DE10323875A1 - Mehrlocheinspritzdüse - Google Patents
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Abstract
Der von einer Kraftstoffeinspritzdüse eines Kraftfahrzeugmotors direkt in eine Brennkammer eingespritzte Kraftstoff muss mit hohem Druck eingespritzt werden. Bei bekannten Mehrlocheinspritzdüsen ist die Spritzlochlänge (27) der Spritzlöcher beim Schrägeinbau (14, 16) unterschiedlich, was sich nachteilig auf einen gleichmäßigen Spritzlocheintritt und Spritzlochaustritt auswirkt. Durch das Ausbilden einer kugelförmigen Ausformung am unteren Ende des Düsenkörpers (12) und das Vorsehen radial verlaufender Spritzlöcher (14, 16) wird erreicht, dass die Spritzlöcher (14, 16) gleichlang sind.
Description
- Die Erfindung betrifft Mehrlocheinspritzdüse insbesondere eine direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ragende Düse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Der von einer Kraftstoffeinspritzdüse eines Kraftfahrzeugmotors direkt in eine Brennkammer eingespritzte Kraftstoff muss mit hohem Druck eingespritzt werden. Von derartigen Düsen wird gefordert, dass sie über einen bestimmten Zeitraum eine definierte Menge an Kraftstoff einspritzen. Zu diesem Zweck wird die Kraftstoffdüse mit mehreren Spritzlöchern versehen, die als Kanäle ausgebildet sind. Mit der Düse muss es möglich sein, die für das Einspritzen des Kraftstoffs erforderlichen Parameter zu erfüllen, insbesondere den Einspritzbereich, den Einspritzwinkel, oder die Größe des Kraftstofftropfens. Diese Parameter werden wesentlich durch die Lage und Ausgestaltung der Spritzlöcher bestimmt. Daher ist es wichtig, unterschiedliche Spritzlochlängen insbesondere dann zu vermeiden, wenn die Spritzlöcher in unterschiedlichen Höhenwinkeln angeordnet sind.
- Aus der
DE 27 10 138 ist eine sogenannte Mehrlocheinspritzdüse bekannt, die einen Düsenkörper und eine Düsennadel aufweist. Dabei sind im Düsenkörper mehrere Spritzlöcher vorgesehen, die mit der Düsennadel verschlossen werden können. Die Spritzlöcher können in unterschiedlichen Winkeln angeordnet sein. Die Düsennadel ist als Düsennadelandordnung ausgebildet, die zwei Düsennadeln aufweist. Die erst Düsennadel ist in ihrer Längsbohrung um die zweite axial verschiebbar. - Aus der WO 02/12719 ist eine weitere Düse bekannt, die so ausgebildet ist, dass eine Verkokung besonders an der in den Brennraum ragenden Ventilspitze eingeschränkt oder beseitigt wird. Hierzu wird an der Düse eine raue Oberflächenstruktur vorgesehen, die zur Speicherung von Brennraumgas dient. Die Düse weist einen Düsenkörper auf, in dessen Innerem eine rohrförmige Ventilnadel angeordnet ist. Die Ventilnadel kann an ihrem Ende einen kugelförmigen Ventilschließkörper haben, an dessen Umfang Abflachungen vorgesehen sind, die das Vorbeiströmen des Brennstoffes zulassen. Im Bodenteil des Düsenkörpers sind mehrere Spritzlöcher vorgesehen, die mit unterschiedlichen Winkeln zur Ventillängsachse ausgerichtet sein können. Die Ventilsitzfläche ist konisch verjüngend bzw. geringfügig gewölbt ausgeführt. Bei unterschiedlicher Winkelanordnung der Spritzlöcher ergeben sich daher allerdings unterschiedliche Spritzlochlängen, was sich nachteilig auf einen gleichmäßigen Spritzlochaus- bzw. -eintritt auswirkt.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine insbesondere direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ragende Düse vorzuschlagen, bei der gleiche Spritzlochlängen auch bei unterschiedlichen Höhenwinkeln gewährleistet sind.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Mehrlocheinspritzdüse mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 gelöst.
- Gemäß der Erfindung wird also vorgeschlagen, eine bekannte Mehrlocheinspritzdüse dadurch weiterzubilden, dass der Düsenkörper an seinem unteren Ende eine kugelförmige Ausformung aufweist. Diese kugelförmige Ausformung kann dadurch erzeugt werden, dass die Außenfläche des Düsenkörpers an seinem unteren Ende zumindest in einem Teilbereich, der auch die Spitze des Düsenkörpers umfasst, in Form einer Kugeloberfläche ausgebildet wird. Die Innenfläche des Düsenkörpers ist ebenfalls kugelförmig ausgebildet, wobei der Radius der Innenfläche kleiner ist als der Radius der Außenfläche. Für beide Radien wird der gleiche Mittelpunkt gewählt. Die Spritzlöcher verlaufen im wesentlichen radial vom Kugelmittelpunkt durch die kugelförmige Ausformung.
- In einer bevorzugten Ausführungsform ist auch die Düsennadel mit einer kugelförmigen Kuppe versehen, die so dimensioniert ist, dass die Spritzlöcher verschlossen werden können. Bevorzugt ist dabei die Kuppe so geformt, dass ihr Außenradius an den Innenradius der kugelförmigen Ausformung des Düsenkörpers angepasst ist.
- Die vorgesehenen Spritzlöcher können grundsätzlich in gleichen Höhenwinkeln verlaufen. Sie können allerdings auch so angeordnet sein, dass wenigstens zwei der in unterschiedlichen Höhenwinkeln verlaufen. Die Spritzlöcher werden dabei in dem Düsenkörper so eingebracht, dass sie radial nach außen verlaufen. Damit ist gewährleistet, dass die Spritzlochlängen der in die kugelförmigen Ausformung des Düsenkörpers eingebrachten Spritzlöcher gleich sind.
- Mit der erfindungsgemäßen Düse kann gewährleistet werden dass die Spritzlochlängen für alle eingebrachten Spritzlöcher gleich ist, und zwar unabhängig vom jeweiligen Höhenwinkel. Damit ist auch ein gleichmäßiger Spritzlocheintritt und Spritzlochaustritt erreicht.
- Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figuren sowie deren Beschreibungsteile. Es zeigen im Einzelnen:
-
1 : eine Mehrlocheinspritzdüse im Querschnitt nach dem Stand der Technik -
2 : eine erfindungsgemäße Mehrlocheinspritzdüse im Querschnitt -
3 : eine Ausschnittsvergrößerung einer erfindungsgemäßen Mehrlocheinspritzdüse im Querschnitt im unteren Bereich -
4 : eine erfindungsgemäße Mehrlocheinspritzdüse im Querschnitt mit Spritzlöchern unterschiedlicher Höhenlagen. -
1 zeigt eine Mehrlocheinspritzdüse18 für Schrägeinbau im Querschnitt nach dem Stand der Technik. Die Düse weist eine Düsennadel10 und einen Düsenkörper12 auf. Die Düsennadel10 und der Düsenkörper12 weisen an ihrem unteren Ende eine kegelförmige Geometrie auf. Im Düsenkörper12 sind Spritzlöcher14 ,16 in Form von Hohlräumen eingebracht, durch die der Kraftstoff in den Verbrennungsraum (nicht gezeigt) gelangt. Durch die kegelförmige Geometrie des unteren Düsenbereiches8 und damit der Außenfläche15 werden die Spritzlöcher unterschiedlich lang, was sich negativ auf die Gleichförmigkeit der Strömung auswirkt. - Eine erfindungsgemäße Mehrlocheinpritzdüse
18 ist im Querschnitt in2 gezeigt. Die Mehrlocheinspritzdüse18 weist dabei wiederum eine Düsennadel10 auf, die in einem Hohlraum20 des Düsenkörpers12 in Pfeilrichtung A bewegt werden kann. Mit dieser Bewegung können die Spritzlöcher14 ,16 geöffnet und verschlossen werden. Die Außenfläche17 der Düse18 ist in ihrem unteren Bereich B kugelförmig ausgebildet, wobei der Kugelmittelpunkt auf der Symmetrieachse22 des Düsenkörpers liegt. In der gezeigten Schnittdarstellung ist dies der Mittelpunkt M, der jeweils den Mittelpunkt für die kugelförmige Außenfläche17 und die kugelförmige Innenfläche13 der Düse18 bildet. - In
3 ist in einer Ausschnittsvergrößerung der untere Bereich der Düse B dargestellt. Die Spritzlöcher14 ,16 sind radial zum Mittelpunkt M verlaufend ausgebildet und durchlaufen so die Wand des Düsenköpers12 , deren Dicke durch die Differenz zwischen dem Außenradius24 und dem Innenradius26 definiert ist. Abhängig von den geometrischen Verhältnissen des Außenradius24 und des Innenradius26 kann so die Spritzlochlänge27 für alle Spritzlöcher definiert und gleich gewählt werden; denn die radiale Anordnung der Spritzlöcher14 ,16 gewährleistet eine konstante Spritzlochlänge27 auch unabhängig vom Höhenwinkel, unter dem das Spritzloch in den Düsenkörper12 eingebracht ist. - In
4 sind zwei Mehrlocheinspritzdüsen28 ,30 dargestellt, die jeweils wieder eine Düsennadel10 und einen Düsenkörper12 aufweisen. Im unteren Bereich B sind die Düsenkörper12 wiederum kugelförmig ausgebildet und die eingebrachten Spritzlöcher32 ,34 ,36 ,38 verlaufen wiederum radial vom jeweiligen Mittelpunkt M nach außen. In der Düse28 sind die Spritzlöcher32 und34 in einem Höhenwinkel α1 zur Symmetrieachse22 der Düse angeordnet, der kleiner ist als der Höhenwinkel α2 unter dem die Spritzlöcher36 ,38 in der Düse30 angeordnet sind. Wegen des radialen Verlaufes der Spritzlöcher durch die Wand des Düsenkörpers12 ist die Spritzlochlänge27 jedoch in beiden Fällen gleich, da diese durch die Differenz des Außenradius24 und des Innenradius26 (3 ) bestimmt ist. - Die kugelförmige Ausbildung des unteren Bereichs B des Düsenkörpers
12 und die radiale Anordnung der Spritzlöcher32 ,34 ,36 ,38 gewährleistet somit, dass die Spritzlochlängen27 unabhängig vom Höhenwinkel konstant sind. - Je nach Anwendungsfall kann damit eine Spritzlochanordnung innerhalb der Mehrlocheinspritzdüse eingesetzt werden, die den gewünschten Effekt erzielt. Dabei können die Spritzlöcher
32 ,34 ,36 ,38 alle im gleichen Höhenwinkel oder in unterschiedlichen Höhenwinkeln angeordnet werden. So lange die Spritzlöcher radial vom Kugelmittelpunkt M nach außen führen ist gewährleistet, dass die Spritzlochlängen gleich sind.
Claims (5)
- Mehrlocheinspritzdüse (
18 ,28 ,30 ) insbesondere direkt in einen Brennraum einer Brennkraftmaschine ragende Düse mit einer Düsennadel (10 ) und einem Düsenkörper (12 ), der sich an seinem unteren Ende (B) verjüngt, mit Spritzlöchern (14 ,16 ,32 ,34 ,36 ,38 ), die im unteren Ende (B) der Düse eingebracht sind dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (12 ) an seinem unteren Ende (B) seiner Außenfläche (17 ) eine kugelförmige Ausformung aufweist und die Spritzlöcher (14 ,16 ,32 ,34 ,36 ,38 ) radial vom Kugelmittelpunkt (M) durch die kugelförmige Ausformung verlaufen. - Mehrlocheinspritzdüse (
18 ,28 ,30 ) nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Düsennadel (10 ) mit einer kugelförmigen Kuppe versehen ist. - Mehrlocheinspritzdüse (
18 ,28 ,30 ) nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass die Kuppe so geformt ist, dass sie mit ihrem Außenradius an den Innenradius (26 ) der kugelförmigen Ausformung des Düsenkörpers (12 ) angepasst ist. - Mehrlocheinspritzdüse (
18 ,28 ,30 ) nach einem der Ansprüchen 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei der Spritzlöcher (14 ,16 ,32 ,34 ,36 ,38 ) in unterschiedlichen Höhenwinkeln verlaufen. - Mehrlocheinspritzdüse (
18 ,28 ,30 ) nach einem der Ansprüchen 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzlochlängen (27 ) der in die kugelförmige Ausformung des Düsenkörpers (12 ) eingebrachten Spritzlöcher (14 ,16 ,32 ,34 ,36 ,38 ) gleich sind.
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