine konkav gewölbte Fläche, sein. Die Form der jeweiligen Fluidumlenkfläche kann insbesondere durch das Fertigungsverfahren der Aussparung bedingt sein. The respective fluid deflection surface of the nozzle needle shaft can be, for example, a flat surface, in particular a plane surface oriented obliquely to the longitudinal centering axis. Alternatively, the respective fluid deflection surface may be a curved surface, in particular a concavely curved surface. The shape of the respective fluid deflection surface may in particular be due to the manufacturing process of the recess.
Des Weiteren kann die jeweilige Fluidumlenkfläche die Längsniittelachse berühren. Mit anderenFurthermore, the respective fluid deflection surface may contact the longitudinal center axis. With others
Worten, die jeweilige Fluidumlenkfläche kann sich bis zur Längsmittelachse erstrecken. Words, the respective Fluidumlenkfläche may extend to the longitudinal central axis.
Zusätzlich zu den beiden zuvor erwähnten Führungsstegen kann der Düsennadelschaft mindestens einen weiteren Führungssteg aufweisen, der die Aussparung begrenzt. Das heißt, der Düsennadelschaft kann insgesamt drei oder mehr Führungsstege aufweisen. Dadurch kann auf einfache Weise eine besonders hohe Stabilität des Düsennadelschafts erreicht werden. Vorzugswei- se ist die Aussparung des Düsennadelschafts jeweils zwischen zwei benachbarten Führungsstegen radial nach außen offen. In addition to the two guide webs mentioned above, the nozzle needle shaft can have at least one further guide web which delimits the cutout. That is, the nozzle needle shaft may have a total of three or more guide webs. As a result, a particularly high stability of the nozzle needle shaft can be achieved in a simple manner. The recess of the nozzle needle shaft is preferably open radially outwards between two adjacent guide webs.
Insbesondere falls der Düsennadelschaft mindestens drei Führungsstege aufweist, können die Führungsstege jeweils zwei ebene Innenflächen aufweisen. Die beiden Innenflächen des jeweili- gen Führungsstegs können beispielsweise in einem Winkel von 3607n zueinander stehen, wobei n die Anzahl der Führungsstege des Düsennadelschafts ist. Anders ausgedrückt, die Innenflächen des jeweiligen Führungsstegs können in einem Winkel zueinander stehen, der gleich dem Quotienten aus 360° und der Anzahl der Führungsstege ist. Ferner können die Führungsstege in Umfangsrichtung des Düsennadelschafts äquidistant zueinander angeordnet sein. Dies ermöglicht eine homogene Verteilung der auf den Düsennadelschaft einwirkenden Kräfte. Des Weiteren kann die Aussparung einen Bereich aufweisen, in welchem die Aussparung eine kreuzförmige Querschnittsfläche oder eine Y-förmige Querschnittsfläche hat. Eine Aussparung mit einer derartigen Querschnittsfläche ist aufwandsgünstig herstellbar. In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante weist der Düsennadelschaft genau zwei Führungsstege auf, welche die Aussparung begrenzen. Dies ermöglicht eine besonders aufwandsgünstige Fertigung der Düsennadel. Bei diesen beiden Führungsstegen handelt es sich um die beiden erstgenannten Führungsstege des Düsennadelschafts. Weiterhin können die beiden Führungsstege bei dieser Ausführungsvariante beispielsweise jeweils genau eine ebene Innenflä- che aufweisen. Diese beiden Innenflächen können insbesondere parallel zueinander angeordnet sein. In particular, if the nozzle needle shaft has at least three guide webs, the guide webs may each have two flat inner surfaces. The two inner surfaces of the respective guide web may, for example, be at an angle of 3607n to each other, where n is the number of guide webs of the nozzle needle shaft. In other words, the inner surfaces of the respective guide web can be at an angle to each other, which is equal to the quotient of 360 ° and the number of guide webs. Furthermore, the guide webs can be arranged in the circumferential direction of the nozzle needle shaft equidistant from each other. This allows a homogeneous distribution of the forces acting on the nozzle needle shaft forces. Furthermore, the recess may have a region in which the recess has a cross-shaped cross-sectional area or a Y-shaped cross-sectional area. A recess with such a cross-sectional area can be produced inexpensively. In a particularly preferred embodiment, the nozzle needle shaft has exactly two guide webs, which delimit the recess. This allows a particularly cost-effective production of the nozzle needle. These two guide webs are the first two guide webs of the nozzle needle shaft. Furthermore, the two guide webs can in this embodiment, for example, each exactly have a flat inner surface. These two inner surfaces may in particular be arranged parallel to one another.
Ferner können die Führungsstege des Düsennadelschafts jeweils eine abgerundete Außenfläche aufweisen. Vorzugsweise sind die Außenflächen der Führungsstege der Aussparung des Düsen- nadelschafts abgewandt und die Innenflächen der Führungsstege der Aussparung zugewandt. In bevorzugter Weise begrenzt die jeweilige Innenfläche die Aussparung des Düsennadelschafts. Furthermore, the guide webs of the nozzle needle shaft each have a rounded outer surface. Preferably, the outer surfaces of the guide webs facing away from the recess of the nozzle needle shaft and facing the inner surfaces of the guide webs of the recess. Preferably, the respective inner surface bounds the recess of the nozzle needle shaft.
Bei dem jeweiligen Führungssteg weisen alle Punkte seiner abgerundeten Außenfläche vorzugsweise den gleichen Abstand zur Längsmittelachse auf. Ferner können die abgerundeten Außen- flächen der verschiedenen Führungsstege jeweils den gleichen Abstand zur Längsmittelachse aufweisen. At the respective guide web, all points of its rounded outer surface preferably have the same distance to the longitudinal central axis. Furthermore, the rounded outer surfaces of the various guide webs can each have the same distance to the longitudinal central axis.
In bevorzugter Weise bilden die abgerundeten Außenflächen der Führungsstege des Düsennadelschafts dessen Führungsflächen. Im eingebauten Zustand der Düsennadel - also in demjenigen Zustand der Düsennadel, in dem die Düsennadel in einen Gehäusekörper des Kraftstoffinjektors zumindest teilweise aufgenommen ist - sind die Außenflächen der Führungsstege vorzugsweise einer Nadelführungswandung des Gehäusekörpers zugewandt. Preferably, the rounded outer surfaces of the guide webs of the nozzle needle shaft form its guide surfaces. In the installed state of the nozzle needle - ie in that state of the nozzle needle in which the nozzle needle is at least partially accommodated in a housing body of the fuel injector - the outer surfaces of the guide webs preferably facing a Nadelführungswandung of the housing body.
Ferner kann die Düsennadel ein mit dem Düsennadelschaft verbundenes Stützelement aufweisen, an welchem eine Vorspanneinrichtung, wie zum Beispiel eine Feder, abstützbar ist. Das Stützelement kann insbesondere einstückig mit dem Düsennadelschaft ausgebildet sein. Vorzugsweise ist das Stützelement axial symmetri ch bezüglich der Längsmittelachse ausgebildet. Furthermore, the nozzle needle may have a support element connected to the nozzle needle shaft, on which a pretensioning device, such as a spring, can be supported. The support element may in particular be formed integrally with the nozzle needle shaft. Preferably, the support element is formed axially symmetri ch with respect to the longitudinal central axis.
Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor umfasst eine erfindungsgemäße Düsennadel. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Kraftstoffinjektor einen Gehäusekörper mit einer Nadelführung, in welcher die Düsennadel, insbesondere deren Düsennadelschaft, zumindest teilweise aufgenommen ist. Vorzugsweise hat der Gehäusekörper mindestens eine Ein- 5 spritzöffnung (auch Düsenöffnung genannt). Die Düsennadel kann dazu verwendet werden, die Einspritzöffnung/-en zu verschließen und wieder freizugeben. The fuel injector according to the invention comprises a nozzle needle according to the invention. According to a preferred embodiment, the fuel injector comprises a housing body with a needle guide, in which the nozzle needle, in particular its nozzle needle shaft, is at least partially accommodated. The housing body preferably has at least one injection opening (also called nozzle opening). The nozzle needle can be used to close the injection opening / s and release it again.
Prinzipiell kann der Kraftstoffinjektor mehrere Düsennadeln, insbesondere mehrere erfindungsgemäße Düsennadeln, aufweisen. Das heißt, der Kraftstoffinjektor kann ein Mehrnadelinjektor 10 sein. Unter anderem kann der Kraftstoffinjektor ein sogenannter Dual-Fuel-Injektor sein, welcher dazu eingerichtet ist, zwei unterschiedliche Kraftstoffe, insbesondere einen gasförmigen Kraftstoff sowie einen Flüssigkraftstoff, in ein Einspritzvolumen einzuspritzen. In principle, the fuel injector may have a plurality of nozzle needles, in particular a plurality of nozzle needles according to the invention. That is, the fuel injector may be a multi-needle injector 10. Among other things, the fuel injector may be a so-called dual-fuel injector, which is configured to inject two different fuels, in particular a gaseous fuel and a liquid fuel, into an injection volume.
Für jede seiner Düsennadeln hat der Kraftstoffinjektor vorzugsweise jeweils eine eigene Nadel- I S führung, wobei die einzelnen Nadelfiihrungen insbesondere in einem gemeinsamen Gehäusekörper vorgesehen sein können. For each of its nozzle needles, the fuel injector preferably has its own needle guide, wherein the individual needle guides can be provided in particular in a common housing body.
Das erfindungsgemäße Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine weist mindestens einen erfindungsgeniMßen Kraftstoffinjektor auf.The injection system according to the invention for an internal combustion engine has at least one fuel injector according to the invention.
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In bevorzugter Weise umfasst das Einspritzsystem mehrere Kraftstoffinjektoren, insbesondere mehrere erfindungsgemäße Kraftstoffinjektoren. Diese können insbesondere an eine gemeinsame Kraftstoffverteilleitung des Einspritzsystems angeschlossen sein. 5 Darüber hinaus kann das Einspritzsystem ein oder mehrere weitere Elemente, wie zum Beispiel ein Steuergerät zum Steuern des Kraftstoffinjektors bzw. der Kraftstoffinjektoren, aufweisen.  Preferably, the injection system comprises a plurality of fuel injectors, in particular a plurality of fuel injectors according to the invention. These may in particular be connected to a common fuel distribution line of the injection system. In addition, the injection system may include one or more other elements, such as a controller for controlling the fuel injector (s).
Die bisher gegebene Beschreibung bevorzugter Ausgestaltungen der Erfindung enthält zahlreiche Merkmale, die in den einzelnen abhängigen Ansprüchen teilweise zu mehreren zusammen- 30 gefasst wiedergegeben sind. Diese Merkmale können jedoch auch einzeln betrachtet und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammengefasst werden. Insbesondere sind diese Merkmale jeweils einzeln und in beliebiger geeigneter Kombination mit der erfindungsgemäßen Düsennadel, dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor und dem erfindungsgemäßen Einspritzsys- tem kombinierbar. Ferner können Verfahrensmerkmale auch als Eigenschaft der entsprechenden Vorrichtungseinheit gesehen werden. The description of preferred embodiments of the invention given hitherto contains numerous features which are set forth in some detail in the individual dependent claims. However, these features can also be considered individually and combined into meaningful further combinations. In particular, these features are each individually and in any suitable combination with the nozzle needle according to the invention, the fuel injector according to the invention and the injection system according to the invention. combinable. Furthermore, process features can also be seen as a property of the corresponding device unit.
Auch wenn in der Beschreibung bzw. in den Ansprüchen einige Begriffe jeweils im Singular oder in Verbindung mit einem Zahlwort verwendet werden, soll der Umfang der Erfindung für diese Begriffe nicht auf den Singular oder das jeweilige Zahlwort eingeschränkt sein. Although some terms are used in the specification or claims in the singular or in conjunction with a number word, the scope of the invention for these terms should not be limited to the singular or the particular number word.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile der Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Die Ausführungsbeispiele dienen der Erläuterung der Erfindung und beschränken die Erfindung nicht auf die darin angegebenen Kombinationen von Merkmalen, auch nicht in Bezug auf funktionale Merkmale. Außerdem können dazu geeignete Merkmale eines jeden Ausführungsbeispiels auch explizit isoliert betrachtet, aus einem Ausführungsbeispiel entfernt, in ein anderes Ausführungsbeispiel zu dessen Ergänzung eingebracht und mit einem beliebigen der Ansprüche kombiniert werden. The above-described characteristics, features, and advantages of the invention, as well as the manner in which they will be achieved, will become clearer and more clearly understood in connection with the following description of the embodiments of the invention, which will be described in connection with the drawings. The embodiments serve to illustrate the invention and do not limit the invention to the combinations of features specified therein, not even with respect to functional features. In addition, suitable features of each embodiment may also be explicitly considered isolated, removed from one embodiment, incorporated into another embodiment to supplement it, and combined with any of the claims.
Werden in verschiedenen Figuren die gleichen Bezugszeichen verwendet, so bezeichnen diese im Wesentlichen gleiche oder einander entsprechende Elemente. If the same reference numerals are used in different figures, these designate essentially the same or corresponding elements.
Es zeigen: Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines mehrere Kraftstoffinjektoren umfassenden Fig. 1 is a schematic representation of a plurality of fuel injectors comprehensive
Einspritzsystems für eine Brennkraftmaschine;  Injection system for an internal combustion engine;
Fig. 2 eine Schnittdarstellung eines der Kraftstoffinjektoren aus Fig. 1 ; Fig. 2 is a sectional view of one of the fuel injectors of Fig. 1;
Fig. 3 eine Düsennadel des Kraftstoffinjektors aus Fig. 2; Fig. 4 eine Längsschnittdarstellung der Düsennadel aus Fig. 3; FIG. 3 shows a nozzle needle of the fuel injector from FIG. 2; FIG. Fig. 4 is a longitudinal sectional view of the nozzle needle of Fig. 3;
Fig. 5 eine Querschnittsdarstellung der Düsennadel aus Fig. 3; Fig. 5 is a cross-sectional view of the nozzle needle of Fig. 3;
Fig. 6 eine Längsschnittdarstellung einer anderen Düsennadel; eine Querschnittsdarstellung einer weiteren Düsennadel; Fig. 6 is a longitudinal sectional view of another nozzle needle; a cross-sectional view of another nozzle needle;
Fig. 8 eine Querschnittsdarstellung noch einer anderen Düsennadel. Fig. 8 is a cross-sectional view of yet another nozzle needle.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Einspritzsystems 2, welches mehrere baugleiche Kraftstoffinjektoren 4 umfasst, die jeweils dazu genutzt werden, einen Kraftstoff in denselben Brennraum oder in unterschiedliche Brennräume einer Brennkraftmaschine einzuspritzen. Weiter umfasst das Einspritzsystem 2 eine Kraftstoffförderpumpe 6 sowie einen Kraftstoffspeicher 8, in welchem der von den Kraftstoffinjektoren 4 in den Brennraum bzw. in die Brennräume einzuspritzende Kraftstoff gespeichert ist. Fig. 1 shows a schematic representation of an injection system 2, which comprises a plurality of identical fuel injectors 4, which are each used to inject a fuel in the same combustion chamber or in different combustion chambers of an internal combustion engine. Furthermore, the injection system 2 comprises a fuel delivery pump 6 and a fuel accumulator 8, in which the fuel to be injected by the fuel injectors 4 into the combustion chamber or into the combustion chambers is stored.
Ferner umfasst das Einspritzsystem 2 eine Kraftstoffverteilleitung 10, an welche die Kraftstoffin- jektoren 4 jeweils mittels einer Kraftstoffversorgungsleitung 12 angeschlossen sind. Die Kraftstoffverteilleitung 10 ist ein sogenanntes Common-Rail. Besagte Kraftstoffförderpumpe 6 ist ausgangsseitig über eine erste Verbindungsleitung 14 mit der Kraftstoffverteilleitung 10 verbunden. Eingangssei tig ist die Kraftstoffförderpumpe 6 über eine zweite Verbindungsleitung 16 mit dem Kraftstoffspeicher 8 verbunden. Furthermore, the injection system 2 comprises a fuel distribution line 10, to which the fuel injectors 4 are each connected by means of a fuel supply line 12. The Kraftstoffverteilleitung 10 is a so-called common rail. Said fuel delivery pump 6 is connected on the output side via a first connecting line 14 to the fuel distribution line 10. Eingangsssei tig the fuel delivery pump 6 is connected via a second connecting line 16 to the fuel reservoir 8.
Außerdem umfasst das Einspritzsystem 2 ein Steuergerät 18 zum Steuern der Kraftstoffinjekto- ren 4 sowie zum Steuern der Kraftstoffförderpumpe 6. Jeder der Kraftstoffinjektoren 4 sowie die Kraftstoffförderpumpe 6 sind jeweils über eine elektrische Steuerleitung 20 mit dem SteuergerätIn addition, the injection system 2 comprises a control unit 18 for controlling the Kraftstoffinjekto- ren 4 and for controlling the fuel delivery pump 6. Each of the fuel injectors 4 and the fuel delivery pump 6 are each via an electrical control line 20 to the control unit
18 verbunden. 18 connected.
Im Betrieb des Einspritzsystems 2 fördert die Kraftstoffförderpumpe 6 den Kraftstoff aus dem Kraftstoffspeicher 8 zur Kraftstoffverteilleitung 10. Das Steuergerät 18 steuert die Kraftstoffinjektoren 4 derart an, dass die Kraftstoffinjektoren 4 zu vorgegebenen Einspritzzeitpunkten den Kraftstoff in den Brennraum bzw. in die Brennräume einspritzen. During operation of the injection system 2, the fuel delivery pump 6 conveys the fuel from the fuel accumulator 8 to the fuel distribution line 10. The control unit 18 controls the fuel injectors 4 in such a way that the fuel injectors 4 inject the fuel into the combustion chamber or into the combustion chambers at predetermined injection times.
Fig. 2 zeigt exemplarisch einen Abschnitt eines der Kraftstoffinjektoren 4 aus Fig. 1 in einer Schnittdarstellung. Der Kraftstoffinjektor 4 umfasst einen Gehäusekörper 22, welcher eine Kraftstoffkammer 24 mit einer Nadelführung 26 aufweist. Außerdem umfasst der Kraftstoffinjektor 4 einen Kraftstoffan- schluss 28, der in die Kraftstoffkammer 24 mündet und mit einer der Kraftstoffversorgungsleitungen 12 aus Fig. 1 verbindbar ist. Über den Kraftstoffanschluss 28 kann die Kraftstoffkammer 24 mit dem Kraftstoff befüilt werden. FIG. 2 shows by way of example a section of one of the fuel injectors 4 from FIG. 1 in a sectional representation. The fuel injector 4 comprises a housing body 22, which has a fuel chamber 24 with a needle guide 26. In addition, the fuel injector 4 includes a fuel port 28, which opens into the fuel chamber 24 and is connectable to one of the fuel supply lines 12 of FIG. 1. About the fuel port 28, the fuel chamber 24 befüilt with the fuel.
Der Gehäusekörper 22 hat mehrere Einspritzöffnungen 30 (auch Düsenöffnungen genannt), über welche der Kraftstoff aus der Kraftstoffkammer 24 in einen Brennraum eingespritzt werden kann. The housing body 22 has a plurality of injection openings 30 (also called nozzle openings), via which the fuel from the fuel chamber 24 can be injected into a combustion chamber.
Darüber hinaus ist der Kraftstoffinjektor 4 mit einer Düsennadel 32a ausgestattet, welche in der Kraftstoffkammer 24 aufgenommen ist. Die Düsennadel 32a hat einen Düsennadelschaft 36 mit einer Längsmittelachse 34. Der Düsennadelschaft 36 ist in der Nadelführung 26 der Kraftstoffkammer 24 aufgenommen, wobei die Düsennadel 32a axial verschiebbar gelagert ist. In addition, the fuel injector 4 is equipped with a nozzle needle 32 a, which is accommodated in the fuel chamber 24. The nozzle needle 32a has a nozzle needle shaft 36 with a longitudinal central axis 34. The nozzle needle shaft 36 is received in the needle guide 26 of the fuel chamber 24, wherein the nozzle needle 32a is axially slidably mounted.
Außerdem weist die Düsennadel 32a eine einstückig mit dem Düsennadelschaft 36 ausgebildete Düsennadelspitze 38 auf, die an eine Verjüngung 40 des Düsennadelschafts 36 anschließt und eine konische Dichtfläche 42 aufweist. Zudem ist die Düsennadelspitze 38 axialsymmetrisch bezüglich der Längsmittelachse 34 ausgebildet. In addition, the nozzle needle 32a has an integrally formed with the nozzle needle shaft 36 nozzle needle tip 38, which adjoins a taper 40 of the nozzle needle shaft 36 and has a conical sealing surface 42. In addition, the nozzle needle tip 38 is formed axially symmetrical with respect to the longitudinal central axis 34.
Der Gehäusekörper 22 hat im Bereich der Einspntzöffnungen 30 einen Nadelsitz 44, der ebenso wie die Dichtfläche 42 der Düsennadelspitze 38 eine konische Form aufweist. In Fig. 2 ist der Kraftstoffinjektor 4 in einem Zustand dargestellt, bei dem die Dichtfläche 42 der Düsennadelspitze 38 gegen den Nadelsitz 44 gedrückt wird, sodass die Einspritzöffnungen 30 durch die Dü- sennadel 32a verschlossen sind. The housing body 22 has in the region of the Einspntzöffnungen 30 a needle seat 44, which, like the sealing surface 42 of the nozzle needle tip 38 has a conical shape. 2, the fuel injector 4 is shown in a state in which the sealing surface 42 of the nozzle needle tip 38 is pressed against the needle seat 44, so that the injection openings 30 are closed by the nozzle needle 32 a.
Weiter umfasst der Kraftstoffinjektor 4 eine im Gehäusekörper 22 angeordnete Hülse 46. Mit einem Teil ihres der Düsennadelspitze 38 entfernten Endbereichs 48 ist die Düsennadel 32a in die Hülse 46 eingeführt. Furthermore, the fuel injector 4 comprises a sleeve 46 arranged in the housing body 22. With a part of its end region 48 remote from the nozzle needle tip 38, the nozzle needle 32a is inserted into the sleeve 46.
Durch die Hülse 46 und den in die Hülse 46 eingeführten Endbereich 48 der Düsennadel 32a wird ein Steuerraum 50 begrenzt, der dazu dient, ein Steuerfluid zum Steuern der Stellung der Düsennadel 32a aufzunehmen. Über ein figürlich nicht dargestelltes Steuerventil, das von dem in Fig. 1 dargestellten Steuergerät 18 gesteuert wird, ist der Steuerfluiddruck im Steuerraum 50 einstellbar. Through the sleeve 46 and inserted into the sleeve 46 end portion 48 of the nozzle needle 32a, a control chamber 50 is limited, which serves to receive a control fluid for controlling the position of the nozzle needle 32a. About a figuratively not shown control valve, of the in 1 control unit 18 is controlled, the control fluid pressure in the control chamber 50 is adjustable.
Zwischen der Hülse 46 und einem einstückig mit dem Düsennadelschaft 36 ausgebildeten Stütz- kragen 52 der Düsennadel 32a weist der Kraftstoffinjektor 4 eine Vorspanneinrichtung 54 auf, welche sowohl an der Hülse 46 als auch am Stützkragen 52 abgestützt ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Vorspanneinrichtung 54 als Druckfeder ausgebildet. Between the sleeve 46 and a support collar 52 of the nozzle needle 32a formed integrally with the nozzle needle shaft 36, the fuel injector 4 has a pretensioning device 54 which is supported both on the sleeve 46 and on the support collar 52. In the present embodiment, the biasing means 54 is formed as a compression spring.
Auf die Düsennadel 32a wirkt eine hydraulische Kraft, die von der Differenz zwischen dem Steuerfluiddruck im Steuerraum 50 und dem Kraftstoff druck in der Kraftstoffkammer 24 abhängig ist. On the nozzle needle 32 a acts a hydraulic force which is dependent on the difference between the control fluid pressure in the control chamber 50 and the fuel pressure in the fuel chamber 24.
Ausgehend von dem in Fig. 2 dargestellten Zustand kann die auf die Düsennadel 32a wirkende hydraulische Kraft durch eine Verringerung des Steuerfluiddrucks im Steuerraum 50 so einge- stellt werden, dass die Düsennadel 32a weiter in die Hülse 46 hineingedrückt wird und die Einspritzöffnungen 30 freigegeben werden, damit Kraftstoff aus der Kraftstoffkammer 24 ausgespritzt werden kann. Durch eine Erhöhung des Steuerfluiddrucks auf seinen Ausgangswert wird erreicht, dass die Düsennadel 32a wieder ihre Ausgangsstellung einnimmt, in der sie die Einspritzöffnungen 30 verschließt. Starting from the state shown in FIG. 2, the hydraulic force acting on the nozzle needle 32a can be adjusted by reducing the control fluid pressure in the control chamber 50 in such a way that the nozzle needle 32a is pushed further into the sleeve 46 and the injection openings 30 are released. so that fuel can be ejected from the fuel chamber 24. By increasing the control fluid pressure to its initial value, it is achieved that the nozzle needle 32a resumes its initial position in which it closes the injection openings 30.
Fig. 3 zeigt isoliert die Düsennadel 32a des Kraftstoffinjektors 4 aus Fig. 2. FIG. 3 shows in isolation the nozzle needle 32a of the fuel injector 4 from FIG. 2.
Der Düsennadelschaft 36 weist eine Aussparung 56 auf, welche im Düsennadelschaft 36 eine Durchgangsöffnung bildet. Die Längsmittelachse 34 des DUsennadelschafts 36 verläuft durch die Aussparung 56, und zwar entlang deren Längserstreckung. The nozzle needle shaft 36 has a recess 56, which forms a passage opening in the nozzle needle shaft 36. The longitudinal center axis 34 of the nozzle needle shaft 36 extends through the recess 56, along its longitudinal extent.
Ferner weist der Düsennadelschaft 36 zwei parallel zur Längsmittelachse 34 ausgerichtete Führungsstege 58 auf, welche die Aussparung 56 begrenzen, wobei die Aussparung 56 zwischen den Führungsstegen 58 radial nach außen offen ist. Die Aussparung 56 bewirkt eine Querschnittsver- größerung einer die Nadelführung 26 des Gehäusekörpers 22 durchströmenden Kraftstoffströmung. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Aussparung 56 mithilfe eines Fräswerkzeugs, insbesondere mithilfe eines Zylinderschaftfräsers, schräg zur Längsmittelachse 34 in den Düsenna- delschaft 36 eingefräst. Zwischen den beiden Führungsstegen 58 weist der DUsennadelschaft 36 eine erste Fluidumlenkfläche 60a sowie eine zweite Fluidumlenkfläche 60b auf, wobei die erste Fluidumlenkfläche 60a, näher an der Düsennadelspitze 38 angeordnet ist als die zweite Fiuidumlenkfläche 60b. Furthermore, the nozzle needle shaft 36 has two parallel to the longitudinal central axis 34 aligned guide webs 58 which define the recess 56, wherein the recess 56 between the guide webs 58 is radially outwardly open. The recess 56 effects a cross-sectional enlargement of a fuel flow flowing through the needle guide 26 of the housing body 22. In the present embodiment, the recess 56 is milled by means of a milling tool, in particular by means of a cylindrical shank cutter obliquely to the longitudinal central axis 34 in the Düsenna- delschaft 36. Between the two guide webs 58, the nozzle needle shaft 36 has a first fluid deflection surface 60a and a second fluid deflection surface 60b, wherein the first fluid deflection surface 60a, closer to the nozzle needle tip 38 is arranged as the second Fiuidumlenkfläche 60b.
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt der Düsennadel 32a aus Fig. 3 entlang der in Fig. 3 eingezeichne- ten Schnittebene A-A, in welcher die Längsmittelachse 34 liegt. FIG. 4 shows a longitudinal section of the nozzle needle 32a from FIG. 3 along the sectional plane A-A drawn in FIG. 3, in which the longitudinal central axis 34 lies.
Aus Fig. 4 ist ersichtlich, dass der DUsennadelschaft 36 zusätzlich zu beiden zuvor erwähnten Fluidumlenkflächen 60a, 60b zwischen den beiden FUhrungsstegen 58 eine dritte Fluidumlenkfläche 60c sowie eine vierte Fluidumlenkfläche 60d aufweist. Die vier Fluidumlenkflächen 60a - 60d werden jeweils durch die Führungsstege 58 begrenzt. It can be seen from FIG. 4 that, in addition to the aforementioned two fluid deflection surfaces 60a, 60b between the two guide webs 58, the nozzle needle shaft 36 has a third fluid deflection surface 60c and a fourth fluid deflection surface 60d. The four fluid deflection surfaces 60a-60d are bounded by the guide webs 58, respectively.
Die dritte Fluidumlenkfläche 60c hat den gleichen Abstand 2ur Düsennadelspitze 38 wie die erste Fluidumlenkfläche 60a, während die vierte Fluidumlenkfläche 60d zur Düsennadelspitze 38 denn gleichen Abstand wie die zweite Fluidumlenkfläche 60b aufweist. Das heißt, die dritte Flu- idumlenkfläche 60c ist näher an der Düsennadelspitze 38 angeordnet als die vierte Fluidumlenkfläche 60d. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei den besagten Fluidumlenkflächen 60a - 60d um ebene Flächen, die schräg zur Längsmittelachse 34 des Düsennadelschafts 36 angeordnet sind. Die erste und dritte Fluidumlenkfläche 60a, 60c sind so angeordnet, dass deren Punkte mit zunehmendem Axialabstand zur Düsennadelspitze 38 einen kleineren Abstand zur Längsmittelachse 34 aufweisen. Die zweite und vierte Fluidumlenkfläche 60b, 60d hingegen sind so angeordnet, dass deren Punkte mit zunehmendem Axial abstand zur Düsennadelspitze 38 einen größeren Abstand zur Längsmittelachse 34 aufweisen. The third fluid deflection surface 60c has the same distance to the nozzle needle tip 38 as the first fluid deflection surface 60a, while the fourth fluid deflection surface 60d to the nozzle needle tip 38 is the same distance as the second fluid deflection surface 60b. That is, the third fluid deflecting surface 60c is located closer to the nozzle needle tip 38 than the fourth fluid deflecting surface 60d. In the present exemplary embodiment, the said fluid deflection surfaces 60a-60d are flat surfaces which are arranged obliquely to the longitudinal central axis 34 of the nozzle needle shaft 36. The first and third Fluidumlenkfläche 60 a, 60 c are arranged so that their points with increasing axial distance to the nozzle needle tip 38 have a smaller distance from the longitudinal central axis 34. The second and fourth Fluidumlenkfläche 60b, 60d, however, are arranged so that their points with increasing axial distance to the nozzle needle tip 38 have a greater distance from the longitudinal central axis 34.
Des Weiteren berühren sich die erste und dritte Fluidumlenkfläche 60a. 60c entlang einer gemeinsamen Kante in einem spitzen Winkel. Ebenso berühren sich die zweite und vierte Fluidumlenkfläche 60b, 60d entlang einer gemeinsamen Kante in einem spitzen Winkel. Zudem berühren die erste und dritte Fluidumlenkfläche 60a, 60c sowie die zweite und vierte Fluidumlenkfläche 60b, 60d mit ihrer jeweiligen gemeinsamen Kante die Längsmittelachse 34 des Düsennadel - schafts 36. Furthermore, the first and third fluid deflection surfaces 60a are in contact. 60c along a common edge at an acute angle. Likewise, the second and fourth fluid deflecting surfaces 60b, 60d contact each other along a common edge at an acute angle. In addition, the first and third fluid deflection surfaces 60a, 60c and the second and fourth fluid deflection surfaces are in contact 60 b, 60 d with their respective common edge, the longitudinal central axis 34 of the nozzle needle shaft 36.
Mithilfe der Fluidumlenkflächen 60a - 60d kann eine Kraftströmung strömungsoptimiert in die Aussparung 56 einströmen und aus der Aussparung 56 ausströmen. Im Betrieb des Kraftstoffinjektors 4 wird Kraftstoff, der in Richtung der Einspritzöffnungen 30 strömt, mithilfe der zweiten und vierten Fiuidumlenkfläche 60b, 60d in die Aussparung 56 hineingelenkt. Mithilfe der ersten und dritten Fiuidumlenkfläche 60a, 60c wird der in Richtung der Einspritzöffnungen 30 strömende Kraftstoff aus der Aussparung 56 herausgelenkt. By means of the fluid deflection surfaces 60a-60d, a flow of force can flow into the recess 56 in a flow-optimized manner and flow out of the recess 56. During operation of the fuel injector 4, fuel flowing in the direction of the injection openings 30 is directed into the recess 56 by means of the second and fourth fluid deflection surfaces 60b, 60d. By means of the first and third fluid deflection surfaces 60a, 60c, the fuel flowing in the direction of the injection openings 30 is deflected out of the recess 56.
Fig. 5 zeigt einen Querschnitt der Düsennadel 32a aus Fig. 3 entlang der in Fig. 3 eingezeichneten Schnittebene B-B, welche senkrecht zur Längsmittelachse 34 des Düsennadelschafts 36 mittig durch die Aussparung 56 verläuft. Aus Fig. 5 ist ersichtlich, dass die beiden Führungsstege 58 jeweils eine der Aussparung 56 zugewandte ebene Innenfläche 62 sowie eine der Aussparung 56 abgewandte abgerundete Außenfläche 64 aufweisen. Die beiden Innenflächen 62 sind parallel zueinander angeordnet und begrenzen die Aussparung 56. Die Außenflächen 64 der Führungsstege 58 bilden die Führungsflächen der Düsennadel 32a. Im eingebauten Zustand der Düsennadel 32a - also in demjenigen Zustand, in dem die Düsennadel 32a im Gehäusekörper 22 des Kraftstoffinjektors 4 aufgenommen ist (vgl. Fig. 2) - sind die Außenflächen 64 der Führungsstege 58 der Nadelführung 26 des Gehäusekörpers 22 zugewandt. Alle Punkte der jeweiligen Außenfläche 64 weisen zur Längsmittelachse 34 den gleichen Ab- stand auf. FIG. 5 shows a cross section of the nozzle needle 32a from FIG. 3 along the sectional plane B-B shown in FIG. 3, which extends centrally through the recess 56 perpendicular to the longitudinal central axis 34 of the nozzle needle shaft 36. It can be seen from FIG. 5 that the two guide webs 58 each have a flat inner surface 62 facing the recess 56 and a rounded outer surface 64 facing away from the recess 56. The two inner surfaces 62 are arranged parallel to one another and delimit the recess 56. The outer surfaces 64 of the guide webs 58 form the guide surfaces of the nozzle needle 32a. In the installed state of the nozzle needle 32a - ie in the state in which the nozzle needle 32a is received in the housing body 22 of the fuel injector 4 (see Fig. 2) - the outer surfaces 64 of the guide webs 58 of the needle guide 26 of the housing body 22 faces. All points of the respective outer surface 64 have the same distance to the longitudinal central axis 34.
Fig. 6 zeigt einen Längsschnitt einer anderen DUsennadel 32b. Fig. 6 shows a longitudinal section of another nozzle needle 32b.
Bei dieser Düsennadel 32b sind die Fluidumlenkflächen 60a - 60d des Düsennadelschafts 36 keine ebenen Flächen, sondern konkav gewölbte Flächen. Ansonsten entspricht diese Düsennadel 32b hinsichtlich ihrer strukturellen Ausgestaltung der Düsennadel 32a aus den Figuren 3 bis 5. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden gleichbleibende Merkmale und Funktionen nicht erneut beschrieben. Die Aussparung 56 der Düsennadel 32b aus Fig. 6 kann beispielsweise mithilfe einer Schleifmaschine von unterschiedlichen Seiten in den Düsennadelschaft 36 eingeschliffen sein. In this nozzle needle 32b, the fluid turning surfaces 60a-60d of the nozzle needle shaft 36 are not flat surfaces, but concavely curved surfaces. Otherwise, this nozzle needle 32b corresponds in terms of its structural configuration of the nozzle needle 32a of Figures 3 to 5. To avoid repetition, consistent features and functions will not be described again. The recess 56 of the nozzle needle 32b from FIG. 6 can be ground, for example, by means of a grinding machine from different sides into the nozzle needle shaft 36.
Fig. 7 zeigt einen Querschnitt einer weiteren Düsennadel 32c. Fig. 7 shows a cross section of another nozzle needle 32c.
Bei dieser Düsennadel 32c ist die Aussparung 56 des Düsennadelschafts 36 durch mehrere miteinander verbundene Ausnehmungen gebildet, wobei die Aussparung 56 eine kreuzförmigeIn this nozzle needle 32 c, the recess 56 of the nozzle needle shaft 36 is formed by a plurality of interconnected recesses, wherein the recess 56 is a cross-shaped
Querschnittsfläche aufweist. Ferner weist der Düsennadelschaft 36 vier in Umfangsrichtung 66 der Düsennadel 32c äqui- distant zueinander angeordnete Führungsstege 58 auf, welche die Aussparung 56 begrenzen und parallel zur Längsmittelsachse der Düsennadel 32c ausgerichtet, wobei die Aussparung 56 jeweils zwischen zwei benachbarten Führungsstegen 58 radial nach außen offen ist. Die Führungsstege 58 weisen jeweils eine abgerundete Außenfläche 64 sowie zwei ebene Innenflächen 62 auf, wobei die beiden Innenflächen 62 des jeweiligen Führungsstegs 58 in einem Winkel von 90° zueinander stehen. Has cross-sectional area. Furthermore, the nozzle needle shaft 36 has four guide webs 58 arranged equidistant from one another in the circumferential direction 66 of the nozzle needle 32c, which delimit the recess 56 and are aligned parallel to the longitudinal central axis of the nozzle needle 32c, the recess 56 being open radially outwards between two adjacent guide webs 58 , The guide webs 58 each have a rounded outer surface 64 and two flat inner surfaces 62, wherein the two inner surfaces 62 of the respective guide web 58 are at an angle of 90 ° to each other.
Flg. 8 zeigt einen Querschnitt noch einer anderen Düsennadel 32d. Flg. 8 shows a cross section of yet another nozzle needle 32d.
Bei dieser Düsennadel 32d ist die Aussparung 56 des Düsennadelschafts 36 durch mehrere miteinander verbundene Ausnehmungen gebildet, wobei die Aussparung 56 eine Y-förmige Querschnittsfläche aufweist. Der Düsennadelschaft 36 weist drei in Umfangsrichtung 66 der Düsennadel 32d äquidistant zueinander angeordnete Führungsstege 58 auf. welche die Aussparung 56 begrenzen und parallel zur Längsmittelachse der Düsennadel 32d ausgerichtet sind, wobei die Aussparung 56 jeweils zwischen zwei benachbarten Führungsstegen 58 radial nach außen offen ist. Die Führungsstege 58 weisen jeweils eine abgerundete Außenfläche 64 sowie zwei ebene Innenflächen 62 auf, wobei die beiden Innenflächen 62 des jeweiligen Führungsstegs 58 bei der vorliegenden Ausführungsvariante in einem Winkel von 120° zueinander stehen. Die jeweilige Düsennadel 32b - 32d aus den Figuren 6 bis 8 kann alternativ oder zusätzlich zu der Düsennadel 32a aus den Figuren 3 bis 5 in einem der Kraftstoffinjektoren 4 des Einspritzsystems 2 verwendet werden. Die Erfindung wurde anhand der dargestellten Ausführungsbeispiele detailliert beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf oder durch die offenbarten Beispiele beschränkt. Andere Varianten können vom Fachmann aus diesen Ausführungsbeispielen abgeleitet werden, ohne von den der Erfindung zugrunde liegenden Gedanken abzuweichen. In this nozzle needle 32d, the recess 56 of the nozzle needle shaft 36 is formed by a plurality of interconnected recesses, wherein the recess 56 has a Y-shaped cross-sectional area. The nozzle needle shaft 36 has three in the circumferential direction 66 of the nozzle needle 32d equidistant from each other arranged guide webs 58. which bound the recess 56 and are aligned parallel to the longitudinal central axis of the nozzle needle 32d, wherein the recess 56 is open radially between two adjacent guide webs 58 in each case. The guide webs 58 each have a rounded outer surface 64 and two flat inner surfaces 62, wherein the two inner surfaces 62 of the respective guide web 58 in the present embodiment are at an angle of 120 ° to each other. The respective nozzle needle 32b-32d from FIGS. 6 to 8 can be used in one of the fuel injectors 4 of the injection system 2 as an alternative or in addition to the nozzle needle 32a from FIGS. The invention has been described in detail with reference to the illustrated embodiments. However, the invention is not limited to or by the disclosed examples. Other variants can be derived by those skilled in these embodiments, without departing from the underlying idea of the invention.
BEZUGSZEICHENLISTE LIST OF REFERENCE NUMBERS
2 Einspritzsystem 2 injection system
4 Kraftstoffinjektor  4 fuel injector
6 Kraftstoffförderpurnpe 6 fuel delivery pump
8 Kraftstoffspeicher 8 fuel storage
10 Kraftstoffverteilleitung 10 fuel distribution line
12 Kraftstoffversorgungsleirung12 Fuel supply
14 Verbindungsleitung 14 connection line
16 Verbindungsleitung  16 connection line
18 Steuergerät  18 control unit
20 elektrische Steuerleitung 20 electrical control line
22 Gehäusekörper 22 housing body
24 Kraftstoffkammer  24 fuel chamber
26 Nadelführung  26 needle guide
28 Kraftstoff anschluss  28 Fuel connection
30 Einspritzöffnung  30 injection port
32a Düsennade!  32a Düsennade!
32b Düsennadel  32b nozzle needle
32c Düsennadel  32c nozzle needle
32d Düsennadel  32d nozzle needle
34 Längsmittelachse  34 longitudinal central axis
36 Düsennadelschaft  36 nozzle needle shaft
38 Düsennadelspitze  38 nozzle needle tip
40 Verjüngung  40 rejuvenation
42 Dichtfläche  42 sealing surface
44 Nadel sitz  44 needle seat
46 Hülse  46 sleeve
48 Endbereich  48 end area
50 Steuerraum  50 control room
52 Stützkragen  52 support collar
54 Vorspanneinrichtung  54 biasing device
56 Aussparung  56 recess
58 Führungssteg a Fluidumlenkflächeb Fluidumlenkflächec Fluidumlenkfläched Fluidumlenkfläche Innenfläche Außenfläche Umfangsrichtung 58 guide bar a Fluidumlenkflächeb Fluidumlenkflächec Fluidumlenkfläched Fluidumlenkfläche Inner surface outer surface circumferential direction

Claims

ANSPRÜCHE
Düsennadel (32a - 32d) für einen Kraftstoffinjektor (4), welche einen Düsennadelschaft (36) mit einer Längsmittelachse (34) aufweist, A nozzle needle (32a-32d) for a fuel injector (4) having a nozzle needle shaft (36) with a longitudinal central axis (34),
dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelschaft (36) zwei Führungsstege (58) sowie eine durch die Führungsstege (58) begrenzte Aussparung (56) aufweist, wobei die Längsmittelachse (34) des Düsennadelschafts (36) durch die Aussparung (56) verläuft und die Aussparung (56) zwischen den Führungsstegen (58) radial nach außen offen ist.  characterized in that the nozzle needle shaft (36) has two guide webs (58) and a limited by the guide webs (58) recess (56), wherein the longitudinal central axis (34) of the nozzle needle shaft (36) through the recess (56) and the recess (56) is open radially outward between the guide webs (58).
Düsennadel (32a - 32d) nach Anspruch 1, Nozzle needle (32a-32d) according to claim 1,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (56) im Düsennadelschaft (36) eine Durchgangsöffnung oder mehrere miteinander verbundene Durchgangsöffnungen bildet.  characterized in that the recess (56) in the nozzle needle shaft (36) forms a passage opening or a plurality of interconnected passage openings.
Düsennadel (32a - 32d) nach Anspruch 1 oder 2, Nozzle needle (32a-32d) according to claim 1 or 2,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (56) durch mehrere miteinander verbundene Ausnehmungen gebildet ist.  characterized in that the recess (56) is formed by a plurality of interconnected recesses.
Düsennadel (32a - 32d) nach einem der voranstehenden Ansprüche, Nozzle needle (32a-32d) according to one of the preceding claims,
gekennzeichnet durch eine mit dem Düsennadelschaft (36) verbundene Düsennadelspitze characterized by a nozzle needle tip connected to the nozzle needle shaft (36)
(38), welche vorzugsweise einstückig mit dem Düsennadelschaft (36) ausgebildet ist. (38), which is preferably formed integrally with the nozzle needle shaft (36).
Düsennadel (32a - 32d) nach Anspruch 4, Nozzle needle (32a-32d) according to claim 4,
dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelschaft (36) eine zwischen den Führungsstegen (58) angeordnete Fluidumlenkfläche (60b, 60d) aufweist, deren Punkte mit zunehmendem Axialabstand zur Düsennadelspitze (38) einen größeren Abstand zur Längsmittelachse (34) des Düsennadelschafts (36) aufweisen, und/oder dass der Düsennadelschaft (36) eine zwischen den Führungsstegen (58) angeordnete Fluidumlenkfläche (60a, 60c) aufweist, deren Punkte mit zunehmendem Axialabstand zur Düsennadelspitze (38) einen geringeren Abstand zur Längsmittelachse (34) des Düsennadelschafts (36) aufweisen.  characterized in that the nozzle needle shaft (36) has a fluid deflection surface (60b, 60d) arranged between the guide webs, the points of which have a greater distance from the longitudinal central axis (34) of the nozzle needle shaft (36) with increasing axial distance from the nozzle needle tip (38), and / or that the nozzle needle shaft (36) has a fluid deflection surface (60a, 60c) arranged between the guide webs, the points of which have a smaller distance from the longitudinal central axis (34) of the nozzle needle shaft (36) as the axial distance from the nozzle needle tip (38) increases.
6. Düsennadel (32a - 32d) nach einem der voranstehenden Ansprüche, 6. nozzle needle (32a - 32d) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelschaft (36) mindestens einen weiteren Führungssteg (58) aufweist, der die Aussparung (56) begrenzt, und die Führungsstege (58) des Düsennadelschafts (36) jeweils zwei ebene Innenflächen (62) aufweisen, wobei die beiden Innenflächen (62) des jeweiligen Führungsstegs (58) in einem Winkel von 360°/n zueinander stehen und wobei n die Anzahl der Führungsstege (58) des Düsennadelschafts (36) ist. characterized in that the nozzle needle shaft (36) has at least one further guide web (58) delimiting the recess (56), and the guide webs (58) of the nozzle needle shaft (36) each have two flat inner surfaces (62), the two Inner surfaces (62) of the respective guide web (58) at an angle of 360 ° / n to each other and where n is the number of guide webs (58) of the nozzle needle shaft (36).
7. Düsennadel (32a - 32d) nach einem der voranstehenden Ansprüche, 7. nozzle needle (32a - 32d) according to one of the preceding claims,
dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (56) einen Bereich aufweist, in welchem die characterized in that the recess (56) has a region in which the
Aussparung (56) eine kreuzförmige Querschnittsfläche oder eine Y-förmige Querschnittsfläche hat. Recess (56) has a cross-shaped cross-sectional area or a Y-shaped cross-sectional area.
8. Düsennadel (32a - 32d) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, 8. nozzle needle (32a - 32d) according to one of claims 1 to 5,
dadurch gekennzeichnet, dass der Düsennadelschaft (36) genau zwei Führungsstege (58) aufweist, welche die Aussparung (56) begrenzen, wobei die beiden Führungsstege (58) jeweils genau eine ebene Innenfläche (62) aufweisen und diese beiden Innenflächen (62) parallel zueinander angeordnet sind. 9. Kraftstoffinjektor (4) mit einer Düsennadel (32a - 32d) nach einem der voranstehenden Ansprüche.  characterized in that the nozzle needle shaft (36) has exactly two guide webs (58) which delimit the recess (56), wherein the two guide webs (58) each have exactly one flat inner surface (62) and these two inner surfaces (62) parallel to each other are arranged. 9. fuel injector (4) with a nozzle needle (32a - 32d) according to any one of the preceding claims.
10. Einspritzsystem (2) für eine Brennkraftmaschine, aufweisend mindestens einen Kraftstoffinjektor (4) nach Anspruch 9. 10. An injection system (2) for an internal combustion engine, comprising at least one fuel injector (4) according to claim 9.
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