DE102004041031A1 - Fuel injecting valve for internal combustion engine has spraying holes that spray jets such that cone coats are formed - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Einspritzventil nach Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a fuel injection valve according to the preamble of claim 1.
Die
Kraftstoff-Direkteinspritzung setzt sich in der Automobilindustrie
bei Fahrzeugmotoren aufgrund der Vorteile im Volllastbereich sowie
unter Verbrauchsgesichtspunkten immer mehr durch. Zur Erreichung
einer definierten Gemischzündung,
einer vollständigen
Verbrennung sowie eines möglichst günstigen
Verbrennungsverlaufs sind Hochdruckeinspritzventile mit Mehrlochtechnik
bekannt, die die Möglichkeit
bieten, die einzuspritzende Kraftstoffmenge in Einzelstrahlen aufzuteilen,
die Einzelstrahlen im Brennraum individuell anzuordnen und dadurch
ein auf das jeweilige Brennverfahren optimiertes Spritzbild auszubilden
(sogenannte Mehrlochinjektoren). Aufgrund der hohen Strahleindringtiefe
in den Brennraum besteht die Gefahr der Wandbenetzung durch Kraftstoff
und der Ölverdünnung. Deswegen
ist es geläufig,
durch Reduktion der den Strahl ausbildenden Lochlänge des
Spritzlochs im Einspritzventil die Eindringtiefe zu reduzieren.
Aus der
Verbesserungswürdig ist die Gemischbildung beim Einspritzvorgang in den Brennraum und die Einzelstrahlführung.Is worthy of improvement the mixture formation during the injection process in the combustion chamber and the Single beam guidance.
Hierzu ist ein Kraftstoff-Einspritzventil zur Kraftstoffeinspritzung in den Brennraum einer Brennkraftmaschine, mit mehreren, bei der Kraftstoffeinspritzung jeweils einen kegelförmigen, einen Kegelmantel aufweisenden Einzelstrahl erzeugenden Spritzlöchern vorgesehen, bei dem sich die Kegelmäntel wenigstens zweier zugehöriger Einzelstrahlen zumindest bereichsweise durchdringen. Durch Interaktion der Tröpfchen des jeweiligen Kraftstoff-Sprühnebels, der sich während des Einspritzvorganges in den Einzelstrahlen bildet, tritt ein verbesserter Tröpfchensekundäraufbruch ein, der die Eindringtiefe des Kraftstoffstrahls in den Brennraum verringert und überdies zu einer wesentlich besseren Verwirbelung und Verdampfung des Kraftstoffs beiträgt. Der Kraftstoff-Einzelstrahl erfährt einen wesentlich verbesserten Strahlaufbruch. Dadurch ergibt sich eine wesentlich verbesserte Gemischaufbereitung.For this is a fuel injection valve for fuel injection in the combustion chamber of an internal combustion engine, with several, in the fuel injection each a conical, provided a single-jet generating spray holes having a conical surface, where the cone coats at least two associated Penetrate individual beams at least partially. Through interaction the droplet the respective fuel spray, which is during the injection process in the individual jets, an improved occurs Droplet secondary breakup a, which reduces the penetration depth of the fuel jet into the combustion chamber and moreover to a much better turbulence and evaporation of the fuel contributes. The fuel single jet experiences a significantly improved jet breakup. This results in a significantly improved mixture preparation.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass Spritzlöcher so angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass sich Paare oder Gebinde sich zumindest bereichsweise durchdringender Einzelstrahlen ergeben, wobei die Paare aus zwei Einzelstrahlen und die Gebinde aus mehr als zwei Einzelstrahlen bestehen. Die Anordnung der Spritzlöcher ist folglich so, dass jeweils zwei Einzelstrahlen eine solche relative Lage zueinander aufweisen, dass sich die Kegelmäntel dieser beiden Einzelstrahlen zumindest bereichsweise durchdringen und sich auf diese Weise ein Strahlenpaar ergibt. Eine ähnliche Anordnung ist so vorgesehen, dass sich mehrere Einzelstrahlen zu einem Gebinde aus mehr als zwei Einzelstrahlen ergeben, sich also die Kegelmäntel von mehr als zwei Einzelstrahlen zumindest bereichsweise und nicht deckungsgleich durchdringen. Auf diese Weise kann sowohl eine Richtungsverteilung von Einzelstrahlen in den Brennraum hinein erfolgen, als auch eine Verbesserung des Sprayaufbruchs und der Gemischverdampfung. Insbesondere ist es möglich, je nach Anforderung der Brennraumgeometrie und der aufgrund eines bestimmten Verbrennungsverlaufs gewünschten Einspritzung, die Geometrie der Paare und Gebinde von Einzelstrahlen im Brennraum besonders vorteilhaft anzuordnen.To a development of the invention, it is provided that injection holes so arranged and / or formed are that couples or containers arise at least partially penetrating single beams, where the pairs of two rays and the bundles of more exist as two individual beams. The arrangement of the spray holes is Consequently, so that each two individual beams such a relative Position to each other that the cone shells of these two individual beams penetrate at least in certain areas and thus become one Ray pair results. A similar Arrangement is provided so that several individual beams to a container made up of more than two individual beams, ie the cone coats of more than two individual beams at least partially and not congruent penetrate. In this way, both a directional distribution of individual jets into the combustion chamber, as well as a Improvement of spray start and mixture evaporation. In particular it is possible depending on the requirements of the combustion chamber geometry and due to a specific combustion process desired injection, the geometry of couples and packs of individual beams in the combustion chamber especially to arrange advantageous.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spritzlöcher so angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass die Paare oder Gebinde von Einzelstrahlen einen Strahlfächer ausbilden. Unter einem Strahlfächer wird in diesem Zusammenhang verstanden, dass die Paare oder Gebinde von Einzelstrahlen jeweils eine Symmetrieachse aufweisen, wobei sich die Symmetrieachsen in einem Punkt im Einspritzventil oder auf einer Linie im Einspritzventil schneiden. Mit Fächer ist nicht lediglich eine zweidimensionale Ausbreitung gemeint, vielmehr kann auch eine dreidimensionale, in den Brennraum hinein erstreckte, beispielsweise halbkegel- oder kegelförmige Fächergeometrie vorliegen.To A preferred embodiment of the invention is provided that the spray holes arranged and / or formed so that the pairs or containers of individual beams a beam fan form. Under a jet fan In this context, it is understood that the pairs or bundles of individual beams each having an axis of symmetry, wherein the axes of symmetry at a point in the injector or cut on a line in the injector. With fans is not only meant a two-dimensional spread, rather also a three-dimensional, extended into the combustion chamber, For example, be present semi-conical or conical fan geometry.
Nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spritzlöcher so angeordnet und/oder ausgebildet sind, dass die Paare oder Gebinde von Einzelstrahlen und/oder die Strahlachsen der Einzelstrahlen auf einem Kreisumfang liegen. In Blickrichtung entgegen der Strahlrichtung werden die Einzelstrahlen also so eingespritzt, dass die interagierenden Paare und/oder Gebinde von Einzelstrahlen und/oder die Strahlachsen der Einzelstrahlen am Umfang einer kreisförmigen Querschnittsfläche liegen.To A further development of the invention provides that the spray holes arranged and / or formed so that the pairs or containers of individual beams and / or the beam axes of the individual beams lie on a circumference. In the direction opposite to the beam direction So the single beams are injected so that the interacting Pairs and / or bundles of single beams and / or the beam axes the individual jets lie on the circumference of a circular cross-sectional area.
Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spritzlöcher so ausgebildet und/oder angeordnet sind, dass die Durchdringung der Kegelmäntel der Einzelstrahlen in einem dem Kraftstoff-Einspritzventil unmittelbar benachbarten Bereich des Brennraumes erfolgt. Je früher im Zuge des Einspritzvorganges die Einzelstrahlen miteinander interagieren, um so besser ist der Sprayaufbruch und die Kraftstoffverwirbelung, letztlich die Gemischbildung und die Verbrennung innerhalb des Brennraumes.According to a particularly preferred embodiment of the invention, it is provided that the injection holes are formed and / or arranged such that the penetration of the conical shells of the individual jets takes place in a region of the combustion chamber directly adjacent to the fuel injection valve. The earlier in the course of the injection process the individual jets interact with each other, the better the spray break-up and the fuel swirling, ultimately the mixture formation and the burns tion within the combustion chamber.
Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Spritzlöcher jeweils eine Mittelachse aufweisen, die der Mittelachse des austretenden Einzelstrahles entspricht, wobei die Mittelachsen der die Paare oder Gebinde sich zumindest bereichsweise durchdringender Einzelstrahlen erzeugenden Spritzlöcher im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen. Die Strahlinteraktion beziehungsweise Kegelmanteldurchdringung erfolgt hierbei im Wesentlichen aufgrund der Kegelgeometrie des Einzelstrahls. Der genaue Ort innerhalb des Brennraumes, an dem die Interaktion stattfindet, also die bereichsweise Durchdringung beginnt, wird durch die Aufweitung des Kegels nach Verlassen des Spritzloches und den Abstand der einzelnen Spritzlöcher zueinander bestimmt.To an embodiment The invention provides that the injection holes each have a central axis have, which corresponds to the central axis of the exiting single jet, where the central axes of the pairs or bundles are at least partially penetrating single jet producing injection holes in Essentially parallel to each other. The beam interaction or cone sheath penetration takes place here essentially due to the cone geometry of the single beam. The exact location within the combustion chamber where the interaction takes place, so the area by area Penetration begins, is due to the widening of the cone Leaving the spray hole and the distance between the individual injection holes to each other certainly.
Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Mittelachsen der die Paare oder Gebinde sich zumindest bereichsweise durchdringender Einzelstrahlen erzeugender Spritzlöcher – in Strömungsrichtung gesehen – in einem stromaufwärts der Spritzlöcher liegenden Bereich schneiden. In diesem Fall laufen die Mittelachsen der Spritzlöcher in einem Punkt beziehungsweise auf einer Linie im Einspritzventil, jedenfalls hinter der Ebene der Einspritzventil-/Brennraumgrenze, zusammen. Es ergibt sich hierbei ein zwangsläufig divergierendes, aufgefächertes Strahlbild und damit eine gute Volumenbefüllung des Brennraums.To a further embodiment The invention provides that the central axes of the Couples or containers are at least partially penetrating Single jet generating spray holes - seen in the flow direction - in one upstream the spray holes cut lying area. In this case, the middle axes run the spray holes in one point or on a line in the injection valve, at least behind the injection valve / combustion chamber boundary, together. This results in an inevitably diverging, fanned out Spray pattern and thus a good volume filling of the combustion chamber.
Nach einer weiteren Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einspritzlöcher in Axialrichtung eine gestufte Durchmessergeometrie aufweisen, wobei der größte Durchmesser dem Brennraum zugewandt ist. Die Einspritzlöcher sind demzufolge so gestuft, dass der den Strahl erzeugende durchmesserkleinste Längenabschnitt des Spritzloches in Axialrichtung hinten, also an dem dem Brennraum entfernteren Ende liegt. Auf diese Weise wird vermieden, dass ein zu harter, rein zylindrischer Strahl mit sehr hoher Eindringtiefe in den Brennraum eingespritzt wird. Durch die Einbringung mittels einer gestuften Durchmessergeometrie, mit dem größten Durchmesser zum Brennraum hin, lässt sich hier eine Interaktion der Einzelstrahl-Außenhülle mit dem umgebenden Gasgemisch bei Eintritt in den Brennraum und dadurch eine Kegelausbildung des Einzelstrahls bewirken.To A further development of the invention provides that the injection holes have a stepped diameter geometry in the axial direction, wherein the largest diameter facing the combustion chamber. The injection holes are thus stepped, that the beam-generating diameter smallest length portion the injection hole in the axial direction behind, ie at the combustion chamber more distant end lies. This will help avoid that Too hard, purely cylindrical jet with very high penetration depth is injected into the combustion chamber. By introducing means a stepped diameter geometry, with the largest diameter to the combustion chamber hin, lets Here is an interaction of the single-jet outer shell with the surrounding gas mixture on entering the combustion chamber and thereby a cone training of Single jet effect.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Einspritzlöcher in einer im Wesentlichen ebenen Kopfplatte des Kraftstoff-Einspritzventils angeordnet sind. Auf diese Weise ist neben den bereits beschriebenen Vorzügen einer sehr guten Gemischaufbereitung und der Vermeidung von Ölverdünnung beziehungsweise Wandbenetzung im Brennraum eine leichte Bearbeitbarkeit und Herstellung der Kopfplatte des Kraftstoff-Einspritzventils gegeben.To A preferred embodiment of the invention is provided that the injection holes in a substantially planar top plate of the fuel injection valve are arranged. In this way, in addition to those already described benefits a very good mixture preparation and the avoidance of oil dilution respectively Wall wetting in the combustion chamber easy workability and production given the top plate of the fuel injection valve.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments emerge from the dependent claims.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Zeichnungen beschrieben.The Invention will be described below with reference to drawings.
Es zeigenIt demonstrate
- 11
- Kraftstoff-EinspritzventilFuel injection valve
- 22
- frontseitiges Endefront side The End
- 33
- Brennraumcombustion chamber
- 44
- BrennkraftmaschineInternal combustion engine
- 55
- Zündkerzespark plug
- 66
- Kopfplatteheadstock
- 77
- Spritzlochspiracle
- 88th
- erstes Spritzlochfirst spiracle
- 99
- zweites Spritzlochsecond spiracle
- 1010
- erster Einzelstrahlfirst single beam
- 1111
- erster Kegelmantelfirst cone shell
- 1212
- zweiter Einzelstrahlsecond single beam
- 1313
- zweiter Kegelmantelsecond cone shell
- 1414
- erste Querschnittsflächefirst Cross sectional area
- 1515
- zweite Querschnittsflächesecond Cross sectional area
- 1616
- Durchdringungsbereichpenetration
- 1717
- BrennraumwandCombustion chamber wall
- 1818
- Paar von EinzelstrahlenPair of single beams
- 1919
- erstes Paar von Einzelstrahlenfirst Pair of single beams
- 2020
- zweites Paar von Einzelstrahlensecond Pair of single beams
- 2121
- drittes Paar von Einzelstrahlenthird Pair of single beams
- 2222
- Strahlfächerbeam fan
- 2323
- gestufte Durchmessergeometriestepped Diameter geometry
- 2424
- Mittelachsecentral axis
- 2525
- erster Lochabschnittfirst hole section
- 2626
- zweiter Lochabschnittsecond hole section
- 2727
- Strahlumgebungbeam area
- 2828
- EinzelstrahlmantelSingle beam mantle
- 2929
- Kegelmantelcone shell
- 3030
- Außenkonturouter contour
- 3131
- SpritzlochpaarSpray hole pair
- 3232
- Strahlachsebeam axis
- 3333
- Kreisumfangcircumference
- 3434
- Symmetrieachseaxis of symmetry
- d1 d 1
- erster Durchmesserfirst diameter
- d2 d 2
- zweiter Durchmessersecond diameter
Claims (9)
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Publications (1)
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20110301 |