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Die
Erfindung betrifft eine Einspritzdüse mit einem Düsenkörper
gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Einspritzdüsen
der vorgenannten Art sind aus der
DE 10 2006 052 636 A bekannt.
Deren in einer Längsbohrung ihres Düsenkörpers
geführter Schaft ihrer Düsennadel läuft
nach oben auf ein Kopfteil aus, das in einem Aufnahmeraum liegt,
der bei zur Längsbohrung größerem Durchmesser
einen konischen Übergang auf die Längsbohrung
aufweist. Bei der Zufuhr von Kraftstoff aus dem Aufnahmeraum über
den konischen Übergang auf die Längsbohrung ergibt
sich eine im Wesentlichen axial in Richtung auf das spritzlochseitige
Ende des Düsenkörper gerichtete Überströmung
des Düsennadelschaftes, so dass die Düsennadel
entgegen ihrer Öffnungsrichtung axial beaufschlagt ist
und somit auch in ihrem Ansprechverhalten beim Öffnen beeinträchtigt
ist. Dies umso mehr, als längs des oberen Teiles des Schaftes
der Düsennadel ausgehend vom Übergang des Aufnahmeraums
auf die Längsbohrung der für die Kraftstoffzufuhr
zum einspritzseitigen Ende des Düsenkörpers vorgesehene,
den oberen Teil des Düsennadelschaftes umschließende
Ringspalt in seinem Querschnitt durch axial verlaufende Abflachungen
des Düsennadelschaftes erweitert ist, die Abflachungen
im Übergang auf den unteren Teil des Düsenschaftes
aber auslaufen, was sich in gleicher Weise auswirkt und geeignet
ist, die an gestrebte, druckabhängige und möglichst
spontane Verstellung der Düsennadel in Öffnungsrichtung
zu beeinträchtigen.
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Weiter
ist aus der
DE 199
22 760 A1 eine Einspritzdüse bekannt, deren in
der Längsbohrung eines Düsenkörpers geführte
Düsennadel unterhalb eines Druckraumes, auf den die Kraftstoffzufuhr
erfolgt, einen auf die Düsennadelspitze auslaufenden Schaft
aufweist. Der Schaft grenzt innerhalb der Längsbohrung
des Düsenkörpers einen Ringspalt ab und ist über
einen Teilbereich seiner Länge im Durchmesser erweitert.
In diesem erweiterten, den Ringspalt einengenden Bereich ist der
Schaft mit in seiner Längsrichtung verlaufenden und zum
Umfang hinterschneidenden Auskehlungen versehen, die im Querschnitt
die Form von Kreissegmenten haben und über die eine axiale
Ausrichtung des in Richtung der Düsennadelspitze durchströmenden
Kraftstoffes erreicht werden soll. Im Nebeneffekt ergibt sich durch diese
Einengung des Ringspaltes wiederum eine entgegen der Öffnungsrichtung
der Düsennadel gerichtete axiale Beaufschlagung derselben über
den in Richtung der Düsennadelspitze anströmenden
Kraftstoff.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei Einspritzdüsen
mit axial überströmtem und gegebenenfalls mit
axial verlaufenden, zum Durchmesser des Düsenschaftes hinterschneidenden Kraftstoff-Führungskanälen
versehenem Düsennadelschaft, insbesondere bei Kraftstoff-Einspritzdüsen der
vorgeschilderten Art, Beeinträchtigungen insbesondere hinsichtlich
der Öffnungszeit durch den in Richtung auf die Düsennadenspitze
anströmenden Kraftstoff zu vermeiden.
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Erfindungsgemäß wird
dies bei einer Einspritzdüse mit den Merkmalen des Anspruches
1 erreicht, die darauf abzielen, die Kraftstoffzuführung
so zu gestalten, dass sich über den zugeführten
Kraftstoff bei der Anströmung der Düsennadel,
längs derer die Kraftstoffzufuhr auf die im Bereich der
Düsennadelspitze vorgesehenen Düsenlöcher
erfolgt, zumindest überwiegend lediglich radiale, aber
keine axialen, die Düsennadel in Schließrichtung
belastenden Komponenten ergeben. Dies bevorzugt in Verbindung mit
einer Ausgestaltung, bei der ein axial möglichst freier
Durchlauf des Kraftstoffes in Richtung auf die Düsennadelspitze
gewährleistet ist.
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Bei
der Erfindung wird somit nicht nur die Düsennadel selbst
in ihrer Ausgestaltung im Hinblick auf eine möglichst freie
axiale Überströmung gestaltet, sondern auch der Übergang
von einem das üblicherweise federbelastete Kopfteil der
Düsennadel umschließenden Aufnahmeraum auf die
die Düsennadel führende Längsbohrung,
um einer Verkürzung der Öffnungszeit der Düsennadel
durch den auf die Spritzlöcher zuströmenden Kraftstoff
zu begegnen.
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Seitens
des Aufnahmeraumes ist hierzu bevorzugt eine Ausbildung vorgesehen,
bei der sich bei kalottenförmiger Grundform des Aufnahmeraumes eine
Anströmung auf den Düsennadelschaft unter einem
Winkel ergibt, der bezogen auf die Schnittebene zwischen der Umfangskante
des Aufnahmeraumes und der Längsbohrung kleiner als 45° ist,
insbesondere in einem Bereich von kleiner als 30°, bevorzugt bei
etwa bis zu 15° liegt.
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Dies
lässt sich auch bei einer herstellungstechnisch günstigen
Gestaltung des Aufnahmeraumes als Kugelkalotte erreichen, wobei
die Schnittebene zwischen dem im Wesentlichen radial auf die Längsbohrung
zulaufenden Umfangsbereich des Aufnahmeraumes bevorzugt in einem
Längsbereich des Düsennadelschaftes liegt, über
den sich die radial abgesetzten Umfangsbereiche des Schaftes erstrecken,
so dass eine im Wesentlichen unmittelbare und weitgehend radial
ausgerichtete Anströmung der durch die radial abgesetzten
Umfangsbereiche gebildeten Kanäle erfolgt.
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Zweckmäßigerweise
erst oberhalb der genannten Schnittebene, bei zur Schnittebene paralleler,
oder insbesondere leicht in Durchströmungsrichtung angestellter
Anströmung durch den Kraftstoff, sind die Kanäle
mit endseitigen Auslaufabschnitten, insbesondere Auslaufschrägen
versehen, wobei im Rahmen der Erfindung in Verbindung mit einer
weitgehend radialen Anströmung auch eine zumindest teilweise
Anströmung im Bereich dieser Auslaufschrägen fallweise
von Vorteil sein kann, um eine die druckabhängige Öffnung
der Düsennadel unterstützende Kraftkomponente
zu erreichen.
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Weitere
Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen.
Ferner wird die Erfindung nachstehend mit weiteren erfindungsgemäßen
Merkmalen in Ergänzung zu den angesprochenen Ansprüchen
und den Zeichnungen der nachfolgenden Beschreibung erläutert.
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Es
zeigen:
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1 in
einer schematisierten Schnittdarstellung durch den Düsenkörper
einer Einspritzdüse eine Ansicht der Düsennadel,
wobei die Düsennadel in einer der Blickrichtung gemäß Pfeil
I in den 2 und 3 entsprechenden
Ansicht gezeigt ist, und
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2 und 3 Schnittdarstellungen
gemäß Linie II-II in 1 durch
den Schaft einer Düsennadel, wie sie bei einer erfindungsgemäßen
Einspritzdüse beispielsweise mit Vorteil verwendet werden
kann.
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1 zeigt
als Ausschnitt einer im Grundaufbau bekannten, hier nicht insgesamt
dargestellten Einspritzdüse, oder auch eines Einspritzinjektors,
einen Düsenkörper 1 mit einer zentralen
Langlochbohrung 2, die nach oben in einen Aufnahmeraum 3 mit zum
Durchmesser der Langlochbohrung 2 vergrößertem
Durchmesser übergeht. In der Langlochbohrung 2 ist
eine Düsennadel 4 über ihren zylinderförmigen,
insbesondere zylindrischen Schaft 5 längsverschieblich
geführt. Der Schaft geht nach oben in ein zur Achse 6 der
Düsennadel 4 und auch der Langlochbohrung 2 zentrisch
liegendes Kopfteil 7 über, das im Durchmesser
gegenüber dem Schaft 5 verbreitert ist und das
im Aufnahmeraum 3 liegt. Auf dem Kopfteil 7 stützt
sich, hier nur angedeutet, eine die Düsennadel 3 auf
die hier dargestellte Schließlage belastende Feder 8 ab.
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Die
Düsennadel 4 geht gegenüberliegend zum
Kopfteil 7 in einen an den Schaft 5 anschließenden,
im Durchmesser reduzierten Ansatz 9 über, der in
einer Nadelspitze 10 ausläuft, die in der gezeigten Schließlage
in ein Sackloch 11 eintaucht. Das Sackloch 11 ist
zentrisch im Düsenkörper 1 angeordnet und
vom Sackloch 10 gehen Spritzlöcher 12 aus.
Der Übergangsbereich der Langlochbohrung 2 zum Sackloch 11 bildet
einen Druckraum 13, der seitens der Düsennadel 4 durch
einen sich in Richtung auf die Nadelspitze 10 verjüngenden
Abschnitt als Druckschulter 14 in Öffnungsrichtung 15,
das heißt in der Zeichnung nach oben, begrenzt ist und
in dessen Übergang auf das Sackloch 11 eine durch
am Ansatz 9 und am Düsenkörper 1 vorgesehene
Dichtflächen gebildete Dichtgrenze 16 vorgesehen
ist.
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Der
in der Grundform zylindrische und zur Achse 6 konzentrische
Schaft 5 der Düsennadel 4 weist im Ausführungsbeispiel
drei sich in Längsrichtung der Düsennadel 4 erstreckende
und in Umfangsrichtung gegeneinander abgesetzte Umfangsbereiche 17 auf.
Diese können, wie in 2 gezeigt, beispielsweise
durch zum Umfang 18 des Schaftes 5 hinterschneidend
vorgesehene Auskehlungen 19 gemäß 2 oder
zum Umfang 18 vorgesehene Abflachungen 20 gemäß 3 gebildet
sein. Zwischen den Auskehlungen 19 bzw. Abflachungen 20 verbleiben
bei der Ausgestaltung gemäß 2 Abschnitte 21 und
bei der Ausgestaltung gemäß 3 Abschnitte 22 des
Umfanges 18, die als Führungsflächen
für den Schaft 5 der Düsennadel 4 gegen
die Wandung 23 der Langlochbohrung 2 führend
anliegen. Durch die zum Umfang 18 hinterschnittenen, durch
die Auskehlung 19 oder die Abflachung 20 gebildeten
Umfangsbereiche 17 werden in Verbindung mit der Wandung 23 der
Langlochbohrung 2 in Längsrichtung vom Aufnahmeraum 3 zum
Druckraum 13 durchlaufende Kanäle geschaffen, über
die der Kraftstoff bei geöffneter Düse, das heißt
bei aus der Dichtgrenze 16 nach oben ausgehobener Düsennadel 4,
den Spritzlöchern 12 zugeführt wird.
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Der
hierfür erforderliche Kraftstoff wird, wie durch den Pfeil 24 schematisch
angedeutet, dem Aufnahmeraum 3 zugeführt und gelangt
von dort auf die längs verlaufenden Kanäle, die
schaftseitig durch die als Auskehlungen 19 oder Abflachungen 20 ausgebildeten
Umfangsbereiche 17 begrenzt sind.
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1 veranschaulicht,
dass der Aufnahmeraum 3 im Übergang auf die Längsbohrung 2 napfförmig
gestaltet ist, und zwar bei in den in Überdeckung zur Langlochbohrung 2 liegenden
Napfboden einlaufender Umfangskontur 28 und gegen den Napfboden eingewölbter,
seitlicher Napfwand 25. Diese ist konvex gegen den Düsenkörper 1 ausgewölbt,
oder auch kreisförmig, und läuft bodenseitig im
Wesentlichen radial auf die Langlochbohrung 2 zu, wobei
durch die Verschneidung der Napfwand 25 zur Langlochbohrung 2 eine
Schnittebene 26 bestimmt ist. Die jeweiligen, durch die
Auskehlungen 19 bzw. die Abflachungen 20 gebildeten,
radial abgesetzten Umfangsbereiche 17 als schaft seitige
Begrenzungen der axial verlaufenden Kanäle erstrecken sich
bevorzugt nach oben über die Schnittebene 26 hinaus,
so dass bevorzugt eine unmittelbare Zuführung des in Richtung des
Pfeiles 24 zugeführten Kraftstoffes auf die Kanäle
erfolgt, und zwar entsprechend einem zumindest in Annäherung
radialen Zulauf der Napfwände 25 auf die über
die Umfangsbereiche 17 sich erstreckenden Kanäle.
Dementsprechend wird aufgrund der weitgehend radialen Anströmung,
eine axiale Strömungsbeaufschlagung der Düsennadel 4 und
ihres Schaftes 5 vermieden, die bei einer Durchflussrichtung
auf die Spritzlöcher 12 entgegen der Stellrichtung
der Düsennadel 4 wirken würde, wenn diese
aus ihrer in 1 dargestellten Schließlage
druckbeaufschlagt nach oben ausgehoben wird.
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Nach
unten, das heißt in Richtung auf den Ansatz 10 laufen
die radial zum Umfang 18 des Schaftes 5 abgesetzten
und hinterschnittenen Umfangsbereiche 17 zumindest im Wesentlichen
frei aus, so dass insoweit ein freier Zulauf auf den Druckraum 13 gegeben
ist. Die gegenüberliegende, endseitige Auslauffläche
ist mit 27 bezeichnet und bevorzugt oberhalb der Schnittebene 26 angesetzt.
Bei der angestrebten bevorzugt radialen Anströmung mit
gegebenenfalls axialer, in Durchlaufrichtung verlaufender Komponente
ergibt sich jedenfalls keine der Öffnungsrichtung entgegenwirkende,
strömungsbedingte Kraftkomponente, so dass insoweit Beeinträchtigungen
bei der Öffnung der Einspritzventile vermieden sind, die
insbesondere bei hohen Schaltfrequenzen, wie zum Beispiel bei mit
Voreinspritzung arbeitenden Einspritzsystemen, störend
sind.
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Erfindungsgemäß wird
dies zudem auch ohne zusätzlichen Fertigungsaufwand erreicht,
zumal auch Aufnahmeräume 3, die in geschilderter Weise
napfförmig gestaltet sind, mit gebräuchlichen Werkzeugen,
wie beispielsweise Kugelfräsern gefertigt werden können,
wobei für den Überschneidungsbereich zwischen der
Langlochbohrung 2 und dem Aufnahmeraum 3 auch
bei kugelförmiger Kontur des Aufnahmeraums 3 eine
Zuströmung des Kraftstoffs auf die Langlochbohrung in radialer,
oder angenähert radialer Richtung mit axialer Komponente
in Richtung auf die Spritzlöcher 12 realisiert
werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102006052636
A [0002]
- - DE 19922760 A1 [0003]