DE19748384A1

DE19748384A1 - Fuel injection process

Info

Publication number: DE19748384A1
Application number: DE19748384A
Authority: DE
Inventors: Guenter Dr Ing Slowik; Juergen Prof Dr Sc Te Kohlmann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-11-03
Filing date: 1997-11-03
Publication date: 1999-05-06

Abstract

The fuel injection process distributes the fuel in rotary symmetry as it enters the combustion chamber. The fuel is introduced into the helical chamber (11) at the point of the greatest radius of this chamber. During the timing phase in which the jet outlet aperture (3) is shut, a radial component of velocity is imparted to the fuel, directed towards the axis of the helical chamber. The jet flow is taken out of the chamber at its point of smallest radius concentrically with the valve needle. During the injection phase, fuel exit from the chamber is throttled or stopped.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine über eine Dralleinspritzdüse mit axialbeweglicher Ventilnadel, wobei der unter Druck stehende zugeführte Kraftstoff in einer unmittelbar vor der Austrittsdüse angeordneten ringförmigen Drallkammer in Rotation um die Ventilnadel versetzt wird. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einspritzdüse.The invention relates to a method for injecting fuel into the combustion chamber an internal combustion engine via a swirl injection nozzle with an axially movable valve needle, the pressurized supplied fuel in a immediately before the Exit nozzle arranged annular swirl chamber in rotation around the valve needle is transferred. The invention further relates to a for carrying out the Injection nozzle suitable for the process.

Sowohl für Diesel- als auch für Ottomotoren sind bereits eine Vielzahl an Verfahren und Vorrichtungen für die direkte Einspritzung von Kraftstoff in den Brennraum bekannt. Der Kraftstoff wird über ein Pumpe-Düse-System oder über ein Pumpe-Leitung-Düse-System (Common-Rail-System) während des Verdichtungsvorganges in den Brennraum des Motors eingedüst und dabei zerstäubt. Der Einspritzvorgang kann auch in mehreren Phasen stattfinden, sogenannte Vor- und Haupteinspritzung.A large number of processes and are already available for both diesel and gasoline engines Devices for the direct injection of fuel into the combustion chamber are known. Of the Fuel is supplied via a pump-injector system or via a pump-line-injector system (Common Rail System) during the compression process in the combustion chamber of the Engine injected and atomized in the process. The injection process can also be in several Phases take place, so-called pre and main injection.

Eine wesentliche Gemeinsamkeit dieser Einspritzsysteme ist eine Zerstäubung aus der Ruhephase der Flüssigkeit. In einem Zeitraum, der im Bereich von Millisekunden liegt, wird aus der potentiellen Energie eine Umwandlung in kinetische Energie (Geschwindig keit des Kraftstoffs) vollzogen und die geringe Kraftstoffmenge an der Düsen austrittsöffnung zerstäubt.An essential common feature of these injection systems is atomization from the Liquid resting phase. In a period of time in the millisecond range, the potential energy is converted into kinetic energy (speed fuel) and the small amount of fuel at the nozzles outlet opening atomized.

Aus der DE-OS 24 60 111 ist bereits eine gattungsgemäße Einspritzdüse zum Einspritzen einer Flüssigkeit in einem Druckschwankungen unterworfenen Raum während einer Niederdruckphase bekannt.From DE-OS 24 60 111 there is already a generic injection nozzle for injection a liquid in a room subject to pressure fluctuations during a Low pressure phase known.

Der zugeführte Kraftstoff gelangt in einen um die Düsennadelführung angeordneten Ringraum und von diesem über tangentiale Zuströmöffnungen am Ende der Düsennadel führung in eine ringförmige Drallkammer, die um die Düsennadel angeordnet ist. Innerhalb der Drallkammer wird eine Ringströmung aufgebaut und in dieser gespeichert. Bei einem größeren Volumen der Drallkammer kann der Rotationseffekt noch dadurch verstärkt werden, indem in der Drallkammer wenigstens eine Rückflußöffnung angeordnet wird, die bevorzugt etwa tangential an die Drallkammer anschließt und sich am oberen Ende des Ringraumes in der Düsennadelführung befindet. Die tangentiale Zuströmöffnung und die tangentiale Rückflußöffnung sind in bezug auf die Strömungs richtung entgegengesetzt gerichtet angeordnet. Wie in dieser Druckschrift angegeben, soll der Kraftstoff in der Drallkammer rotierend zwischengespeichert werden. Eine Zwischenspeicherung liegt nur dann vor, wenn zumindest bei geschlossener Düsen austrittsöffnung auch die Rückflußöffnung geschlossen ist. Zwangsläufig verringert sich die Rotationsgeschwindigkeit während der Zwischenspeicherung. Während der Abspritzphase teilt sich dann der Kraftstofffluß bei geöffneter Rückflußöffnung in zwei Teilströme, wobei durch den nach oben gerichteten Teilstrom in Richtung Rückfluß öffnung Verwirbelungen auftreten, die sich nachteilig auf die Zerstäubungsqualität auswirken.The supplied fuel is fed into a nozzle needle guide Annulus and from this via tangential inflow openings at the end of the nozzle needle guide into an annular swirl chamber, which is arranged around the nozzle needle. An annular flow is built up within the swirl chamber and stored in it. With a larger volume of the swirl chamber, the rotation effect can still be caused by this be reinforced by at least one reflux opening in the swirl chamber is arranged, which preferably connects approximately tangentially to the swirl chamber and itself located at the top of the annulus in the nozzle needle guide. The tangential Inflow opening and the tangential return opening are in relation to the flow arranged in the opposite direction. As stated in this document, the fuel should be temporarily stored in rotation in the swirl chamber. A Buffering is only available if at least with the nozzles closed outlet opening and the reflux opening is closed. Inevitably decreases the speed of rotation during the buffering. During the Spray phase then divides the fuel flow into two when the reflux opening is open Partial flows, with the upward directed partial flow in the direction of reflux opening swirls occur that adversely affect the atomization quality impact.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraftmaschine zu schaffen, mit dem es möglich ist, eine rotationssymmetrische Verteilung des Kraftstoffes beim Eintritt in den Brennraum zu erzielen, das eine hohe Zerstäubungsqualität und einen optimalen Einspritzverlauf während der Öffnungszeit der Düsenaustrittsöffnung gewährleistet und bei dem die Einspritzmenge bei gleichem Vordruck und konstanter Öffnungszeit der Ventilnadel variiert werden kann.The invention was based on the object of a method for injecting fuel into to create the combustion chamber of an internal combustion engine with which it is possible to create a rotationally symmetrical distribution of the fuel when entering the combustion chamber achieve a high atomization quality and an optimal injection process guaranteed during the opening time of the nozzle outlet opening and at which the Injection quantity with the same pre-pressure and constant opening time of the valve needle can be varied.

Ferner soll eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Einspritzdüse geschaffen werden, die kostengünstig herstellbar ist.Furthermore, an injection nozzle suitable for carrying out the method is to be created be that is inexpensive to manufacture.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Geeignete Ausgestaltungsvarianten des Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 bis 17 angegeben. Eine Einspritzdüse zur Durchführung des Verfahrens ist erfindungs gemäß durch die im Anspruch 18 angegebenen Merkmale charakterisiert. Geeignete Ausgestaltungsvarianten der Einspritzdüse sind in den Ansprüchen 19 bis 30 angegeben.According to the invention the object is achieved by the features specified in claim 1 solved. Suitable embodiment variants of the method are in claims 2 to 17 specified. An injection nozzle for performing the method is Invention characterized by the features specified in claim 18. Suitable Design variants of the injection nozzle are in claims 19 to 30 specified.

Der Kraftstoff wird an der Stelle des größten Radius der Drallkammer in diese eingeleitet, vorzugsweise über tangential oder schräg von oben nach unten verlaufende Kanäle, und an der Stelle des kleinsten Radius der Drallkammer aus dieser konzentrisch zur Ventilnadel abgeführt, bei geschlossener Düsenaustrittsöffnung. Der in die Drallkammer eingeleitete Kraftstoff wird in dieser einem nahezu ebenen rotationssymmetrischen Strömungsverlauf unterworfen. Diese Strömung weist außer der Umfangsgeschwindig keitskomponente noch eine radiale Komponente auf, die zur vertikalen Achse der Drall kammer und damit zur Ventilnadel gerichtet ist, wobei die axiale Geschwindigkeits komponente vernachlässigbar klein ist.The fuel is introduced into the swirl chamber at the point of greatest radius, preferably via channels running tangentially or obliquely from top to bottom, and at the point of the smallest radius of the swirl chamber concentric from it Valve needle removed, with the nozzle outlet opening closed. The one in the swirl chamber Introduced fuel is in an almost flat rotationally symmetrical Subject to flow. This flow shows speed outside the circumference keitskomponent another radial component, the vertical axis of the swirl chamber and thus directed towards the valve needle, the axial speed component is negligibly small.

Zum Einspritzen des Kraftstoffes in den Brennraum wird die Ventilnadel geöffnet und dabei gleichzeitig die Rückströmmenge des Kraftstoffes aus der Drallkammer teilweise oder vollständig gedrosselt. Der Kraftstoff wird nicht aus der Ruhelage, sondern im Zustand einer bereits vorhandenen kinetischen Energie infolge der anliegenden Rotationsgeschwindigkeit durch den zum Einspritzzeitpunkt gebildeten Förderdruck der Pumpe in den Brennraum eingespritzt. Da der Strömungsverlauf des rotierenden Kraft stoffes unmittelbar zum Zeitpunkt des Einspritzens in den Brennraum bereits zur Düsen nadel gerichtet ist, und durch die Öffnung der Düsennadel keiner weiteren Richtungs änderung in der Drallkammer unterliegt, wird eine verbesserte Zerstäubungsqualität erreicht. Außerdem besitzt die Kraftstoffströmung zu diesem Zeitpunkt bereits eine hohe kinetische Energie. Das vorgeschlagene Verfahren ist für Einspritzsysteme mit kontinuierlich oder diskontinuierlich arbeitender Einspritzpumpe geeignet und für sogenannte Common-Rail-Systeme. Vorzugsweise sollte der in der Drallkammer rotierende Kraftstoff mindestens eine vollständige Drehbewegung um die Ventilnadel ausführen, bevor der Einspritzvorgang ausgelöst wird. Dadurch wird eine besonders hohe Zerstäubungsqualität erreicht.To inject the fuel into the combustion chamber, the valve needle is opened and at the same time partially the return flow of the fuel from the swirl chamber or completely throttled. The fuel is not from the rest position, but in State of an already existing kinetic energy due to the applied Rotation speed by the delivery pressure formed at the time of injection Pump injected into the combustion chamber. Because the flow of the rotating force substance already at the time of injection into the combustion chamber to the nozzles is directed, and no further direction through the opening of the nozzle needle Changes in the swirl chamber is subject to improved atomization quality reached. In addition, the fuel flow is already high at this point kinetic energy. The proposed method is for injection systems with continuous or discontinuous injection pump suitable for so-called common rail systems. It should preferably be in the swirl chamber rotating fuel at least one complete rotation around the valve needle run before the injection process is triggered. This makes one special high atomization quality achieved.

Verfahrensgemäß kann der Einspritzvorgang durch Variationen sowohl der Kraftstoff zuführung in die Drallkammer als auch der Kraftstoffabführung aus der Drallkammer gesteuert werden.According to the method, the injection process can be varied by both the fuel feed into the swirl chamber as well as the fuel discharge from the swirl chamber being controlled.

Der Kraftstoff kann durch mehrere Eintrittsöffnungen bzw. Kanäle mit identischer oder unterschiedlicher Querschnittsfläche in die Drallkammer eingeleitet werden, wobei auch die jeweiligen Kraftstoffteilmengen unterschiedlich sein können. Eine zusätzliche unter schiedliche zeitliche Steuerung kann für eine sogenannte Vor- und Haupteinspritzung genutzt werden. Um die gewünschte Rotation des Kraftstoffes in der Drallkammer zu erzielen, ist entweder eine tangentiale oder eine schräg von oben nach unten verlaufende Einleitung des Kraftstoffes in die Drallkammer erforderlich.The fuel can pass through several inlet openings or channels with identical or different cross-sectional area are introduced into the swirl chamber, also the respective fuel quantities can be different. An additional under Different timing can be used for a so-called pre and main injection be used. To achieve the desired rotation of the fuel in the swirl chamber achieve is either a tangential or an oblique from top to bottom The fuel must be introduced into the swirl chamber.

Das Rück- bzw. Abströmen des Kraftstoffes aus der Drallkammer kann in mehreren Phasen erfolgen, deren zeitliche Folge unterschiedlich geregelt sein kann, so daß zu definierten Zeitpunkten unterschiedliche Teilmengen abströmen. Zweckmäßig ist es, beim Pumpe-Düse-System die Veränderung des Querschnittes der Ausströmöffnung innerhalb der Einspritzdüse durch den Bewegungsablauf der Ventilnadel zu steuern. Unterschiedliche Einspritzmengen lassen sich verfahrensgemäß z. B. wie folgt realisieren, wobei der Vordruck konstant bleibt und die Ventilnadel jeweils zum gleichen Zeitpunkt die Düsenaustrittsöffnung freigibt. Durch die Einstellung der Rückströmmenge aus der Drallkammer kann gleichzeitig die tatsächlich einzuspritzende Menge eingestellt werden, bei gleicher Kraftstoffmenge, die in die Drallkammer gefördert wird. Eine andere bevorzugte Möglichkeit besteht darin, daß der der Drallkammer zugeführte Kraftstoff vor der Drallkammer in zwei Teilströme aufgeteilt wird, die unabhängig voneinander einstellbar sind. Ohne Veränderung der Rückströmmenge können somit unterschied liche Einspritzmengen realisiert werden. Bei einer Zuführung des Kraftstoffes als zwei identische Teilströme kann bei Absperrung eines Teilstromes bei gleichem Vordruck nur noch die Hälfte der Kraftstoffmenge in die Drallkammer gelangen und in den Brennraum eingespritzt werden. Wie diese Ausführungen zeigen, sind mit der erfindungsgemäßen Verfahrensweise eine Vielzahl an Varianten zur Beeinflussung der eingespritzten Kraftstoffmenge möglich.The return or outflow of the fuel from the swirl chamber can be in several Phases take place, the chronological order of which can be regulated differently, so that too flow different subsets at defined times. It is useful in the case of the pump-nozzle system, the change in the cross section of the outflow opening to be controlled within the injection nozzle by the sequence of movements of the valve needle. Different injection quantities can be z. B. as follows realize, with the admission pressure remaining constant and the valve needle at the same time Time the nozzle outlet opens. By setting the backflow quantity the amount actually to be injected can be set from the swirl chamber at the same time are, with the same amount of fuel that is fed into the swirl chamber. Another preferred possibility is that the fuel supplied to the swirl chamber before the swirl chamber is divided into two partial flows, which are independent of each other are adjustable. Without changing the amount of return flow, you can make a difference injection quantities can be realized. When the fuel is supplied as two Identical partial flows can only be blocked when a partial flow is blocked with the same pre-pressure half of the fuel quantity still gets into the swirl chamber and into the combustion chamber be injected. As these explanations show, are with the invention Procedure a large number of variants to influence the injected Amount of fuel possible.

Bei der Realisierung des Verfahrens innerhalb eines Common-Rail-Systems ist in der zum Kraftstoff führenden Rücklaufleitung ein Ventil eingebaut, dessen Steuerung die Abführung unterschiedlicher Kraftstoffmengen ermöglicht. Die Kraftstoffzuführung erfolgt über zwei getrennte Leitungen mit steuerbaren Ventilen. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Verfahrensweise innerhalb eines Common-Rail-Systems besteht vor allem darin, daß der in diesem System wirkende Druckstoß abgebaut wird, da ständig ein Ventil geöffnet ist, entweder die Ventilnadel beim Einspritzen des Kraftstoffes in den Brennraum oder das Ventil in der Rückströmleitung bei geschlossener Düsenaustritts öffnung.When implementing the method within a common rail system is in the installed a valve to the fuel return line, the control of which Allows different amounts of fuel to be removed. The fuel supply takes place via two separate lines with controllable valves. The advantage of Procedure according to the invention within a common rail system exists all in that the pressure surge acting in this system is reduced, since a constantly Valve is open, either the valve needle when the fuel is injected into the Combustion chamber or the valve in the return line when the nozzle outlet is closed opening.

Eine vorteilhafte weitere Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, daß die jeweiligen Teilstrommengen des eingespritzten Kraftstoffes und/oder des aus der Drallkammer abgeführten Kraftstoffes auch als Stellgröße zur Steuerung verschiedener Zielgrößen, wie z. B. der Abgasqualität, genutzt werden können.An advantageous further embodiment of the method is that the respective Partial flow of the injected fuel and / or from the swirl chamber removed fuel also as a manipulated variable for controlling various target variables, such as B. the exhaust gas quality can be used.

Die zur Durchführung des Verfahrens vorgeschlagene Einspritzdüse weist eine Drall kammer auf, deren Außendurchmesser größer ist als die Höhe der Drallkammer, wobei das Verhältnis von Außendurchmesser zu Höhe vorzugsweise größer als 2 : 1 sein sollte. Ein vorteilhafter Strömungsverlauf in der Drallkammer wird z. B. gewährleistet, wenn die Höhe der Drallkammer nicht mehr als 10% größer ist als der größte Durchmesser der in der Hülse eingearbeiteten Zuführungskanäle. Wesentlich ist auch, daß die Abführung des Kraftstoffes aus der Drallkammer konzentrisch um die Ventilnadel angeordnet ist. Der Verlauf der Kanäle für die Zuführung des Kraftstoffes in die Drallkammer und die Abführung aus der Drallkammer kann auf verschiedene Art und Weise gelöst werden. Bei einer besonderes geeigneten Ausführung ist die Ventilnadelführung als Hülse ausgebildet und die Drallkammer ist am auslaßseitigen Ende der Hülse eingearbeitet. Die Zuführung des Kraftstoffes erfolgt über axiale Kanäle zwischen der Hülse und dem Düsenkörper sowie über in die Hülse eingearbeitete tangentiale oder schräg von oben nach unten verlaufende Kanäle, die in die Drallkammer münden. Im oberen Teil der Drallkammer ist um den Zapfen der Ventilnadel ein Ringspalt angeordnet, durch den der Kraftstoff aus der Drallkammer abströmen kann. Zum Öffnen und Verschließen der Abströmleitung beim Pumpe-Düse-System ist im oberen Teil der Hülse eine radiale Bohrung vorgesehen, deren Öffnung durch den Bewegungsablauf der Ventilnadel freigegeben oder verschlossen wird. Die vorgeschlagene Einspritzdüse zeichnet sich durch einen einfachen konstruktiven Aufbau aus und ist kostengünstig herstellbar.The injection nozzle proposed for carrying out the method has a swirl chamber whose outer diameter is larger than the height of the swirl chamber, where the ratio of outer diameter to height should preferably be greater than 2: 1. An advantageous flow pattern in the swirl chamber is such. B. guaranteed if the Swirl chamber height is no more than 10% greater than the largest diameter in of the sleeve incorporated feed channels. It is also essential that the removal of the fuel from the swirl chamber is arranged concentrically around the valve needle. The course of the channels for the supply of fuel into the swirl chamber and Removal from the swirl chamber can be solved in various ways. At A particularly suitable version is the valve needle guide as a sleeve formed and the swirl chamber is incorporated at the outlet end of the sleeve. The The fuel is supplied via axial channels between the sleeve and the Nozzle body as well as via tangential or inclined from above in the sleeve downward channels that open into the swirl chamber. In the upper part of the Swirl chamber is arranged around the pin of the valve needle, an annular gap through which the Fuel can flow out of the swirl chamber. To open and close the The discharge line in the pump-nozzle system is a radial one in the upper part of the sleeve Hole provided, the opening of which by the movement of the valve needle released or locked. The proposed injector stands out by a simple structural design and is inexpensive to manufacture.

Die Erfindung soll nachstehend an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail below using several exemplary embodiments become. Show in the accompanying drawing

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einspritzdüse eines Pumpe-Düse-System als Längsschnitt, Fig. 1 shows an injector according to the invention of a unit injector in longitudinal section,

Fig. 2 einen um 90° um die Längsachse gedrehten Schnitt der Einspritzdüse gemäß Fig. 1, Fig. 2 shows a 90 ° rotated section about the longitudinal axis of the injection nozzle according to FIG. 1,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß der Linie B-B in Fig. 2, Fig. 3 is a section along the line BB in Fig. 2,

Fig. 4 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit X in Fig. 1, Fig. 4 is an enlarged view of detail X in FIG. 1,

Fig. 5 einen Schnitt gemäß der Linie C-C in Fig. 4, Fig. 5 is a section along the line CC in Fig. 4,

Fig. 6 eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Einspritzdüse eines Pumpe-Düse-System als Längsschnitt, Fig. 6 shows a further embodiment of the injector according to the invention of a unit injector in longitudinal section,

Fig. 7 einen Schnitt gemäß der Linie D-D in Fig. 6, Fig. 7 is a section along the line DD in Fig. 6,

Fig. 8 den Kurvenverlauf der örtlichen Umfangsgeschwindigkeit in der Drallkammer in Abhängigkeit von der Zeit zwischen den Phasen Förderbeginn und Förderende der Einspritzdüse eines Pumpe-Düse-Systems, Fig. 8 shows the curve of the local peripheral speed in the swirl chamber in a function of time between the phases start of delivery and the delivery end of the injection nozzle of a pump-nozzle system,

Fig. 9 eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Einspritzdüse eines Pumpe-Düse-System mit einem schräg verlaufenden Zuführungs kanal, als Längsschnitt, Fig. Shows a further embodiment of the injector according to the invention of a unit injector with an inclined feed channel 9, as a longitudinal section,

Fig. 10 einen um 90° um die Längsachse gedrehten Schnitt der Einspritzdüse gemäß Fig. 9, Fig. 10 is a 90 rotated about the longitudinal axis of the injector-sectional ° according to Fig. 9,

Fig. 11 einen Schnitt gemäß der Linie F-F in Fig. 9, Fig. 11 is a section along the line FF in Fig. 9,

Fig. 12 eine erfindungsgemäße Einspritzdüse für ein Common-Rail-System als Längsschnitt, Fig. 12 is an injection nozzle according to the invention for a common rail system as a longitudinal section,

Fig. 13 einen Schnitt gemäß der Linie E-E in Fig. 12, Fig. 13 is a section along the line EE in Fig. 12,

Fig. 14 ein Funktionsschaltbild für den Steuerungsablauf einer Einspritzdüse gemäß Fig. 12 und Fig. 15,14 is a functional circuit diagram for the control sequence of an injection nozzle according to FIG. 12 and FIG. 15,

Fig. 15 eine weitere Ausführungsvariante einer Einspritzdüse für ein Common-Rail-System als Längsschnitt und Fig. 15 shows a further embodiment of an injector for a common rail system as a longitudinal section, and

Fig. 16 einen Schnitt gemäß der Linie G-G in Fig. 14. Fig. 16 is a section along the line GG in Fig. 14.

Die in der Zeichnung gezeigten Einspritzdüsen sind nur vereinfacht dargestellt. Alle weiteren nicht dargestellten Bauteile der Einspritzdüsen sind bekannter Stand der Technik.The injection nozzles shown in the drawing are only shown in simplified form. All other components of the injection nozzles, not shown, are known Technology.

In der Fig. 1 ist eine Einspritzdüse für ein Pumpe-Düse-System einer Kraftstoffeinspritz vorrichtung für einen Verbrennungsmotor gezeigt. Die Einspritzdüse besteht aus einem Düsenkörper 1, der eine durchgehende axiale Bohrung aufweist, in der eine Hülse 2 fest eingesetzt ist. An der auslaßseitigen Stirnfläche 7 des Düsenkörpers 1 befindet sich die kegelförmige Düsenaustrittsöffnung 3, die mittels der in der Hülse 2 und dem Düsen körper 1 angeordneten axial beweglichen Ventilnadel 6 verschließbar ist und in dem Ringbund 12 des Düsenkörpers 1 eingearbeitet ist (Fig. 4). Die Hülse 2 erstreckt sich von dem auslaßseitigen Ende des Düsenkörpers 1 bis zu dem im Düsenkörper 1 eingearbeiteten rotationssymmetrischen Druckraum 4. Dieser ist über einen Kanal 5 mit der Kraftstoffzuführung verbunden. In der im Düsenkörper 1 fest eingepreßten Hülse 2 sind in der Außenwand zwei einander gegenüberliegende Kanäle 8, 8' eingearbeitet, die die gleiche Querschnittsfläche aufweisen und sich über die gesamte Länge der Hülse 2 erstrecken. Am auslaßseitigen Ende besitzt die Hülse 2 einen inneren Bund 9 mit einer Bohrung für den Zapfen 10 der Ventilnadel 6 und eine sich daran anschließende rotationssymmetrische Drallkammer 11, die um den Zapfen 10 der Ventilnadel 6 gebildet ist (Fig. 4). Das auslaßseitige Ende der Hülse 2 liegt fest am Ringbund 12 des Düsen körpers 2 an. Die Drallkammer 11 ist übertangential verlaufende Zuführungskanäle 13, 13' (Fig. 5) mit den Kanälen 8, 8' für die Kraftstoffzuführung verbunden. Die Bohrung in dem Bund 9 der Hülse 2 ist geringfügig größer als der Außendurchmesser des in dieser Bohrung axialbeweglich geführten Zapfens 10 der Ventilnadel 6, so daß der dadurch gebildete Ringspalt 14 als Rückströmöffnung für den Kraftstoff dient, wenn die Düsen austrittsöffnung 3 durch die federbelastete Ventilnadel 6 mit dem endseitigen Dichtkegel 15 verschlossen ist. Die in der Hülse 2 axialbeweglich angeordnete Ventilnadel 6 und der Innendurchmesser der Hülse 2 sind so aufeinander abgestimmt, daß der durch den Ringspalt 14 abströmende Kraftstoff problemlos zu dem im Düsenkörper 2 einge arbeiteten Abströmkanal 16 gelangen kann (Fig. 2). Außer dem Zapfen 10 mit dem Dicht kegel 15 besteht die Ventilnadel 6 aus zwei Abschnitten 17, 18 unterschiedlicher Durch messer. Der obere Abschnitt 17 der Ventilnadel 6, der mit dem nicht näher dargestellten Druckbolzen in Wirkverbindung steht, weist einen größeren Außendurchmesser auf als der sich daran anschließende untere Abschnitt 18 (Fig. 1 und Fig. 2). Im geschlossenen Zustand der Düsenaustrittsöffnung 3 durch die Ventilnadel 6 ragt der obere Abschnitt 17 bis in den Druckraum 4 und bildet eine Druckschulter 19, an die sich dann der verjüngte Abschnitt 18 anschließt. Im oberen Teilstück dieses Abschnittes 18 ist eine Ringnut 20 eingearbeitet, die über eine radiale Bohrung 21 mit dem Abströmkanal 16 bei geschlossener Ventilnadel 6 in Verbindung steht. Bei geöffneter Ventilnadel 6 ist die radiale Bohrung 21 durch den paßgenauen Sitz der Ventilnadel 6 in diesem Bereich teilweise oder vollständig verschließbar. Oberhalb der radialen Bohrung 21 ist der Abschnitt 18 der Ventilnadel 6 paßgenau in der Hülse 2 geführt. Unterhalb der radialen Bohrung 21 ist zwischen dem Abschnitt 18 der Ventilnadel 6 und der Hülse 2 ein Ringraum 22 durch eine Vergrößerung des Innendurchmessers der Hülse 2 gebildet. Bei geschlossener Ventilnadel 6 gelangt der Kraftstoff in der Drallkammer 11 über den Ringspalt 14 in den Ringraum 22 und über die radiale Bohrung 21 in den Abströmkanal 16 (Fig. 2).In Fig. 1, an injection nozzle for a pump-nozzle system of a fuel injection device for an internal combustion engine is shown. The injection nozzle consists of a nozzle body 1 which has a continuous axial bore in which a sleeve 2 is firmly inserted. On the outlet-side end face 7 of the nozzle body 1 there is the conical nozzle outlet opening 3 , which can be closed by means of the axially movable valve needle 6 arranged in the sleeve 2 and the nozzle body 1 and is incorporated in the annular collar 12 of the nozzle body 1 ( FIG. 4). The sleeve 2 extends from the end of the nozzle body 1 on the outlet side to the rotationally symmetrical pressure chamber 4 incorporated in the nozzle body 1 . This is connected to the fuel supply via a channel 5 . In the sleeve 2 , which is firmly pressed into the nozzle body 1 , two mutually opposite channels 8 , 8 ′ are incorporated in the outer wall, which have the same cross-sectional area and extend over the entire length of the sleeve 2 . At the outlet end, the sleeve 2 has an inner collar 9 with a bore for the pin 10 of the valve needle 6 and an adjoining rotationally symmetrical swirl chamber 11 , which is formed around the pin 10 of the valve needle 6 ( Fig. 4). The outlet end of the sleeve 2 is fixed to the collar 12 of the nozzle body 2 . The swirl chamber 11 is connected to supply channels 13 , 13 '( FIG. 5) extending over tangential to the channels 8 , 8 ' for the fuel supply. The bore in the collar 9 of the sleeve 2 is slightly larger than the outer diameter of the pin 10 of the valve needle 6 , which is axially movably guided in this bore, so that the annular gap 14 thereby formed serves as a return flow opening for the fuel when the nozzle outlet opening 3 through the spring-loaded valve needle 6 is closed with the end sealing cone 15 . The valve needle 6 , which is arranged in the sleeve 2 so as to be axially movable, and the inner diameter of the sleeve 2 are matched to one another in such a way that the fuel flowing out through the annular gap 14 can easily reach the outflow channel 16 worked in the nozzle body 2 ( FIG. 2). In addition to the pin 10 with the sealing cone 15 , the valve needle 6 consists of two sections 17 , 18 of different diameters. The upper portion 17 of the valve needle 6 communicating with the non-illustrated pressure pin in operative connection, has a larger outer diameter than the adjoining lower portion 18 (Fig. 1 and Fig. 2). In the closed state of the nozzle outlet opening 3 through the valve needle 6 , the upper section 17 extends into the pressure chamber 4 and forms a pressure shoulder 19 , to which the tapered section 18 then adjoins. In the upper section of this section 18 , an annular groove 20 is incorporated, which is connected via a radial bore 21 to the outflow channel 16 when the valve needle 6 is closed. When the valve needle 6 is open, the radial bore 21 can be partially or completely closed in this area due to the precisely fitting seat of the valve needle 6 . Above the radial bore 21 , the section 18 of the valve needle 6 is guided in the sleeve 2 with a precise fit. Below the radial bore 21 , an annular space 22 is formed between the section 18 of the valve needle 6 and the sleeve 2 by increasing the inside diameter of the sleeve 2 . When the valve needle 6 is closed, the fuel in the swirl chamber 11 passes through the annular gap 14 into the annular space 22 and via the radial bore 21 into the outflow channel 16 ( FIG. 2).

Die Kraftstoffzuführung erfolgt über den Kanal 5 und den Druckraum 4 in die beiden Kanäle 8 und 8' und von diesen aus über die tangentialen Zuführungskanäle 13 und 13' in die Drallkammer 11 (Fig. 1, Fig. 4 und Fig. 5). Beim Eintritt des Kraftstoffes in die Drallkammer bildet sich in dieser eine zur Achse der Ventilnadel gerichtete Drall strömung aus. Da die federbelastete Ventilnadel 6 die Düsenaustrittsöffnung 3 geschlossen hält, strömt der in der Drallkammer 11 rotierende Kraftstoff in den Abström kanal zurück, wie vorstehend bereits erläutert. Durch die Kraftstoffpumpe wird der Förderstrom größer und damit erhöht sich der Druck des im Druckraum 4 befindlichen Kraftstoffes. Der erhöhte Druck wirkt auf die Druckschulter 19 der Ventilnadel 6 und überwindet die Federkraft der Ventilnadel 6, wodurch sich die Ventilnadel 6 abhebt und die Düsenaustrittsöffnung 3 freigibt. Durch das Abheben der Ventilnadel 6 wird durch die Ventilnadel 6 die Bohrung 21 in der Hülse 2 verschlossen.The fuel is supplied via the channel 5 and the pressure chamber 4 in the two ducts 8 and 8 'and of these over the tangential feed conduits 13 and 13' into the swirl chamber 11 (Fig. 1, Fig. 4 and Fig. 5). When the fuel enters the swirl chamber, a swirl flow directed towards the axis of the valve needle is formed in the swirl chamber. Since the spring-loaded valve needle 6 keeps the nozzle outlet opening 3 closed, the fuel rotating in the swirl chamber 11 flows back into the outflow channel, as already explained above. The fuel flow increases the flow rate and thus increases the pressure of the fuel in the pressure chamber 4 . The increased pressure acts on the pressure shoulder 19 of the valve needle 6 and overcomes the spring force of the valve needle 6 , as a result of which the valve needle 6 lifts off and opens the nozzle outlet opening 3 . By lifting the valve needle 6 , the bore 21 in the sleeve 2 is closed by the valve needle 6 .

Der Kraftstoff kann nun nicht mehr aus der Drallkammer in den Abströmkanal gelangen, sondern er tritt durch die Düsenaustrittsöffnung 3 in den Brennraum des Verbrennungs motors und wird dabei zerstäubt. Senkt sich der Druck im Druckraum 4 wieder ab, so wird durch die Federkraft die Ventilnadel 6 mit dem Dichtkegel 15 in die Düsen austrittsöffnung 3 gedrückt und diese verschlossen. Dabei wird die radiale Bohrung 21 in der Hülse 2 wieder freigegeben und der Kraftstoff kann während der Förderung durch die Pumpe wieder aus der Drallkammer 11 durch den Ringspalt 14 und den Ringraum 22, die Bohrung 21 und den Abströmkanal 16 abströmen. The fuel can now no longer get from the swirl chamber into the outflow channel, but it passes through the nozzle outlet opening 3 into the combustion chamber of the internal combustion engine and is atomized in the process. The pressure in the pressure chamber 4 is lowered again, the valve needle 6 with the sealing cone 15 is outlet opening in the nozzle 3 is pressed and these are closed by the spring force. The radial bore 21 in the sleeve 2 is released again and the fuel can flow out of the swirl chamber 11 through the annular gap 14 and the annular space 22 , the bore 21 and the outflow channel 16 again during the delivery by the pump.

Der zeitliche Verlauf der einzelnen Phasen zwischen Förderbeginn und Förderende der Pumpe ist in Fig. 8 dargestellt.The time course of the individual phases between the start of delivery and the end of delivery of the pump is shown in FIG. 8.

Die Umfangsgeschwindigkeit des Kraftstoffes in der Drallkammer steigt mit dem Förder beginn stetig an, ohne daß es zur Zerstäubung kommt. Mit dem Abheben der Ventilnadel bleibt die Umfangsgeschwindigkeit gleich. Es herrscht die für die Zerstäubung günstige Umfangsgeschwindigkeit also beim Öffnen der Ventilnadel bereits vor. Die Förderung des Kraftstoffes wird beim Absenken des Druckes wieder verringert. Dabei ist die Ventilnadel bereits wieder geschlossen, so daß bei zu geringem Druck die Förderung des Kraftstoffes über den Abströmkanal erfolgt.The peripheral speed of the fuel in the swirl chamber increases with the delivery starts steadily without atomization. With the lifting of the valve needle the peripheral speed remains the same. The atomization is favorable So peripheral speed before opening the valve needle. The promotion of the fuel is reduced again when the pressure is reduced. Here is the Valve needle already closed again, so that the delivery at too low pressure of the fuel takes place via the outflow channel.

Um den Druckanstieg des Kraftstoffes und damit den Anstieg der Umfangsgeschwindig keit in der Drallkammer 11 zu begrenzen, kann der Druckraum 4 mit zusätzlichen Abströmkanälen verbunden werden. Der Düsenkörper 1 wird in an sich bekannter Weise mittels einer Überwurfmutter 23 an dem nicht näher dargestellten Halterkörper der Kraft stoffeinspritzvorrichtung befestigt.In order to limit the increase in pressure of the fuel and thus the increase in the peripheral speed in the swirl chamber 11 , the pressure chamber 4 can be connected to additional outflow channels. The nozzle body 1 is fixed in a conventional manner by means of a union nut 23 to the holder body of the fuel injection device, not shown.

Eine andere Ausgestaltungsvariante zur Abführung des Kraftstoffes aus der Drallkammer 11 im Bereich des Abschnittes 18 der Ventilnadel 6 und der Hülse 2 ist in den Fig. 6 und 7 gezeigt.Another embodiment variant for discharging the fuel from the swirl chamber 11 in the region of the section 18 of the valve needle 6 and the sleeve 2 is shown in FIGS . 6 and 7.

Der gezeigte Abschnitt 18 der Ventilnadel 6 liegt paßgenau an der Innenfläche der Hülse 2 an und in der Wand der Hülse 2 sind in axialer Richtung vier nutenförmige Kanäle 24 eingearbeitet, über die der Kraftstoff in die obere Ringnut 20 und von da aus über die radiale Bohrung 21 in den Abströmkanal 16 gelangt. Im Vergleich zu der in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführung sind an Stelle des dort beschriebenen Ringraumes 22 vier nutenförmige Kanäle 24 angeordnet, wobei jeweils zwei Kanäle 24 einander gegenüber liegen. Ansonsten ist die in den Fig. 6 und 7 gezeigte Ausführung analog ausgebildet wie die in den Fig. 1 bis 5 dargestellte Ausführungsvariante. In den Fig. 9 bis 11 ist eine weitere Ausführungsvariante dargestellt, bei der im Unterschied zu den Ausführungsvarianten gemäß den Fig. 1 bis 5 die in den Drallraum 11 einmündenden Zuführungskanäle 13a und 13b nicht als tangentialer Kanal ausgebildet sind, sondern als schräg von oben nach unten verlaufender Kanal. Die Kanäle 13a und 13b beginnen oberhalb der Drallkammer 11 durch die in der Hülse 2 eingebrachten Bohrungen und verlaufen schräg nach unten bis in die Drallkammer 11. Der Kraftstoff strömt ausgehend von den vertikalen Kanälen 8, 8' über die schräg verlaufenden Kanäle 13a und 13b in die Drallkammer 11, wobei der Verlauf dieser Kanäle so ausgebildet ist, daß noch die erforderliche Rotation des Kraftstoffes in der Drallkammer bewirkt wird.The section 18 of the valve needle 6 shown lies snugly against the inner surface of the sleeve 2 and in the wall of the sleeve 2 four groove-shaped channels 24 are incorporated in the axial direction, via which the fuel into the upper annular groove 20 and from there via the radial bore 21 reaches the outflow channel 16 . In comparison to the embodiment shown in FIGS . 1 to 5, four groove-shaped channels 24 are arranged in place of the annular space 22 described there, two channels 24 each lying opposite one another. Otherwise, the embodiment shown in FIGS. 6 and 7 is designed analogously to the embodiment variant shown in FIGS. 1 to 5. FIGS. 9 to 11 show a further embodiment variant, in which, in contrast to the embodiment variants according to FIGS . 1 to 5, the feed channels 13 a and 13 b opening into the swirl chamber 11 are not designed as a tangential channel, but rather as oblique from top down channel. The channels 13 a and 13 b begin above the swirl chamber 11 through the holes made in the sleeve 2 and run obliquely downwards into the swirl chamber 11 . The fuel flows from the vertical channels 8 , 8 'via the inclined channels 13 a and 13 b into the swirl chamber 11 , the course of these channels being designed such that the required rotation of the fuel is still effected in the swirl chamber.

In den Fig. 12 bis 14 ist eine weitere Ausführung einer erfindungsgemäßen Einspritz düse für ein Common-Rail-System dargestellt. Beim Common-Rail-System wird der Kraftstoff über eine als Druckspeicher wirkende Versorgungsleitung unter Hochdruck einer oder mehreren elektromagnetisch gesteuerter Einspritzdüsen zugeführt. Da in dem Gesamtsystem stets der maximale Druck an liegt, sind die Tröpfchengröße und die Strahleigenschaften drehzahlunabhängig. Der auslaßseitige Aufbau der Düse gemäß den Fig. 12 und 13 ist analog wie bereits in den Fig. 1 bis 5 gezeigt.In Figs. 12 to 14 is another embodiment of an injection nozzle according to the invention for a common rail system shown. In the common rail system, the fuel is supplied to one or more electromagnetically controlled injection nozzles under high pressure via a supply line acting as a pressure accumulator. Since the maximum pressure is always present in the overall system, the droplet size and the jet properties are independent of the speed. The structure of the nozzle on the outlet side according to FIGS . 12 and 13 is analogous to that already shown in FIGS. 1 to 5.

Der wesentliche Unterschied im Vergleich zu der in den Fig. 1 bis 5 gezeigten Ausführung besteht darin, daß kein Druckraum vorgesehen ist und die Ventilnadel 6 oberhalb der radialen Bohrung (Pos. 22 in Fig. 2) den gleichen Außendurchmesser aufweist wie unterhalb dieser Bohrung, da infolge des fehlenden Druckraumes eine Druckschulter nicht mehr erforderlich ist.The main difference compared to the embodiment shown in FIGS . 1 to 5 is that no pressure chamber is provided and the valve needle 6 above the radial bore (item 22 in FIG. 2) has the same outer diameter as below this bore, since a pressure shoulder is no longer required due to the lack of pressure space.

Die Kraftstoffzuführung erfolgt über zwei getrennte Kanäle 5' und 5'' im Düsenkörper 1, die in die entsprechenden axialen Kanäle 8, 8', die am Außenumfang in der Hülse 2 eingearbeitet sind. Der Kraftstoff fließt durch diese Kanäle und wird über die tangential verlaufenden Zuführungskanäle 13 und 13' in die Drallkammer 11 geleitet. Die entsprechende Steuerung der Ventilnadel 6 wird in an sich bekannter Weise durch ein piezoelektrisches System bewirkt.The fuel is supplied via two separate channels 5 'and 5 ''in the nozzle body 1 , which are in the corresponding axial channels 8 , 8 ', which are incorporated in the sleeve 2 on the outer circumference. The fuel flows through these channels and is fed into the swirl chamber 11 via the tangential feed channels 13 and 13 '. The corresponding control of the valve needle 6 is effected in a manner known per se by a piezoelectric system.

Das Verfahrensprinzip im Zusammenwirkung mit einer kraftstoffdruckunabhängigen Steuerung wird an Hand des in Fig. 14 dargestellten Funktionsschaltbildes erläutert. Beim Common-Rail-System wird von einem Kraftstoffbehälter 25 durch eine in dem Leitungssystem eingebaute Hochdruckpumpe 26 Kraftstoff über eine als Druckspeicher 27 wirkende Versorgungsleitung der bzw. den Einspritzdüsen 28 zugeführt. In die Versorgungsleitung 30 ist ein Ventil 29 eingebunden, durch das der Kraftstofffluß zeitgesteuert zur Düse freigegeben wird. In die Versorgungsleitung 30 ist nach dem Ventil 29 eine Abzweigleitung 31 eingebunden, in der ein weiteres Steuerventil 32, z. B. eine an sich bekannte Drosseleinrichtung, eingebaut ist. Die beiden Leitungen 30 und 31 sind mit den Kraftstoffleitungen 5, und 5'' der Einspritzdüse 28 verbunden. Der Kraftstoff strömt, wie bereits ausführlich erläutert, in die Drallkammer 11 der Düse und bei geschlossener Düsenaustrittsöffnung wieder über den Abströmkanal und der daran angeschlossenen Rückströmleitung 33 in den Kraftstoffbehälter 25 zurück. Zeitgleich mit der Freigabe der Düsenaustrittsöffnung durch Abheben der Ventilnadel, wird das in der Rückströmleitung 33 eingebaute Ventil 34 geschlossen. Wie bereits erläutert, rotiert der Kraftstoff in der Drallkammer bevor er durch Freigabe der Düsenaustrittsöffnung in den Brennraum des Verbrennungsmotors gelangt und dabei zerstäubt wird. Durch das in die Abzweigleitung 31 eingebaute Steuerventil 32 kann zusätzlich Einfluß auf die zerstäubte Kraftstoffmenge genommen werden. Je nach den Anforderungen (z. B. in Abhängigkeit von der Motordrehzahl) kann das Steuerventil in verschiedene Stellungen gebracht werden und dadurch die Kraftstoffdurchflußmenge beeinflußt werden. Ein Grenzfall besteht darin, daß bei geschlossenem Steuerventil 32 die Kraftstoffmenge nur durch ein Kanal- bzw. Leitungssystem 30, 5'' und 8' in die Drallkammer 11 gelangt. Der andere Grenzfall, das Steuerventil 32 ist vollständig geöffnet, ermöglicht die Zuführung einer wesentlich größeren Kraftstoffmenge in die Drallkammer. Somit kann mittels dieses Steuerventils die in die Drallkammer einzuleitende Kraftstoffmenge bei gleichem Vordruck variiert werden.The principle of the method in interaction with a fuel pressure-independent control is explained on the basis of the functional circuit diagram shown in FIG. 14. In the common rail system, fuel is supplied from a fuel tank 25 by a high-pressure pump 26 installed in the line system via a supply line acting as a pressure accumulator 27 to the injection nozzle (s) 28 . A valve 29 is integrated into the supply line 30 , through which the fuel flow is released to the nozzle in a time-controlled manner. In the supply line 30 , a branch line 31 is integrated after the valve 29 , in which a further control valve 32 , for. B. a known throttle device is installed. The two lines 30 and 31 are connected to the fuel lines 5 , and 5 ″ of the injection nozzle 28 . As already explained in detail, the fuel flows back into the swirl chamber 11 of the nozzle and, when the nozzle outlet opening is closed, back into the fuel tank 25 via the outflow channel and the return flow line 33 connected to it. Simultaneously with the release of the nozzle outlet opening by lifting the valve needle, the valve 34 installed in the return flow line 33 is closed. As already explained, the fuel rotates in the swirl chamber before it reaches the combustion chamber of the internal combustion engine and is atomized in the process by opening the nozzle outlet opening. The control valve 32 installed in the branch line 31 can also have an influence on the atomized fuel quantity. Depending on the requirements (e.g. depending on the engine speed), the control valve can be moved to different positions and the fuel flow rate can be influenced. A limit case is that when the control valve 32 is closed, the fuel quantity only enters the swirl chamber 11 through a channel or line system 30 , 5 ″ and 8 ′. The other limit, the control valve 32 is fully open, allows a much larger amount of fuel to be fed into the swirl chamber. Thus, by means of this control valve, the amount of fuel to be introduced into the swirl chamber can be varied at the same admission pressure.

In den Fig. 15 und 16 ist eine weitere Ausführung einer Einspritzdüse für das Common-Rail-System gezeigt, die sich von der in den Fig. 12 und 13 dargestellten Ausführung lediglich dadurch unterscheidet, daß die Rückströmung für den Kraftstoff innerhalb der Düse anders ausgebildet ist.Shown in FIGS. 15 and 16 is another embodiment of an injection nozzle for the common rail system, which only differs from that shown in FIGS. Embodiments 12 and 13 in that the return flow of the fuel within the nozzle designed differently is.

Die Hülse 2 weist an ihrer Innenseite eine glatte Fläche auf. Die erforderlichen axialen Kanäle zur Rückführung des Kraftstoffes von der Drallkammer 11 bis zu der Bohrung 21' in der Hülse 2 sind ausschließlich in der Ventilnadel 6 eingearbeitet. Im oberen Teilstück, ausgehend von der radialen Bohrung 21', hat die Ventilnadel 6 einen am Außenumfang abgedrehten Bereich 36, durch den zwischen der Innenseite der Hülse 2 und der Ventilnadel 6 eine Ringkammer gebildet ist. Diese erstreckt sich nur über einen bestimmten Teilbereich der Ventilnadel 6. Die weitere axiale Verbindung zur Drallkammer 11 erfolgt über im Anschluß an den abgedrehten Bereich 36 eingearbeitete axiale Nuten 37 in der Ventilnadel 6. Der Bereich der Nuten 37 sollte in seiner Länge so bemessen sein, daß noch eine ausreichende Führung der Ventilnadel 6 in der Hülse 2 gewährleistet ist. Die Ringkammer 36 im oberen Teilstück der Ventilnadel 6 geht direkt in die Nuten 37 im unteren Teilstück über. Der Kraftstoff gelangt dann ausgehend von der Drallkammer 11 durch den Ringspalt 14 über die Nuten 37 in die Ringkammer 36 und über die Bohrung 21' in der Hülse 2 in den Abströmkanal 16. Der Vorteil dieser Lösung besteht in einem sehr geringen Fertigungsaufwand für die Hülse und die Ventilnadel.The sleeve 2 has a smooth surface on its inside. The necessary axial channels for returning the fuel from the swirl chamber 11 to the bore 21 'in the sleeve 2 are incorporated exclusively in the valve needle 6 . In the upper section, starting from the radial bore 21 ', the valve needle 6 has a region 36 which is turned on the outer circumference and through which an annular chamber is formed between the inside of the sleeve 2 and the valve needle 6 . This extends only over a certain partial area of the valve needle 6 . The further axial connection to the swirl chamber 11 takes place via axial grooves 37 incorporated in the valve needle 6 following the turned-off area 36 . The area of the grooves 37 should be dimensioned in length so that adequate guidance of the valve needle 6 in the sleeve 2 is still ensured. The annular chamber 36 in the upper section of the valve needle 6 merges directly into the grooves 37 in the lower section. The fuel then passes from the swirl chamber 11 through the annular gap 14 via the grooves 37 into the annular chamber 36 and via the bore 21 'in the sleeve 2 into the outflow channel 16 . The advantage of this solution is a very low manufacturing effort for the sleeve and the valve needle.

Claims

1. Verfahren zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum einer Brennkraft maschine über eine Dralleinspritzdüse mit axialbeweglicher Ventilnadel, wobei der unter Druck stehende zugeführte Kraftstoff in einer unmittelbar vor der Austrittsdüse angeordneten ringförmigen Drallkammer in Rotation um die Ventilnadel versetzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff an der Stelle des größten Radius der Drallkammer in diese eingeleitet wird, während der zeitlichen Phase der geschlossenen Düsenaustrittsöffnung dem Kraftstoffstrom zusätzlich zu der Umfangsgeschwindigkeitskomponente noch eine radiale, zur Achse der Drallkammer gerichtete Geschwindigkeitskomponente aufgeprägt wird, der Kraftstoffstrom an der Stelle des kleinsten Radius der Drallkammer aus dieser konzentrisch zur Ventilnadel abgeführt wird und während der Einspritzphase die Abführung des Kraftstoffes aus der Drallkammer gedrosselt oder vollständig unterbrochen wird.1. A method for injecting fuel into the combustion chamber of an internal combustion engine via a swirl injection nozzle with an axially movable valve needle, the pressurized supplied fuel being set in rotation around the valve needle in an annular swirl chamber arranged directly in front of the outlet nozzle, characterized in that the fuel is introduced into the swirl chamber at the location of the largest radius, while during the time phase of the closed nozzle outlet opening, a radial speed component directed towards the axis of the swirl chamber is additionally imparted to the fuel flow in addition to the circumferential speed component, the fuel flow at the location of the smallest radius of the swirl chamber this is discharged concentrically to the valve needle and the removal of the fuel from the swirl chamber is throttled or completely interrupted during the injection phase.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einstellung eines definierten Vordruckes des Kraftstoffes, der zugeführten und abgeführten Kraftstoff menge pro Zeiteinheit und bei geschlossener Düsenaustrittsöffnung der in der Drall kammer rotierende Kraftstoff so beeinflußt wird, daß dieser vor dem Verlassen der Drallkammer mindestens einmal vollständig um die Ventilnadel rotiert ist.2. The method according to claim 1, characterized in that by setting a Defined pre-pressure of the fuel, the supplied and discharged fuel quantity per unit of time and with the nozzle outlet opening closed in the swirl Chamber rotating fuel is influenced so that this before leaving the Swirl chamber is completely rotated around the valve needle at least once.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kraftstoff durch mehrere Eintrittsöffnungen in die Drallkammer eingeleitet wird.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the Fuel is introduced into the swirl chamber through several inlet openings.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Eintritts öffnungen der Drallkammer in ihrer Querschnittsfläche identisch ausgebildet werden.4. The method according to claim 3, characterized in that the individual entry openings of the swirl chamber are identical in their cross-sectional area.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Eintritts öffnungen in der Drallkammer in ihrer Querschnittsfläche unterschiedlich ausgebildet werden.5. The method according to claim 3, characterized in that the individual entry openings in the swirl chamber differ in their cross-sectional area be formed.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die einzelnen Eintrittsöffnungen gleichgroße Kraftstoffteilmengen in die Drallkammer eingeleitet werden. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that by the individual inlet openings of equal amounts of fuel into the swirl chamber be initiated.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die einzelnen Eintrittsöffnungen unterschiedliche Kraftstoffteilmengen in die Drallkammer eingeleitet werden.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that by the different inlet fuel quantities into the individual inlet openings Swirl chamber to be initiated.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung der einzelnen Kraftstoffteilmengen zeitlich unterschiedlich gesteuert wird.8. The method according to any one of claims 6 or 7, characterized in that the Delivery of the individual fuel sub-quantities is controlled at different times.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Teilstrom mengen separat gesteuert werden.9. The method according to claim 8, characterized in that the individual partial stream quantities can be controlled separately.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kraftstoffmengen tangential in die Drallkammer eingeleitet werden.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the individual amounts of fuel are introduced tangentially into the swirl chamber.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Kraftstoffmengen schräg von oben nach unten verlaufend in die Drall kammer eingeleitet werden.11. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the individual amounts of fuel running diagonally from top to bottom in the swirl chamber.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Öffnen, Drosseln und Schließen der Austrittsöffnung zur Abführung des Kraftstoffes aus der Drallkammer durch die Ventilnadelbewegung gesteuert wird.12. The method according to any one of claims 1 to 11, characterized in that the Opening, throttling and closing the outlet opening to discharge the fuel is controlled from the swirl chamber by the valve needle movement.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegung der Ventilnadel zum Öffnen und Schließen der Düsenaustrittsöffnung stufenweise gesteuert wird.13. The method according to any one of claims 1 to 12, characterized in that the Movement of the valve needle to open and close the nozzle outlet opening is controlled in stages.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß beim Common-Rail-System die Abführung des Kraftstoffes aus der Drallkammer durch ein in der Rücklaufleitung eingebautes Ventil gesteuert wird.14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized in that the Common rail system for removing fuel from the swirl chamber through a valve installed in the return line is controlled.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abführung des Kraft stoffes aus der Drallkammer phasenweise in unterschiedliche Rückstromteilmengen unterteilt wird.15. The method according to claim 14, characterized in that the dissipation of the force material from the swirl chamber in phases in different partial reflux quantities is divided.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Teilstrommengen des zugeführten Kraftstoffes und/oder des aus der Drallkammer abgeführten Kraftstoffes als Stellgröße zur Steuerung verschiedener Zielgrößen benutzt werden.16. The method according to any one of claims 1 to 15, characterized in that the respective partial flows of the supplied fuel and / or from the Swirl chamber removed fuel as a manipulated variable for controlling various Target values are used.

17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß als Zielgröße die Abgas qualität bestimmt wird.17. The method according to claim 16, characterized in that the exhaust gas as the target variable quality is determined.

18. Einspritzdüse zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 17, bestehend aus einem Düsenkörper mit einer Düsenaustrittsöffnung und einer Führung für eine axialbewegliche Ventilnadel sowie mindestens einem Kanal für die Zuführung des Kraftstoffes in eine unmittelbar vor der Düsenaustrittsöffnung um die Ventilnadel angeordnete ringförmige Drallkammer und mindestens einem Kanal zur Abführung des Kraftstoffes aus der Drallkammer, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Drallkammer (11) größer ist als die Höhe der Drallkammer (11) und der Kanal (14) für die Abführung des Kraftstoffes aus der Drallkammer (11) konzentrisch um die Ventilnadel (6, 10) angeordnet ist.18. Injection nozzle for performing the method according to one of claims 1 to 17, consisting of a nozzle body with a nozzle outlet opening and a guide for an axially movable valve needle and at least one channel for supplying the fuel in an annular swirl chamber arranged immediately in front of the nozzle outlet opening around the valve needle and at least one channel for removing the fuel from the swirl chamber, characterized in that the outer diameter of the swirl chamber ( 11 ) is larger than the height of the swirl chamber ( 11 ) and the channel ( 14 ) for removing the fuel from the swirl chamber ( 11 ) is arranged concentrically around the valve needle ( 6 , 10 ).

19. Einspritzdüse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß zur Zuführung des Kraftstoffes mehrere jeweils getrennt absperrbare Zuführungskanäle (8, 8', 13, 13', 13a, 13b, 30, 31) angeordnet sind.19. Injection nozzle according to claim 18, characterized in that a plurality of separately lockable supply channels ( 8 , 8 ', 13 , 13 ', 13 a, 13 b, 30 , 31 ) are arranged for supplying the fuel.

20. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Ventilnadel (6) der Weg zur Abführung des Kraftstoffes aus der Drallkammer (11) absperrbar ist.20. Injection nozzle according to one of claims 18 or 19, characterized in that the path for discharging the fuel from the swirl chamber ( 11 ) can be blocked by the valve needle ( 6 ).

21. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung für die Ventilnadel (6) als Hülse (2) ausgebildet ist und die Drallkammer (11) am auslaßseitigen Ende der Hülse (2) in der Hülse (2) eingearbeitet und nach oben durch einen Bund (9) der Hülse (2) und nach unten durch einen Ringbund (12) des Düsenkörpers (2) begrenzt ist, in dem sich die Düsenaustrittsöffnung (3) befindet, und in dem Bund (9) eine Bohrung zur Aufnahme des Zapfens (10) der Ventilnadel (6) angeordnet ist, wobei zwischen dem Zapfen (10) der Ventilnadel (6) und der benachbarten Wand des Bundes (9) ein Ringspalt (14) zur Abführung des Kraftstoffes aus der Drallkammer (11) angeordnet ist. 21. Injection nozzle according to one of claims 18 to 20, characterized in that the guide for the valve needle ( 6 ) is designed as a sleeve ( 2 ) and the swirl chamber ( 11 ) at the outlet end of the sleeve ( 2 ) in the sleeve ( 2 ) incorporated and bounded at the top by a collar ( 9 ) of the sleeve ( 2 ) and at the bottom by an annular collar ( 12 ) of the nozzle body ( 2 ), in which the nozzle outlet opening ( 3 ) is located, and in the collar ( 9 ) A bore for receiving the pin ( 10 ) of the valve needle ( 6 ) is arranged, an annular gap ( 14 ) for removing the fuel from the swirl chamber () between the pin ( 10 ) of the valve needle ( 6 ) and the adjacent wall of the collar ( 9 ). 11 ) is arranged.

22. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (14) für die Abführung des Kraftstoffes mit einem zwischen der Hülse (2) und der Ventilnadel (6) angeordneten Ringraum (22) verbunden ist.22. Injection nozzle according to one of claims 18 to 21, characterized in that the channel ( 14 ) for the discharge of the fuel is connected to an annular space ( 22 ) arranged between the sleeve ( 2 ) and the valve needle ( 6 ).

23. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (14) für die Abführung des Kraftstoffes über nutenförmige Kanäle (37), die zwischen der Hülse (2) und der Ventilnadel (6) angeordnet sind, mit einer Ringkammer (36) verbunden ist, die sich zwischen der Hülse (2) und der Ventilnadel (6) oberhalb der nutenförmigen Kanäle (37) befindet.23. Injection nozzle according to one of claims 18 to 21, characterized in that the channel ( 14 ) for the discharge of the fuel via groove-shaped channels ( 37 ) which are arranged between the sleeve ( 2 ) and the valve needle ( 6 ) with a Annular chamber ( 36 ) is connected, which is located between the sleeve ( 2 ) and the valve needle ( 6 ) above the groove-shaped channels ( 37 ).

24. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 18 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (14) für die Abführung des Kraftstoffes mit nutenförmigen Kanälen (24), die zwischen der Hülse (2) und der Ventilnadel (6) angeordnet sind, verbunden ist.24. Injection nozzle according to one of claims 18 to 21, characterized in that the channel ( 14 ) for the discharge of the fuel is connected to groove-shaped channels ( 24 ) which are arranged between the sleeve ( 2 ) and the valve needle ( 6 ) .

25. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 18 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß am oberen Ende der Hülse (2) eine radiale Bohrung (21, 21') angeordnet ist, die mit einem im Düsenkörper (19 angeordneten Abströmkanal (16) verbunden ist.25. Injection nozzle according to one of claims 18 to 24, characterized in that a radial bore ( 21 , 21 ') is arranged at the upper end of the sleeve ( 2 ), which is connected to an outflow channel ( 16 ) arranged in the nozzle body (19).

26. Einspritzdüse nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Bohrung (21) mittels der Ventilnadel (6) verschließbar ist.26. Injection nozzle according to claim 25, characterized in that the radial bore ( 21 ) can be closed by means of the valve needle ( 6 ).

27. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 18 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Düsenkörper (1) und der Hülse (2) axiale Kanäle (8, 8') für die Zuführung des Kraftstoffes angeordnet sind, die mit in der Hülse (2) eingearbeiteten tangentialen Kanälen (13, 13') oder schräg von oben nach unten verlaufenden Kanälen (13a, 13b) verbunden sind, die in die Drallkammer (11) münden.27. Injection nozzle according to one of claims 18 to 26, characterized in that between the nozzle body ( 1 ) and the sleeve ( 2 ) axial channels ( 8 , 8 ') are arranged for the supply of fuel, which in the sleeve ( 2nd ) machined tangential channels ( 13 , 13 ') or diagonally from top to bottom channels ( 13 a, 13 b) are connected, which open into the swirl chamber ( 11 ).

28. Einspritzdüse nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (13, 13', 13a, 13b) in der Hülse (2) unterschiedliche Querschnitte aufweisen.28. Injection nozzle according to claim 27, characterized in that the channels ( 13 , 13 ', 13 a, 13 b) in the sleeve ( 2 ) have different cross sections.

29. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 18 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Drallkammer (11) nicht mehr als 10% größer ist als der größte Durchmesser der in der Hülse (2) eingearbeiteten Zuführungskanäle (13, 13', 13a, 13b). 29. The injector according to any one of claims 18 to 28, characterized in that the height of the swirl chamber is not more than 10% greater (11) than the largest diameter of the incorporated in the sleeve (2) feed conduits (13, 13 ', 13 a , 13 b).

30. Einspritzdüse nach einem der Ansprüche 8 bis 29 , dadurch gekennzeichnet, daß diese in ein Common-Rail-System eingebunden ist, wobei in der als Druckspeicher wirkenden Versorgungsleitung (30) ein Ventil (29) zur zeitgesteuerten Freigabe der Kraftstoffzuführung angeordnet ist und nach diesem Ventil (29) in der Versorgungs leitung (30) eine Abzweigleitung (3'1) eingebunden ist, in der ein weiteres Steuerventil (32) angeordnet ist, und die beiden Leitungen (30, 31) mit den Kraftstoffzufuhr leitungen (5, 5'') der Einspritzdüse (28) verbunden sind.30. Injection nozzle according to one of claims 8 to 29, characterized in that it is integrated in a common rail system, a valve ( 29 ) for time-controlled release of the fuel supply being arranged in the supply line ( 30 ) acting as a pressure accumulator and after this valve ( 29 ) in the supply line ( 30 ) a branch line (3'1) is integrated, in which a further control valve ( 32 ) is arranged, and the two lines ( 30 , 31 ) with the fuel supply lines ( 5 , 5th '') of the injection nozzle ( 28 ) are connected.