WO2012004360A1 - Düsenkörper für einen kraftstoffinjektor und herstellungsverfahren für einen düsenkörper - Google Patents

Düsenkörper für einen kraftstoffinjektor und herstellungsverfahren für einen düsenkörper Download PDF

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WO2012004360A1 PCT/EP2011/061545 EP2011061545W WO2012004360A1 WO 2012004360 A1 WO2012004360 A1 WO 2012004360A1 EP 2011061545 W EP2011061545 W EP 2011061545W WO 2012004360 A1 WO2012004360 A1 WO 2012004360A1
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WO
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slope
nozzle body
longitudinal axis
nozzle needle
blind hole
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PCT/EP2011/061545
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Inventor
Uwe Leuteritz
Ferdinand Löbbering
Günger YURTSEVEN
Manuel Hannich
Stephan Aurich
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Continental Automotive Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1886—Details of valve seats not covered by groups F02M61/1866 - F02M61/188

Definitions

  • the invention relates to a nozzle body for a fuel injector of an internal combustion engine with a motor arranged around a longitudinal axis of the nozzle body recess for a nozzle needle, comprising a nozzle needle seat and a blind hole.
  • Such nozzle bodies are used in fuel injectors for internal combustion engines.
  • a fuel injector typically comprises a one-piece or multi-part designed nozzle body.
  • a nozzle needle In the nozzle body is a recess in which a nozzle needle is movably mounted along a longitudinal axis of the nozzle body.
  • the nozzle needle usually comprises a nozzle needle shaft and a nozzle needle tip.
  • At one end of the recess in the nozzle body is a blind bore, from which one or more fuel injection holes emanate. When installed, this end of the nozzle body projects into ei ⁇ nen combustion chamber of an internal combustion engine. With the injector valve open, fuel can then be injected through the injection holes into the combustion chamber.
  • the recess is connected to a pressurized fuel chamber, which in turn is connected to a pressurized fuel supply line.
  • a nozzle needle seat is arranged.
  • the nozzle needle tip rests with a sealing edge or sealing surface ⁇ against a sealing surface of the nozzle needle seat area and forms with this a sealing seat. In this case, no
  • the nozzle needle is driven directly or indirectly by an actuator. lifted directly from the nozzle needle seat.
  • pressurized fuel may flow from the fuel chamber between the nozzle needle and the nozzle needle seat to the blind hole. This increases the pressure in the blind hole and fuel can be injected under pressure through the injection holes in the combustion chamber.
  • the transitional area between the nozzle needle seat and the blind hole during opening influences the pressure build-up in the blind hole.
  • the flow cross section between nozzle needle seat and nozzle needle forms a throttle point for the inflowing fuel.
  • the pressure in the blind hole influences the injection rate for the injection holes emanating from the blind hole.
  • the injection rate and the course of injection are influenced by the opening behavior of the nozzle.
  • the ratio of fuel flow without nozzle needle to fuel flow with nozzle needle is determined by the transition region between nozzle needle seat and blind hole, since the nozzle needle can generally be produced with greater precision than the transition region. For manufacturing reasons, however, a small scatter of the needle factor is sought.
  • the flow area between nozzle needle seat and blind hole is primarily defined via the seat angle and the blind hole angle. Under the seat angle while the inclination angle of the peripheral wall of the nozzle needle seat relative to the longitudinal axis of the nozzle body is to be understood.
  • Blind hole angle denotes the inclination of the blind hole circumferential wall against the longitudinal axis of the nozzle body.
  • the invention is therefore based on the object to provide an improved nozzle body, which can be further reduce variations in the injection rate.
  • An inventive nozzle body for a fuel injector of an internal combustion engine comprises a recess arranged around a longitudinal axis of the nozzle body for a nozzle needle.
  • the recess comprises a nozzle needle seat on which the nozzle needle can be brought to bear to form a sealing seat and a blind hole.
  • an intermediate region is arranged between the nozzle needle seat and the blind hole.
  • the peripheral wall of the blind hole has a first pitch, at least in a partial area adjoining the intermediate area, with respect to the longitudinal axis of the nozzle body.
  • the peripheral wall of the nozzle needle seat has, at least in a partial region adjoining the intermediate region, a second gradient with respect to the longitudinal axis of the nozzle body.
  • the circumferential wall according to the invention ⁇ least in one point, a third slope with respect to the longitudinal axis, whose magnitude is between the amount of the first slope and the magnitude of the second gradient.
  • the circumferential wall of the recess can be represented here as a function of the radius r (x) of the recess from an axial position x.
  • the x-axis (abscissa) is the longitudinal axis of the nozzle body whose zero point is located at the combustion chamber end of the nozzle body.
  • Nozzle body extends in the positive x-direction.
  • the slope is then mathematically defined as the derivative of the radius function dr (x) / dx.
  • a small slope of the peripheral wall thus corresponds to a small opening angle and a large pitch corresponds to a large opening angle.
  • the nozzle body may be made in one or more parts and has a longitudinal axis about which the recess is preferably arranged rotationally symmetrical.
  • the recess ends in a blind hole, from which one or more injection holes originate.
  • the blind hole is closed at the combustion chamber end of the nozzle body and adjoins the intermediate area at its opposite end.
  • the blind hole may be cylindrical or conical, for example, so that the pitch of the peripheral wall in a subarea adjacent to the intermediate area is for example 0 (cylindrical blind hole) or has a fixed value greater than 0 (conical blind hole).
  • the slope of the peripheral wall with respect to the longitudinal axis of the nozzle body corresponds to an opening angle of the blind hole.
  • the nozzle needle seat of the nozzle body is arranged on the other side of the intermediate region.
  • This has vorzugswei ⁇ se on a conical sealing surface which borders on the rich ⁇ Eisenbe.
  • the peripheral wall of the nozzle needle seat due-to a second slope with respect to the longitudinal axis of the nozzle body having egg ⁇ NEN fixed value in the case of a conical surface is therefore constant.
  • This Stei ⁇ tion corresponds to the opening angle of the conical sealing surface.
  • the peripheral wall has at least at one point an incline with respect to the longitudinal axis, the bet ⁇ rag between the slope of the blind hole wall in adjacent to the intermediate region portion and between the slope of Düsennadelsitzwand in adjacent to the intermediate region portion.
  • a point on the peripheral wall of the intermediate region here refers to a specific axial position along the longitudinal axis of the nozzle body.
  • the recess is usually rotationally symmetrical about the longitudinal axis. orderly. Therefore, strictly speaking, this point corresponds to a circular line rotationally symmetrical about the longitudinal axis.
  • the intermediate area ensures an increased flow cross section in the transition area between the nozzle needle seat and the blind hole. Without intermediate area nozzle needle seat and blind hole would form a common edge, which acts as a throttle for the past ⁇ flowing fuel. Due to the intermediate area, this edge is less pronounced. Upon opening of the injector when the nozzle needle seat lifts off the nozzle needle, thus a throttle function is mitigated on that edge, so that a more rapid pressure build-up in the blind hole ⁇ area is possible. By specifically selected dimensions of the intermediate region of the flow cross-section can be selectively adjusted.
  • the intermediate region between the nozzle needle seat and the blind hole provided according to the invention has the advantage that it can be produced particularly precisely.
  • production-related component tolerances that influence the flow ⁇ cross sections, the needle factor, according to the invention are reduced.
  • the intermediate region can be produced during the manufacture of the nozzle body according to the invention in one of the last working steps, ie only after the blind hole and the nozzle needle seat have been formed.
  • the method according to the invention for producing a nozzle body therefore provides for the provision of a nozzle body with a nozzle needle seat and a blind hole into which the intermediate area is formed in a further method step.
  • a further method step it is possible, for example, to use chip removal processes, such as, for example, grinding, drilling and turning, or forming processes, such as thermoforming or embossing.
  • chip removal processes such as, for example, grinding, drilling and turning
  • forming processes such as thermoforming or embossing.
  • the first and / or the second pitch of the peripheral wall in the blind hole or in the nozzle needle seat are constant in a partial area adjoining the intermediate area. That Both the blind hole and the nozzle needle seat adjoin the intermediate area with a cylindrical or conical subarea.
  • the first slope of the circumferential wall of the blind hole relative to the longitudinal axis in the partial area adjoining the intermediate area is smaller than the second gradient of the circumferential wall of the nozzle needle seat relative to the longitudinal axis in the partial area adjoining the intermediate area.
  • the amount of the third slope in at least one point in the intermediate region according to the invention is in between.
  • the Bet ⁇ rag of the third slope is in each point of the intermediate region in between.
  • the condition first slope ⁇ third slope ⁇ second slope applies. In the case of a cylindrical blind hole, the amount of the first slope is 0.
  • the third pitch of the peripheral wall in TOTAL ⁇ th intermediate area is constant.
  • the intermediate area is also conically shaped.
  • Slope in the entire intermediate area corresponds to an opening angle of the intermediate area.
  • the opening angle of the intermediate ⁇ range is then between the opening angle of the blind hole and the opening angle of the nozzle needle seat.
  • a conical intermediate region is also referred to as bevel or bevel. This embodiment has the particular advantage that it is easy to manufacture.
  • the peripheral wall of the intermediate region can also be convexly curved so that an imaginary edge between the nozzle needle seat and the blind hole region is rounded off or rounded.
  • the pitch of the peripheral wall relative to the longitudinal axis of the nozzle body in Zwi ⁇ rule range each amount between the first pitch in the blind hole area and the second pitch in the region of the nozzle needle seat exactly in one point or to exactly one
  • the slope has a different amount in the intermediate region at each axial position. This is for example the case when the intermediate is configured as a fillet ⁇ area with a solid fillet radius. Throughout the intermediate area but the Stei ⁇ supply in this case between the slope of the peripheral wall of the blind hole and the pitch in the adjacent area of the nozzle needle seat. In principle, however, the rounding can also follow any other form.
  • This variant has the advantage that a hard edge between the nozzle needle seat and blind hole can be completely avoided. In this way, the throttle function for the fuel flow in the transition region between the nozzle needle seat and blind hole can be reduced even more. Thus, an even faster pressure build-up when opening the nozzle needle in the blind hole can be achieved.
  • FIG. 2 shows a section through a nozzle body according to a first embodiment
  • FIG 3 shows a section through a nozzle body according to the second embodiment.
  • the nozzle body 1 shown in Figure 1 is rotationally symmetrical about the longitudinal axis L formed.
  • the nozzle body 1 comprises a recess 3 with a nozzle needle seat 5 and a blind hole 6.
  • a nozzle needle 4 is movably mounted along the longitudinal axis L. From the blind hole 6 go one or more injection holes 8 in the direction of the combustion chamber (not shown). Between the nozzle needle seat 5 and the blind hole 6, the recess has an intermediate region 7.
  • the peripheral wall of the recess is shown as a function of r (x) with respect to the longitudinal axis L as the x-axis.
  • the peripheral wall of the recess 3 is conical and has a constant pitch relative to the longitudinal axis L.
  • the circumferential wall is conically formed (solid line) or convexly curved (dashed line). In the case of koni ⁇ rule configuration of the intermediate portion forms a chamfer.
  • the slope of the peripheral wall with respect to the longitudinal axis L is constant here in the entire intermediate region 7 and lies between the _
  • FIG. 2 shows a nozzle needle body according to a first embodiment variant with an intermediate region 7 conically shaped as a chamfer.
  • the blind hole is also conical, its circumferential wall having a pitch different from 0 relative to the longitudinal axis of the nozzle body.
  • the slopes of the peripheral wall in the region of the blind hole, in the intermediate region and in the region of the nozzle needle seat are shown as angles a1, a3 and a2, whereby the angle a2 of the nozzle needle seat 5 with respect to the longitudinal axis L is greater than the angle a3 in the intermediate region 7 in turn greater than the angle a in the blind hole area 6.
  • FIG. 3 shows a nozzle body according to a second embodiment variant.
  • the intermediate region 7 is configured convexly curved with a radius of curvature R.
  • the pitch of the peripheral wall with respect to the longitudinal axis L is different at each point P of the intermediate region 7 and lies between the pitch of the adjacent portion of the blind hole 6 and the adjoining portion of the nozzle needle seat 5.

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Abstract

Düsenkörper für einen Kraftstoffinjektor einer Brennkraftmaschine, umfassend eine um eine Längsachse des Düsenkörpers angeordnete Ausnehmung für eine Düsennadel mit einem Düsennadelsitz, an welchen die Düsennadel zur Bildung eines Dichtsitzes zur Anlage gebracht werden kann, und ein Sackloch. Zwischen dem Düsennadelsitz und dem Sackloch ist ein Zwischenbereich angeordnet. Die Umfangswand des Sacklochs weist zumindest in einem an dem Zwischenbereich grenzenden Teilbereich gegenüber der Längsachse eine erste Steigung auf und die Umfangswand des Düsennadelsitzes weist zumindest in einem an dem Zwischenbereich grenzenden Teilbereich eine zweite Steigung gegenüber der Längsachse auf. Im Zwischenbereich weist die Umfangswand der Ausnehmung zumindest in einem Punkt eine dritte Steigung gegenüber der Längsachse auf, deren Betrag zwischen dem Betrag der ersten Steigung und dem Betrag der zweiten Steigung liegt.

Description

Beschreibung
Düsenkörper für einen Kraftstoffinj ektor und Herstellungsverfahren für einen Düsenkörper
Die Erfindung betrifft einen Düsenkörper für einen Kraftstoffinj ektor einer Brennkraftmaschine mit einer um eine Längsachse des Düsenkörpers angeordneten Ausnehmung für eine Düsennadel, umfassend einen Düsennadelsitz und ein Sackloch.
Derartige Düsenkörper kommen zum Einsatz in Kraftstoffinj ek- toren für Brennkraftmaschinen.
Ein Kraftstoffinj ektor umfasst üblicherweise einen einteilig oder mehrteilig ausgestalteten Düsenkörper. In dem Düsenkörper befindet sich eine Ausnehmung, in welcher eine Düsennadel entlang einer Längsachse des Düsenkörpers beweglich gelagert ist. Die Düsennadel umfasst üblicherweise einen Düsennadel¬ schaft und eine Düsennadelspitze. An einem Ende der Ausneh- mung im Düsenkörper befindet sich eine Sacklochbohrung, von der ein oder mehrere Kraftstoffeinspritzlöcher ausgehen. Im eingebauten Zustand ragt dieses Ende des Düsenkörpers in ei¬ nen Brennraum einer Brennkraftmaschine. Bei geöffnetem Injektorventil kann dann Kraftstoff durch die Einspritzlöcher in den Brennraum eingespritzt werden.
Im Bereich des Düsennadelschafts ist die Ausnehmung mit einer unter Druck stehendem Kraftstoffkammer verbunden, die ihrerseits mit einer unter Druck stehenden KraftstoffZuleitung verbunden ist. Axial bezogen auf die Längsachse des Düsenkör¬ pers zwischen der Kraftstoffkammer und dem Sackloch ist ein Düsennadelsitz angeordnet. Bei geschlossenem Injektorventil liegt die Düsennadelspitze mit einer Dichtkante oder Dicht¬ fläche an einer Dichtfläche des Düsennadelsitzes an und bil- det mit dieser einen Dichtsitz. In diesem Fall kann kein
Kraftstoff von der Kraftstoffkammer in das Sackloch und zu den Einspritzlöchern strömen. Zum Öffnen des Kraftstoffinj ek- tors wird die Düsennadel von einem Aktuator direkt oder indi- rekt angesteuert vom Düsennadelsitz abgehoben. In Folge kann unter Druck stehender Kraftstoff aus der KrafStoffkammer zwischen der Düsennadel und dem Düsennadelsitz zum Sackloch strömen. Dadurch steigt der Druck im Sackloch und Kraftstoff kann unter Druck durch die Einspritzlöcher in den Brennraum eingespritzt werden.
Bei derartigen Sacklochdüsen und insbesondere bei Mikro- Sacklochdüsen beeinflusst der Übergangsbereich zwischen Dü- sennadelsitz und Sackloch während des Öffnens den Druckaufbau im Sackloch. Der Strömungsquerschnitt zwischen Düsennadelsitz und Düsennadel bildet eine Drosselstelle für den zufließenden Kraftstoff. Durch den Druck im Sackloch wiederum wird die Einspritzrate für die aus dem Sackloch ausgehenden Einspritz- löcher beeinflusst. Somit wird über das Öffnungsverhalten der Düse die Einspritzrate und der Einspritzverlauf beeinflusst. Darüber hinaus wird durch den Übergangsbereich zwischen Dü- sennadelsitz und Sackloch das Verhältnis von KrafStoffdurch- fluss ohne Düsennadel zu Kraftstoffdurchfluss mit Düsennadel, der sogenannten Nadelfaktor, mitbestimmt, da sich die Düsennadel in der Regel mit einer größeren Präzision herstellen lässt als der Übergangsbereich. Aus fertigungstechnischen Gründen wird jedoch eine geringe Streuung des Nadelfaktors angestrebt .
Bei bekannten Düsenkörpern wird der Strömungsbereich zwischen Düsennadelsitz und Sackloch vornehmlich über den Sitzwinkel und den Sacklochwinkel definiert. Unter dem Sitzwinkel ist dabei der Neigungswinkel der Umfangswand des Düsennadelsitzes gegenüber der Längsachse des Düsenkörpers zu verstehen. Der
Sacklochwinkel bezeichnet die Neigung der Sacklochumfangswand gegen die Längsachse des Düsenkörpers.
Immer strenger werdende gesetzliche Vorschriften beispiels- weise hinsichtlich zulässiger Emissionswerte erfordern eine weitere Verringerung von Bauteilstreuungen und immer präzisere Einspritzraten. Insbesondere werden an unterschiedliche Brennverfahren angepasste präzise Einspritzraten bei Vor-, Haupt- und Nacheinspritzung immer wichtiger.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen ver- besserten Düsenkörper anzugeben, mit dem sich Streuungen in der Einspritzrate weiter verringern lassen.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Düsenkörper und ein Hers¬ tellungsverfahren für einen Düsenkörper gemäß den unabhängi- gen Ansprüchen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein erfindungsgemäßer Düsenkörper für einen Kraftstoffinj ek- tor einer Brennkraftmaschine umfasst eine um eine Längsachse des Düsenkörpers angeordnete Ausnehmung für eine Düsennadel. Die Ausnehmung umfasst einen Düsennadelsitz , an dem die Düsennadel zur Bildung eines Dichtsitzes zur Anlage gebracht werden kann und ein Sackloch. Erfindungsgemäß ist zwischen dem Düsennadelsitz und dem Sackloch ein Zwischenbereich an- geordnet. Die Umfangswand des Sackloches weist zumindest in einem an den Zwischenbereich angrenzenden Teilbereich gegenüber der Längsachse des Düsenkörpers eine erste Steigung auf. Die Umfangswand des Düsennadelsitzes weist zumindest in einem an den Zwischenbereich grenzenden Teilbereich eine zweite Steigung gegenüber der Längsachse des Düsenkörpers auf. In dem Zwischenbereich weist die Umfangswand erfindungsgemäß zu¬ mindest in einem Punkt eine dritte Steigung gegenüber der Längsachse auf, deren Betrag zwischen dem Betrag der ersten Steigung und dem Betrag der zweiten Steigung liegt.
Für die Definition der Steigung kann hier die Umfangswand der Ausnehmung als Funktion des Radius r (x) der Ausnehmung von einer axialen Position x dargestellt werden. Als x-Achse (Abszisse) dient die Längsachse des Düsenkörpers, deren Null- punkt am brennraumseitigen Ende des Düsenkörpers liegt. Der
Düsenkörper erstreckt sich in positiver x-Richtung. Die Steigung ist dann mathematisch definiert als Ableitung der Radiusfunktion dr(x)/dx. Eine kleine Steigung der Umfangswand entspricht somit einem kleinen Öffnungswinkel und eine große Steigung entspricht einem großen Öffnungswinkel.
Der Düsenkörper kann einteilig oder mehrteilig ausgeführt sein und weist eine Längsachse auf, um welche die Ausnehmung vorzugsweise rotationssymmetrisch angeordnet ist. Am brenn- raumseitigen Ende des Düsenkörpers endet die Ausnehmung in einem Sackloch, von welchem ein oder mehrere Einspritzlöcher ausgehen. Das Sackloch ist am brennraumseitigen Ende des Dü- senkörpers geschlossen und grenzt an seinem gegenüberliegenden Ende an den Zwischenbereich. Das Sackloch kann beispielsweise zylindrisch oder konisch ausgebildet sein, so dass die Steigung der Umfangswand in einem an den Zwischenbereich grenzenden Teilbereich beispielsweise gleich 0 ist (zylindri- sches Sackloch) oder einen festen Wert größer 0 aufweist (konisches Sackloch) . Die Steigung der Umfangswand gegenüber der Längsachse des Düsenkörpers entspricht einem Öffnungswinkel des Sacklochs. Auf der anderen Seite des Zwischenbereichs ist der Düsenna- delsitz des Düsenkörpers angeordnet. Dieser weist vorzugswei¬ se eine konische Dichtfläche auf, welche an den Zwischenbe¬ reich grenzt. In diesem Bereich weist die Umfangswand des Dü- sennadelsitzes eine zweite Steigung gegenüber der Längsachse des Düsenkörpers auf, die im Fall einer konischen Fläche ei¬ nen festen Wert aufweist, die also konstant ist. Diese Stei¬ gung entspricht dem Öffnungswinkel der konischen Dichtfläche.
Im Zwischenbereich weist die Umfangswand mindestens in einem Punkt eine Steigung gegenüber der Längsachse auf, deren Bet¬ rag zwischen der Steigung der Sacklochwand im an den Zwischenbereich grenzenden Teilbereich und zwischen der Steigung der Düsennadelsitzwand im an den Zwischenbereich grenzenden Teilbereich liegt. Ein Punkt an der Umfangswand des Zwischen- bereichs bezieht sich hier auf eine bestimmte axiale Position entlang der Längsachse des Düsenkörpers. Üblicherweise ist die Ausnehmung rotationssymmetrisch um die Längsachse an- geordnet. Daher entspricht diesem Punkt streng genommen eine um die Längsachse rotationssymmetrische Kreislinie.
Der Zwischenbereich sorgt für einen vergrößerten Strömungs- querschnitt im Übergangsbereich zwischen Düsennadelsitz und Sackloch. Ohne Zwischenbereich würden Düsennadelsitz und Sackloch eine gemeinsame Kante bilden, die für den vorbei¬ strömenden Kraftstoff als Drossel wirkt. Durch den Zwischenbereich ist diese Kante weniger stark ausgeprägt. Beim Öffnen des Injektorventils, wenn die Düsennadel von dem Düsennadel- sitz abhebt, wird somit eine Drosselfunktion an dieser Kante abgemildert, so dass ein schnellerer Druckaufbau im Sackloch¬ bereich möglich ist. Durch gezielt ausgewählte Abmessungen des Zwischenbereichs kann der Strömungsquerschnitt gezielt eingestellt werden.
Der erfindungsgemäß vorgesehene Zwischenbereich zwischen Dü- sennadelsitz und Sackloch bietet drüber hinaus den Vorteil, dass er sich besonders präzise herstellen lässt. Somit können fertigungsbedingte Bauteilstreuungen, welche den Strömungs¬ querschnitt und den Nadelfaktor beeinflussen, erfindungsgemäß reduziert werden. Der Zwischenbereich kann bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Düsenkörpers in einem der letzten Arbeitsschritte, d.h. erst nach dem Formen des Sacklochs und des Düsennadelsitzes , hergestellt werden. Durch die Schaffung des größeren Strömungsquerschnittes im Zwischenbereich zwischen Düsennadelsitz und Sackloch wird somit der Nadelfaktor erstens geringer und lässt sich zudem noch präziser einstellen, so dass eine geringere Streuung erreicht werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Düsenkörpers sieht daher die Bereitstellung eines Düsenkörpers mit einem Düsennadelsitz und einem Sackloch vor, in welchen der Zwischenbereich in einem weiteren Verfahrensschritt geformt wird. Zur Formung des Zwischenbereichs können beispielsweise spanabtragende Verfahren, wie z.B. Schleifen, Bohren und Drehen, oder Umformprozesse, wie z.B. Tiefziehen oder Prägen angewendet werden. Durch den somit steuerbaren Druckaufbau im Sackloch beim Öffnen der Düse kann die Einspritzrate und gleichzeitig der Strahlzerfall im Brennraum positiv verändert werden. Durch eine gezielt gewählte Form des Zwischenbereichs kann die Ein- spritzrate präzise und gezielt gesteuert werden.
Vorzugsweise sind die erste und/oder die zweite Steigung der Umfangswand im Sackloch bzw. im Düsennadelsitz in einem an den Zwischenbereich grenzenden Teilbereich konstant. D.h. so- wohl Sackloch als auch Düsennadelsitz grenzen mit einem zylindrischen oder konischen Teilbereich an den Zwischenbereich an .
In einer bevorzugten Ausführungsvariante des erfindungsgemä- ßen Düsenkörpers ist die erste Steigung der Umfangswand des Sacklochs gegenüber der Längsachse im an den Zwischenbereich grenzenden Teilbereich kleiner als die zweite Steigung der Umfangswand des Düsennadelsitzes gegenüber der Längsachse im an den Zwischenbereich grenzenden Teilbereich. Der Betrag der dritten Steigung in mindestens einem Punkt im Zwischenbereich liegt erfindungsgemäß dazwischen. Vorzugsweise liegt der Bet¬ rag der dritten Steigung in jedem Punkt des Zwischenbereichs dazwischen. Es gilt somit die Bedingung erste Steigung < dritte Steigung < zweite Steigung. Im Fall eines zylindri- sehen Sacklochs ist der Betrag der ersten Steigung gleich 0.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Düsenkörpers ist die dritte Steigung der Umfangswand im gesam¬ ten Zwischenbereich konstant. In diesem Fall ist der Zwi- schenbereich ebenfalls konisch ausgeformt. Der konstanten
Steigung im gesamten Zwischenbereich entspricht ein Öffnungswinkel des Zwischenbereichs. Der Öffnungswinkel des Zwischen¬ bereichs liegt dann zwischen dem Öffnungswinkel des Sacklochs und dem Öffnungswinkel des Düsennadelsitzes . Ein konischer Zwischenbereich wird auch als Abschrägung oder als Fase bezeichnet. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, dass sie einfach herzustellen ist. Die Umfangswand des Zwischenbereiches kann jedoch auch konvex gekrümmt sein, so dass eine gedachte Kante zwischen dem Dü- sennadelsitz und dem Sacklochbereich abgerundet bzw. verrundet ist.
In einer bevorzugten Weiterbildung nimmt die Steigung der Umfangswand gegenüber der Längsachse des Düsenkörpers im Zwi¬ schenbereich jeden Betrag zwischen der ersten Steigung im Sacklochbereich und der zweiten Steigung im Bereich des Dü- sennadelsitzes genau in einem Punkt bzw. auf genau einer
Kreislinie im Zwischenbereich an. D.h. die Steigung weist im Zwischenbereich an jeder axialen Position einen anderen Betrag auf. Dies ist beispielsweise der Fall, wenn der Zwischen¬ bereich als Verrundung mit einem festen Verrundungsradius ausgestaltet ist. Im gesamten Zwischenbereich liegt die Stei¬ gung jedoch in diesem Fall zwischen der Steigung der Umfangswand des Sackloches und der Steigung im angrenzenden Bereich des Düsennadelsitzes . Prinzipiell kann die Verrundung jedoch auch einer beliebigen anderen Form folgen.
Diese Ausführungsvariante hat den Vorteil, dass eine harte Kante zwischen Düsennadelsitz und Sackloch gänzlich vermieden werden kann. Auf diese Weise kann die Drosselfunktion für die KraftstoffStrömung im Übergangsbereich zwischen Düsennadel- sitz und Sackloch noch stärker verringert werden. Somit kann ein noch schnellerer Druckaufbau beim Öffnen der Düsennadel im Sackloch erreicht werden.
Durch die Abrundung des Zwischenbereichs oder die Ausbildung des Zwischenbereichs als konische Fase kann auch eine Abnut¬ zung des Düsenkörpers im Betrieb verringert werden, so dass auch dadurch bedingte Streuungen im Einspritzverhalten weiter reduziert werden können. Die zur Einstellung des Strömungsquerschnittes gezielt aus¬ wählbaren Abmessungen des Zwischenbereichs umfassen beispielsweise die axiale Länge des Zwischenbereichs, Steigungs¬ verlauf der Umfangswand im Zwischenbereich, Öffnungswinkel eines konischen Zwischenbereichs, oder Rundungsradius eines konvex gekrümmten Zwischenbereichs.
Im Folgenden soll die Erfindung anhand der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele beispielhaft erläu¬ tert werden. Es zeigen schematisch:
Figur 1: einen Teilschnitt durch eine Längsachse eines erfin¬ dungsgemäßen Düsenkörpers;
Figur 2 : einen Schnitt durch einen Düsenkörper gemäß einer ersten Ausführungsform; und
Figur 3: einen Schnitt durch einen Düsenkörper gemäß der zweiten Ausführungsform.
Der in Figur 1 dargestellte Düsenkörper 1 ist rotationssymmetrisch um die Längsachse L ausgebildet. Der Düsenkörper 1 umfasst eine Ausnehmung 3 mit einem Düsennadelsitz 5 und ei- nem Sackloch 6. In der Ausnehmung 3 ist eine Düsennadel 4 entlang der Längsachse L beweglich gelagert. Von dem Sackloch 6 gehen ein oder mehrere Einspritzlöcher 8 in Richtung des Brennraums (nicht dargestellt) . Zwischen dem Düsennadelsitz 5 und dem Sackloch 6 weist die Ausnehmung einen Zwischenbereich 7 auf. Die Umfangswand der Ausnehmung ist als Funktion r (x) gegenüber der Längsachse L als x-Achse dargestellt. Das Sack¬ loch 6 ist im an den Zwischenbereich grenzenden Teilbereich im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet, wobei die Umfangs¬ wand parallel zur Längsachse L ist und somit eine Steigung von dr(x)/dx=0 gegenüber der Längsachse aufweist. Im Düsenna- delsitz 5 ist die Umfangswand der Ausnehmung 3 konisch ausgestaltet und weist eine konstante Steigung gegenüber der Längsachse L auf. Im Zwischenbereich 7 ist die Umfangswand konisch ausgebildet (durchgezogene Linie) oder konvex ge- krümmt (gestrichelte Linie) ausgebildet. Im Fall der koni¬ schen Ausgestaltung bildet der Zwischenbereich eine Fase. Die Steigung der Umfangswand gegenüber der Längsachse L ist hier im gesamten Zwischenbereich 7 konstant und liegt zwischen der _
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Steigung der Umfangswand im Sacklochbereich 6 und der Steigung der Umfangswand im Düsennadelsitz 5. Im Fall des verrundet ausgeführten Zwischenbereichs (gestrichelte Linie) ist die Steigung der Umfangswand gegenüber der Längsachse L in jedem Punkt, dass heißt in jeder axialen Position entlang der Längsachse L, unterschiedlich. In jedem Punkt P in dem Zwischenbereich 7 liegt die Steigung jedoch zwischen der Steigung der Umfangswand im Sacklochbereich 6 und der Steigung im Bereich des Düsennadelsitzes 5.
Figur 2 zeigt einen Düsennadelkörper gemäß einer ersten Ausführungsvariante mit einem als Fase konisch ausgebildeten Zwischenbereich 7. In diesem Ausführungsbeispiel ist auch das Sackloch konisch ausgebildet, wobei dessen Umfangswand gege- nüber der Längsachse des Düsenkörpers eine von 0 verschiedene Steigung aufweist. Die Steigungen der Umfangswand im Bereich des Sackloches, im Zwischenbereich und im Bereich des Düsen- nadelsitzes sind als Winkel al, a3 und a2 dargestellt, wobei der Winkel a2 des Düsennadelsitzes 5 gegenüber der Längsachse L größer ist als der Winkel a3 im Zwischenbereich 7, welcher wiederum größer ist als der Winkel al im Sacklochbereich 6.
Figur 3 zeigt ein Düsenkörper gemäß einer zweiten Ausführungsvariante. Dabei ist der Zwischenbereich 7 konvex ge- krümmt mit einem Krümmungsradius R ausgestaltet. Die Steigung der Umfangswand gegenüber der Längsachse L ist in jedem Punkt P des Zwischenbereichs 7 verschieden und liegt zwischen der Steigung des angrenzenden Teilbereichs des Sacklochs 6 und des angrenzenden Teilbereichs des Düsennadelsitzes 5.
Alle vorstehend offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in Kombination miteinander für den erfindungsgemäßen Düsenkörper oder das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Düsenkörpers von Bedeutung sein.

Claims

Düsenkörper (1) für einen Kraftstoffinj ektor einer
Brennkraftmaschine
mit einer um eine Längsachse (L) des Düsenkörpers (1) angeordneten Ausnehmung (3) für eine Düsennadel (4), umfassend einen Düsennadelsitz (5) , an dem die Düsennadel (4) zur Bildung eines Dichtsitzes zur Anlage gebracht werden kann, ein Sackloch (6), sowie einen zwischen dem Düsennadelsitz (5) und dem Sackloch (6) angeordneten Zwischenbereich (7),
wobei die Umfangswand des Sackloches (6) zumindest in einem an den Zwischenbereich (7) grenzenden Teilbereich gegenüber der Längsachse (L) eine erste Steigung auf¬ weist, und die Umfangswand des Düsennadelsitzes (5) zu¬ mindest in einem an den Zwischenbereich (7) grenzenden Teilbereich eine zweite Steigung gegenüber der Längsachse (L) aufweist, und wobei die Umfangswand der Ausneh¬ mung im Zwischenbereich (7) zumindest in einem Punkt (P) eine dritte Steigung gegenüber der Längsachse (L) auf¬ weist, deren Betrag zwischen dem Betrag der ersten Steigung und dem Betrag der zweiten Steigung liegt.
Düsenkörper gemäß Anspruch 1, wobei die erste Steigung der Umfangswand in einem an den Zwischenbereich (7) grenzenden Teilbereich des Sackloches (6) konstant ist.
Düsenkörper gemäß Anspruch 1, wobei die zweite Steigung der Umfangswand in einem an den Zwischenbereich (7) grenzenden Teilbereich des Düsennadelsitzes (5) konstant ist . Düsenkörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die dritte Steigung der Umfangswand der Ausnehmung in mindestens einem Punkt (P) im Zwischenbereich (7) größer als die erste Steigung im Bereich des Sackloches (6) und kleiner als die zweite Steigung im Bereich des Düsennadelsitzes (5) ist.
Düsenkörper gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Betrag der Steigung der Umfangswand gegenüber der Längsachse (L) im gesamten Zwischenbereich (7) gleich ist.
Düsenkörper (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Umfangswand der Ausnehmung im Zwischenbereich (7) konvex gekrümmt ist, so dass die Steigung gegenüber der Längsachse (L) jeden Betrag zwischen dem Betrag der ers¬ ten Steigung und dem Betrag der zweiten Steigung genau in einem Punkt im Zwischenbereich (7) annimmt.
Kraftstoffinj ektor für eine Brennkraftmaschine mit einem Düsenkörper (1) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche .
Verfahren zum Herstellen eines Düsenkörpers (1) für einen Kraftstoffinj ektor einer Brennkraftmaschine, umfassend die Schritte:
Bereitstellen eines Düsenkörpers mit einer um eine Längsachse (L) des Düsenkörpers (1) angeordneten Ausneh¬ mung (3) für eine Düsennadel (4), umfassend einen Düsen- nadelsitz (5), an dem die Düsennadel (4) zur Bildung eines Dichtsitzes zur Anlage gebracht werden kann, und ein Sackloch (6), wobei die Umfangswand des Sackloches (6) zumindest in einem Teilbereich gegenüber der Längsachse (L) eine erste Steigung aufweist, und die Umfangswand des Düsennadelsitzes (5) zumindest in einem Teilbereich eine zweite Steigung gegenüber der Längsachse (L) auf¬ weist,
Formen eines Zwischenbereiches in axialer Richtung zwischen dem Düsennadelsitz und dem Sackloch, wobei die Umfangswand der Ausnehmung im Zwischenbereich (7) zumindest in einem Punkt (P) eine dritte Steigung gegenüber der Längsachse (L) aufweist, deren Betrag zwischen dem Betrag der ersten Steigung und dem Betrag der zweiten Steigung liegt.
9. Verfahren zum Herstellen eines Düsenkörpers (1) gemäß Anspruch 8, wobei die Formung des Zwischenbereichs we¬ nigstens einen der Prozesse Schleifen, Bohren und Drehen umfasst .
10. Verfahren zum Herstellen eines Düsenkörpers (1) gemäß einem der Ansprüche 8 und 9, wobei die Formung des Zwi¬ schenbereichs wenigstens einen der Umformprozesse Tief¬ ziehen und Prägen umfasst.
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