DE19854828A1

DE19854828A1 - Fuel injection nozzle for self-igniting internal combustion engines

Info

Publication number: DE19854828A1
Application number: DE1998154828
Authority: DE
Inventors: Detlev Potz; Bernd Dittus; Stefan Haug
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1998-11-27
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 2000-05-31
Also published as: WO2000032928A1

Abstract

A fuel injector for self-igniting internal combustion engines comprising an injector body (10), wherein a valve seat surface (14) is embodied on the injection side of a drill hole (12), and a valve needle (30) that opens counter to the effect of a closing force in a direction opposite to that of the fuel flowing from one or several injection holes (20). The valve needle is moveably guided in the inlet area of the drill hole (12), facing away from the end of the injection side, and has a closing surface (31) on the side opposite the valve seat surface (14). Said surface cooperates with the surface of the valve seat (14). The invention is characterized in that the cross-section of the injection hole widens outwards in the direction of the combustion chamber of the internal combustion engine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Die Erfindung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse für selbstzündende Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Anspruchs 1.The invention relates to a fuel injector for Self-igniting internal combustion engines of the genus Claim 1.

Derartige Kraftstoffeinspritzdüsen sind beispielsweise aus der DE 43 03 813 C1 sowie aus der Buch- Veröffentlichung: Bosch Kraftfahrtechnisches Taschen buch, 22. Auflage, 1995 bekannt.Such fuel injectors are, for example from DE 43 03 813 C1 and from the book Publication: Bosch Automotive Bags book, 22nd edition, known in 1995.

In vielen Brennkraftmaschinen, insbesondere bei Brenn kraftmaschinen von Nutzkraftfahrzeugen, beruht der Zer stäubungsmechanismus des eingespritzten Kraftstoffs nicht auf einem Impulsaustausch des eingespritzten Kraftstoffstrahls mit der Brennraummuldenwand, sondern vielmehr auf einer Kavitation oder Turbulenz am Spritz locheinlauf und damit auf einer möglichst düsennahen Zerstäubung. Bei bekannten Kraftstoffeinspritzdüsen ist es problematisch, den Ort der Zerstäubung, den dynami schen Strahlkegelwinkel und die Eindringtiefe des Ein spritzstrahls über die Geometrie des Spritzloches zu beeinflussen. In der Regel kann bei zylindrischen Spritzlöchern der bekannten Art eine Mindesteindring tiefe nicht unterschritten werden.In many internal combustion engines, especially with internal combustion engines of commercial vehicles, the Zer is based injected fuel dusting mechanism not on an impulse exchange of the injected Fuel jet with the combustion chamber trough wall, but rather on cavitation or turbulence at the spray hole inlet and thus on a nozzle as close as possible Atomization. In known fuel injectors it is problematic, the place of atomization, the dynami cone angle and the penetration depth of the one spray jet over the geometry of the spray hole influence. As a rule, with cylindrical Spray holes of the known type have a minimum penetration depth should not be undercut.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritz düse zu vermitteln, bei der eine Zerstäubung des einzu spritzenden Kraftstoffstrahls möglichst nahe an der Kraftstoffeinspritzdüse erzeugt wird.The object of the invention is a fuel injection to convey nozzle, in which an atomization of the one spraying fuel jet as close as possible to the Fuel injector is generated.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Diese Aufgabe wird bei einer Kraftstoffeinspritzdüse für Brennkraftmaschinen der gattungsgemäßen Art mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This task is done with a fuel injector for internal combustion engines of the generic type with the Features of claim 1 solved.

Dadurch, daß sich der Spritzlochquerschnitt nach außen in Richtung der der Ventilsitzfläche abgewandten Seite, d. h. hin zum Brennraum der Brennkraftmaschine erwei tert, ist es möglich, bereits am Spritzlocheinlauf eine Kavitation oder Turbulenz zu erzeugen, so daß der Kraftstoffstrahl deutlich näher an der Düse zerfällt. Durch die Differenz des Spritzlochquerschnitts am Ein tritt und Austritt des Strahls läßt sich dabei die für die jeweilige Brennraummuldengeometrie und das Strahl verhalten optimale Strahleindringtiefe festlegen. The fact that the spray hole cross section to the outside in the direction of the side facing away from the valve seat surface, d. H. to the combustion chamber of the internal combustion engine tert, it is possible to have a To generate cavitation or turbulence, so that the Fuel jet decays much closer to the nozzle. By the difference of the spray hole cross section at the on enters and exits the beam can be used for the respective combustion chamber bowl geometry and the jet behavior determine the optimum penetration depth.

Sowohl die Ventilsitzfläche als auch die Schließfläche sind vorzugsweise jeweils konisch ausgebildet.Both the valve seat surface and the closing surface are preferably each conical.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß die Spritzlöcher einen der Ventilsitzfläche abgewandten Auslaufquerschnitt aufweisen, dessen mittlerer Durch messer um wenigstens 2% größer ist als derjenige des der Ventilsitzfläche zugewandten Einlaufquerschnitts. Hierdurch wird erreicht, daß der Strahl besonders nahe an der Kraftstoffeinspritzdüse zerfällt.It has proven to be particularly advantageous that the Spray holes facing away from the valve seat surface Have outlet cross-section, its average diameter knife is at least 2% larger than that of the the inlet cross-section facing the valve seat surface. This ensures that the beam is particularly close disintegrates at the fuel injector.

Was die Ausbildung des Einlaufquerschnitts und/oder des Auslaufquerschnitts betrifft, so sind die unterschied lichsten Ausführungsformen möglich. Vorteilhafterweise weist der Einlaufquerschnitt und/oder der Auslaufquer schnitt eine der folgenden Formen auf: eine kreisrunde, eine elliptische, eine schlitzartige Form. In jedem Falle weist der Auslaufquerschnitt dabei den größten Durchmesser auf.As for the formation of the inlet cross-section and / or the The outlet cross-section concerns, so are the difference most possible embodiments possible. Advantageously shows the inlet cross-section and / or the outlet cross cut one of the following shapes: a circular, an elliptical, a slit-like shape. In each Case the outlet cross-section has the largest Diameter on.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung sind der Zeichnung, der Be schreibung und den Ansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous configurations of the The invention relates to the drawing, the Be writing and the claims removed.

Zeichnungdrawing

Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft anhand ei ner Lochdüse erläutert. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht auf eine derartige Lochdüse be schränkt ist, sondern vielmehr auch bei Sitzlochdüsen und bei Düsen mit über dem Öffnungshub variablen Öff nungsquerschnitt (Variodüsen) vorgesehen sein kann.The invention is described below by way of example using an egg ner hole nozzle explained. However, it is understood that the invention does not be on such a perforated nozzle is limited, but rather also with seat hole nozzles and with nozzles with variable opening over the opening stroke tion cross section (vario nozzles) can be provided.

In der einzigen Figur der Zeichnung ist eine Längs schnittdarstellung des einspritzseitigen Teils einer Kraftstoffeinspritzdüse in vergrößerter Darstellung ge zeigt.In the only figure of the drawing is a longitudinal one sectional view of the injection-side part of a Fuel injector in an enlarged view ge shows.

Mit dieser Ventilsitzfläche 14, von der die Kuppe 13 durchsetzende und im Brennraum mündende Spritzlöcher 20 ausgehen, wirkt ein entsprechend geformter Schließkegel 31 an der Spitze einer Ventilnadel 30 zusammen. Die von einer (nicht dargestellten) Schließfeder belastete Ven tilnadel 30 hat einen im eingangsseitigen Bereich des Düsenkörpers 10 verschiebbar geführten Führungsab schnitt sowie einen daran über eine Druckschulter im Durchmesser abgesetzten Folgeabschnitt, an dessen freie Wände der Schließkegel 31 angeformt ist. Der Folgeab schnitt der Düsennadel 30 hat eine geringere Dicke als die Weite der umgebenden Sackbohrung 12, so daß ihn ein Ringspalt umgibt, der auf an sich bekannte Weise in Hö he der Druckschulter zu einer mit einer Zuführbohrung verbundenen Kammer erweitert ist (nicht dargestellt).A correspondingly shaped closing cone 31 at the tip of a valve needle 30 interacts with this valve seat surface 14 , from which the spray holes 20 penetrate the tip 13 and open into the combustion chamber. The loaded by a (not shown) closing spring Ven tilnadel 30 has a displaceably guided guide section in the inlet-side region of the nozzle body 10 and a subsequent section with a diameter offset shoulder, on the free walls of which the closing cone 31 is formed. The Folgeab section of the nozzle needle 30 has a smaller thickness than the width of the surrounding blind bore 12 , so that it is surrounded by an annular gap which is expanded in a manner known per se in height of the pressure shoulder to a chamber connected to a supply bore (not shown).

Wie in der Figur dargestellt ist, weist das Spritzloch 20 einen Eintrittsquerschnitt 21 und einen Austritts querschnitt 22 auf, wobei der Austrittsquerschnitt 22 größer ist als der Eintrittsquerschnitt 21. Es hat sich gezeigt, daß der Durchmesser des Austrittsquerschnitts 22 vorteilhafterweise um wenigstens 2% größer ist als der Durchmesser des Eintrittsquerschnitts 21. Auf diese Weise wird bereits am Eintrittsquerschnitt 21 eine ge wünschte Kavitation/Turbulenz erzeugt, wodurch der Kraftstoffstrahl wesentlich näher an dem Düsenkörper 22 zerfällt als beispielsweise bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffeinspritzdüse mit zylin drischen Spritzlöchern. Hierdurch wird insbesondere bei Brennkraftmaschinen für Nutzkraftwägen vermieden, daß ein Impulsaustausch des eingespritzten Kraft stoffstrahls mit der Brennraummuldenwand entsteht.As shown in the figure, the spray hole 20 has an inlet cross section 21 and an outlet cross section 22 , the outlet cross section 22 being larger than the inlet cross section 21 . It has been shown that the diameter of the outlet cross section 22 is advantageously at least 2% larger than the diameter of the inlet cross section 21 . In this way, a desired cavitation / turbulence is generated at the inlet cross-section 21 , whereby the fuel jet disintegrates much closer to the nozzle body 22 than, for example, in a fuel injector known from the prior art with cylindrical spray holes. This avoids, in particular in the case of internal combustion engines for commercial vehicles, that a pulse exchange of the injected fuel jet occurs with the combustion chamber trough wall.

Über die Differenz des Spritzlochquerschnitts am Spritzlocheintritt 21 und dem Spritzlochaustritt 22 läßt sich die für die jeweilige Brennraummuldengeome trie/das Drallverhalten optimale Strahleindringtiefe festlegen.About the difference of the injection hole cross section at the spray hole inlet 21 and the injection hole outlet 22 can be the trie for each Brennraummuldengeome / swirl behavior optimal jet penetration set.

Es versteht sich, daß die oben beschriebene Wirkungs weise von der Form des Spritzlochquerschnitts nicht ab hängt. Das Spritzloch 20 kann kreisrund, elliptisch oder auch schlitzförmig ausgebildet sein. Darüber hin aus ist die Funktion auch von dem Verlauf zwischen dem Eintritt und dem Austritt unabhängig. Es ist darüber hinaus darauf hinzuweisen, daß eine Kombination der oben beschriebenen Spritzlochgeometrie auch mit anderen Sacklochgeometrien von Kraftstoffeinspritzdüsen möglich ist. Darüber hinaus kann eine derartige Ausbildung des Spritzlochs auch bei Sitzlochdüsen im Nutzkraftfahr zeugbereich eingesetzt werden.It is understood that the effect described above does not depend on the shape of the spray hole cross section. The spray hole 20 can be circular, elliptical or slit-shaped. In addition, the function is also independent of the course between entry and exit. It should also be pointed out that a combination of the spray hole geometry described above is also possible with other blind hole geometries of fuel injection nozzles. In addition, such a configuration of the spray hole can also be used for seat hole nozzles in the utility vehicle area.

Claims

1. Kraftstoffeinspritzdüse für selbstzündende Brenn kraftmaschinen mit einem Düsenkörper (10), bei dem am einspritzseitigen Ende einer Sackbohrung (12) eine Ventilsitzfläche (14) ausgebildet ist und mit einer gegen eine Schließkraft entgegen der Kraftstoffströmungsrichtung eines oder mehre re Spritzlöcher (20) öffnenden Ventilnadel (30), die in dem einspritzseitigen Ende abgewandten Eingangsbereich der Sackbohrung (12) verschiebbar geführt ist und an ihrem der Ventilsitzfläche (14) zugewandten Seite eine Schließfläche (31) aufweist, der mit der Ventilsitzfläche (14) zu sammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Spritzlochquerschnitt nach außen hin, in Richtung des Brennraums der Brennkraftmaschine erweitert.1. Fuel injection nozzle for self-igniting internal combustion engines with a nozzle body ( 10 ) in which a valve seat surface ( 14 ) is formed at the injection-side end of a blind bore ( 12 ) and with one against a closing force against the fuel flow direction of one or more spray holes ( 20 ) opening valve needle ( 30 ), which is displaceably guided in the input region of the blind bore ( 12 ) facing away from the injection end and has on its side facing the valve seat surface ( 14 ) a closing surface ( 31 ) which interacts with the valve seat surface ( 14 ), characterized in that the spray hole cross section widens towards the outside, in the direction of the combustion chamber of the internal combustion engine.

2. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Ventilsitzfläche (14) und die Schließfläche (31) jeweils konisch ausgebildet sind. 2. Fuel injection valve according to claim 1, characterized in that the valve seat surface ( 14 ) and the closing surface ( 31 ) are each conical.

3. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spritzlöcher (20) einen der Ventilsitzfläche (14) abgewandten Aus trittsquerschnitt (22) aufweisen, dessen Durch messer um wenigstens 2% größer ist als der Durch messer eines der Ventilsitzfläche (14) zugewand ten Eintrittsquerschnitts (21).3. Fuel injection nozzle according to claim 1 or 2, characterized in that the spray holes ( 20 ) one of the valve seat surface ( 14 ) facing away from cross-section ( 22 ), the diameter of which is at least 2% larger than the diameter of one of the valve seat surface ( 14 ) facing inlet cross-section ( 21 ).

4. Kraftstoffeinspritzdüse nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsquer schnitt (21) und der Austrittsquerschnitt (22) eine der folgenden Formen aufweisen: kreisrunde Form, elliptische Form, schlitzartige Form.4. Fuel injection nozzle according to claim 1 to 3, characterized in that the inlet cross-section ( 21 ) and the outlet cross-section ( 22 ) have one of the following shapes: circular shape, elliptical shape, slot-like shape.