EP3999736B1 - Kraftstoffinjektor für brennkraftmaschinen - Google Patents

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EP3999736B1
EP3999736B1 EP20729044.6A EP20729044A EP3999736B1 EP 3999736 B1 EP3999736 B1 EP 3999736B1 EP 20729044 A EP20729044 A EP 20729044A EP 3999736 B1 EP3999736 B1 EP 3999736B1
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EP
European Patent Office
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edge
nozzle needle
blind hole
fuel injector
longitudinal axis
Prior art date
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EP20729044.6A
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English (en)
French (fr)
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EP3999736A1 (de
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Fabian Wolf
Knut Kristian BAADSHAUG
Gerhard Suenderhauf
Andreas Koeninger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M61/00—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00
    • F02M61/04—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series
    • F02M61/06—Fuel-injectors not provided for in groups F02M39/00 - F02M57/00 or F02M67/00 having valves, e.g. having a plurality of valves in series the valves being furnished at seated ends with pintle or plug shaped extensions
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02M61/1866—Valve seats or member ends having multiple cones
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    • F02M61/1806—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for characterised by the arrangement of discharge orifices, e.g. orientation or size
    • F02M61/1833—Discharge orifices having changing cross sections, e.g. being divergent
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02M61/18—Injection nozzles, e.g. having valve seats; Details of valve member seated ends, not otherwise provided for
    • F02M61/1893—Details of valve member ends not covered by groups F02M61/1866 - F02M61/188

Definitions

  • the invention relates to a fuel injector for internal combustion engines, as it is used in particular as a component of a so-called common rail injection system for self-igniting internal combustion engines for applications with relatively high maximum flow or injection quantities.
  • a fuel injector for internal combustion engines with the features of the preamble of claim 1 is known from EN 10 2016 116 690 A1
  • the known fuel injector is characterized by a nozzle needle with a needle tip which has a cylindrical section with two edges running radially around a longitudinal axis of the nozzle needle in the direction of a blind hole base of a nozzle body below a conical section, whereby in a closed position of the nozzle needle the second edge facing the blind hole base is arranged below a lower inlet edge of an injection opening, in a partially open position of the nozzle needle the first edge facing away from the blind hole base is arranged below an upper inlet edge of the injection opening, and in a fully open position of the nozzle needle the second edge is arranged above the lower inlet edge of the injection opening.
  • Such a design of the needle tip of the nozzle needle is intended in particular to enable a stable flow between the nozzle needle, the blind hole and the injection opening or to avoid unstable flow conditions.
  • Such unstable flow conditions can manifest themselves in a tendency towards cavitation in the partial stroke range of the nozzle needle and thus in particular also negatively affect the quantity accuracy over the service life of the fuel injector.
  • the EP 3 014 104 A1 further discloses a nozzle assembly for a fuel injector with a nozzle needle having a further conical surface downstream of a conical sealing surface.
  • the fuel injector for internal combustion engines according to the invention with the features of claim 1 has, in addition to the desired properties such as achieving a stable flow with a low damage volume, the main advantage that its tendency to cavitation is significantly reduced in a partial stroke range of the nozzle needle, in which the cross-sectional area in the area of the seat between the nozzle needle and the nozzle body is smaller than the cross-section of the injection openings below the nozzle seat. In addition, a high flow efficiency is achieved in the full stroke range of the nozzle needle.
  • the above-mentioned advantages are achieved in the fuel injector according to the invention in that the diameter of the nozzle needle in the region of the first edge is larger than the diameter of the nozzle needle in the region of the second edge, and that a distance between the two edges viewed in the direction of the longitudinal axis corresponds to 0.4 times to 1.6 times a diameter of the injection opening in an inlet region to the blind hole in the non-rounded state of the inlet region.
  • the nozzle needle has a convex section between the two edges.
  • the nozzle needle has a cylindrical section between the first edge and the sealing surface on the nozzle seat.
  • the cylindrical section in the direction of the sealing surface on the nozzle body is followed by a conical section whose angle to the longitudinal axis of the nozzle needle is greater than the angle between the sealing surface and the longitudinal axis.
  • the difference between the two angles on the nozzle needle is less than 8.5°. This avoids a strong diversion of the fuel flow with corresponding negative effects.
  • the nozzle needle has a concavely formed section there.
  • the nozzle needle below the second edge or in the direction of the bottom of the blind hole.
  • the second edge delimits a flat front surface of the needle tip.
  • the needle tip is conical on the side of the second edge facing away from the first edge.
  • the blind hole in the nozzle body has a cylindrical section that transitions into a rounded blind hole base, and that the transition between the cylindrical section and the rounded blind hole base is arranged between the upper and lower inlet edge of the injection opening, with the longitudinal axis of the injection opening preferably intersecting the transition.
  • a further optimization of the fuel flow in the direction of the injection opening provides that the injection opening is rounded to form a blind hole in the inlet area.
  • a fuel injector 10 for injecting fuel into the combustion chamber (not shown) of a self-igniting internal combustion engine is shown in sections.
  • the axially lower end region of the fuel injector 10 shown faces the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the fuel injector 10 is part of a so-called common rail injection system for self-igniting internal combustion engines, the system pressure preferably being more than 2000 bar.
  • the fuel injector 10 shown is preferably used in applications that require relatively high maximum flow rates.
  • the fuel injector 10 has a nozzle body 12 in which a blind hole 14 is formed.
  • the blind hole 14 has a section 16 which is conical around a longitudinal axis 15 of the nozzle body 12 and which forms a seat surface 17.
  • the section 16 merges into a cylindrical section 18, which is followed by a rounded blind hole base 20.
  • at least one injection opening 22 opens out, which is formed as a through-bore in the nozzle body 12 and via which fuel can be injected from the nozzle body 12 into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the injection opening 22 is arranged at an oblique angle ⁇ relative to the longitudinal axis 15, wherein a longitudinal axis 23 of the injection opening 22 preferably intersects the transition between the cylindrical section 18 and the blind hole base 20 ( Fig.2 ).
  • the inlet area 24 of the injection opening 22 is equipped with a curve 25.
  • the diameter of the injection opening 22 in the area outside the curve 25 is designated by d.
  • the nozzle body 12 described so far cooperates with a nozzle needle 26 arranged such that it can move along the longitudinal axis 15 to inject fuel into the combustion chamber of the internal combustion engine via the at least one injection opening 22.
  • the nozzle needle 26 is moved in a manner known per se, for example by means of a magnetic actuator (not shown), such that in a Fig.3 In the lowered position of the nozzle needle 26 shown in FIG. 1, the latter forms a sealing seat 30 with the nozzle body 12 or its seat surface 17 in the region of a conical sealing surface 28 of the nozzle needle 26 in order to close the at least one injection opening 22 at least indirectly.
  • FIGS. Fig.4 and 5 In the position shown in FIGS. Fig.4 and 5
  • an inlet gap 32 is opened in the direction of the at least one injection opening 22, so that the fuel can be injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.
  • the sealing surface 28 of the nozzle needle 26 on the side facing the blind hole base 20 merges into a cylindrical section 35 as part of a needle tip 34, which in turn is followed by a conical section 36.
  • the end face 38 of the nozzle needle 26 facing the blind hole base 20 is designed as a flat end face 38, i.e. running perpendicular to the longitudinal axis 15.
  • the transition between the cylindrical section 35 and the conical section 36 of the nozzle needle 26 forms a first edge 41 with a first diameter D 1 that runs radially around the longitudinal axis 15.
  • the end face 38 forms a second edge 42 with a second diameter D 2 at the transition to the conical section 36 that runs radially around the longitudinal axis 15.
  • the second diameter D 2 is smaller than the first diameter D 1.
  • an axial distance a is formed between the two edges 41, 42 when viewed in the direction of the longitudinal axis 15. The distance a is 0.4 times to 1.6 times the diameter d of the injection opening 22 outside the inlet area 24, i.e. in the cylindrical area of the injection opening 22.
  • Fig.3 the closed position of the nozzle needle 26 in the nozzle body 12 is shown.
  • the second edge 42 is located axially in the direction of the Longitudinal axis 15 viewed below a lower inlet edge 44 of the injection opening 22.
  • a partially opened nozzle needle 26 is shown.
  • the first edge 41 viewed in the axial direction of the longitudinal axis 15, is located below an upper inlet edge 45 of the injection opening 22.
  • This has the effect that a primary flow 46, which passes directly from the inlet gap 32 into the area of the injection opening 22, is guided in a particularly favorable manner in terms of flow.
  • the Fig.4 The opening position of the nozzle needle 26 shown is characterized in that the (annular) cross section A seat in the area of the inlet gap 32 is smaller than the sum of the cross sections A SL of the injection openings 22.
  • the (fully) open state of the nozzle needle 26 is shown.
  • the second edge 42 is preferably located below the upper inlet edge 45 of the injection opening 22, at most approx. 30 ⁇ m above it.
  • Such an arrangement causes a secondary flow 48, which reaches the area of the injection openings 22 from the blind hole base 20, to produce relatively low flow separations in the area of the injection openings 22.
  • the (fully) open state of the nozzle needle 26 is characterized in that the cross section A seat of the inlet gap 32 is larger than the sum of the cross sections A SL of the injection openings 22.
  • Fig.6 is a comparison with the Fig. 1 to 5 modified nozzle needle 26a is shown. This is characterized in that instead of the conical section 36, a cylindrical section 49 is provided between the cylindrical section 35 and the end face 38. The first edge 41 is located in the transition from the section 35 to the annular surface 50 connecting the sections 35 and 49.
  • the nozzle needle 26b shown has a convex or rounded section 51 at the transition from the cylindrical section 35 to the (flat) end face 38.
  • the Fig.8 The nozzle needle 26c shown has a concave section 52 instead of the convex section 51.
  • the nozzle needle 26d shows the case in which the transition between the cylindrical section 35 and the (flat) end face 38 is formed by two conical sections 53, 54 having different angles to the longitudinal axis 15.
  • a nozzle needle 26e is shown, in which a conical section 55 adjoins the sealing surface 28 in the direction of the cylindrical section 35.
  • the conical section 55 has an angle ⁇ that is a maximum of 8.5° larger than an angle y between the sealing surface 28 and a line parallel to the longitudinal axis 15.
  • a nozzle needle 26f is shown in which the transition between the sealing surface 28 and the first edge 41 is made by a concave section 56.
  • the nozzle needle 26g is basically shaped like the nozzle needle 26f, but the end face 38e is inclined or conical.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fuel-Injection Apparatus (AREA)

Description

    Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft einen Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen, wie er insbesondere als Bestandteil eines sogenannten Common-Rail-Einspritzsystems für selbstzündende Brennkraftmaschinen für Anwendungen mit relativ hohen maximalen Durchfluss- bzw. Einspritzmengen eingesetzt wird.
    • Stand der Technik
  • Ein Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 ist aus der DE 10 2016 116 690 A1 bekannt. Der bekannte Kraftstoffinjektor zeichnet sich durch eine Düsennadel mit einer Nadelspitze aus, die in Richtung eines Sacklochgrunds eines Düsenkörpers unterhalb eines kegelförmig ausgebildeten Abschnitts einen zylindrischen Abschnitt mit zwei radial um eine Längsachse der Düsennadel umlaufende Kanten aufweist, wobei in einer geschlossenen Stellung der Düsennadel die dem Sacklochgrund zugewandte zweite Kante unterhalb einer unteren Einlaufkante einer Einspritzöffnung, in einer teilweise geöffneten Stellung der Düsennadel die dem Sacklochgrund abgewandte erste Kante unterhalb einer oberen Einlaufkante der Einspritzöffnung, und in einer vollständig geöffneten Stellung der Düsennadel die zweite Kante oberhalb der unteren Einlaufkante der Einspritzöffnung angeordnet ist. Eine derartige Ausbildung der Nadelspitze der Düsennadel soll insbesondere eine stabile Strömung zwischen der Düsennadel, dem Sackloch und der Einspritzöffnung ermöglichen bzw. instabile Strömungszustände vermeiden. Derartige instabile Strömungszustände können sich in einer Kavitationsneigung im Teilhubbereich der Düsennadel äußern und somit insbesondere auch die Mengengenauigkeit über die Lebensdauer des Kraftstoffinjektors negativ beeinträchtigen.
  • Die EP 3 014 104 A1 offenbart weiterhin eine Düsenbaugruppe für einen Kraftstoffinjektor mit einer Düsennadel, die stromabwärts einer konischen Dichtfläche eine weitere Konusfläche aufweist.
    • Offenbarung der Erfindung
  • Der erfindungsgemäße Kraftstoffinjektor für Brennkraftmaschinen mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat neben den gewünschten Eigenschaften wie der Erzielung einer stabilen Strömung bei gleichzeitig niedrigem Schadvolumen vor allem den Vorteil, dass dessen Kavitationsneigung in einem Teilhubbereich der Düsennadel, bei dem die Querschnittsfläche im Bereich des Sitzes zwischen der Düsennadel und dem Düsenkörper geringer ist als der Querschnitt der Einspritzöffnungen unterhalb des Düsensitzes, deutlich reduziert wird. Zusätzlich wird eine hohe Strömungseffizienz im Vollhubbereich der Düsennadel erzielt.
  • Erfindungsgemäß werden die oben genannten Vorteile bei dem erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektor dadurch gelöst, dass der Durchmesser der Düsennadel im Bereich der ersten Kante größer ist als der Durchmesser der Düsennadel im Bereich der zweiten Kante, und dass ein Abstand zwischen den beiden Kanten in Richtung der Längsachse betrachtet dem 0,4-fachen bis 1,6-fachen eines Durchmessers der Einspritzöffnung in einem Einlaufbereich zum Sackloch in nicht verrundetem Zustand des Einlaufbereichs entspricht. Die Düsennadel weist zwischen den beiden Kanten einen konvexen Abschnitt auf.
  • Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftstoffinjektors für Brennkraftmaschinen sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Der oben beschriebene allgemeine Erfindungsgedanke kann in konstruktiver Weise unterschiedlich umgesetzt werden, um jeweils spezifisch vorteilhafte Vorteile zu erzielen.
  • Unabhängig von der Form der Düsennadel im axialen Endbereich bzw. im Bereich der Nadelspitze sieht es eine weitere konstruktiv bevorzugte Ausgestaltung vor, dass die Düsennadel zwischen der ersten Kante und der Dichtfläche am Düsensitz einen zylindrisch ausgebildeten Abschnitt aufweist.
  • In Weiterbildung des zuletzt gemachten Vorschlags ist es vorgesehen, dass sich an den zylindrisch ausgebildeten Abschnitt in Richtung zur Dichtfläche am Düsenkörper ein kegelförmig ausgebildeter Abschnitt anschließt, dessen Winkel zur Längsachse der Düsennadel größer ist als der Winkel zwischen der Dichtfläche und der Längsachse.
  • In Weiterbildung des zuletzt gemachten Vorschlags ist es von besonderem Vorteil, wenn der Unterschied der beiden Winkel an der Düsennadel weniger als 8,5° beträgt. Dadurch wird insbesondere eine starke Umlenkung des Kraftstoffflusses mit entsprechend negativen Wirkungen vermieden.
  • Alternativ zu einem zylindrisch ausgebildeten Abschnitt zwischen der ersten Kante und der Dichtfläche im Bereich des Düsenkörpers kann es auch vorgesehen sein, dass die Düsennadel dort einen konkav ausgebildeten Abschnitt aufweist.
  • Auch hinsichtlich der Ausbildung der Düsennadel unterhalb der zweiten Kante bzw. in Richtung des Grunds des Sacklochs gibt es unterschiedliche Möglichkeiten. So kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass die zweite Kante eine ebene Stirnfläche der Nadelspitze begrenzt. Alternativ hierzu kann es vorgesehen sein, dass die Nadelspitze auf der der ersten Kante abgewandten Seite der zweiten Kante kegelförmig ausgebildet ist.
  • Unabhängig von der soweit beschriebenen konkreten Form der Düsennadel ist es hinsichtlich der Strömungsführung auch wichtig, den Düsenkörper in einer vorteilhaften Art und Weise konstruktiv zu gestalten. Hierzu ist es insbesondere vorgesehen, dass das Sackloch im Düsenkörper einen zylindrischen Abschnitt aufweist, der in einen gerundet ausgebildeten Sacklochgrund übergeht, und dass der Übergang zwischen dem zylindrischen Abschnitt und dem gerundeten Sacklochgrund zwischen der oberen und unteren Einlaufkante der Einspritzöffnung angeordnet ist, wobei die Längsachse der Einspritzöffnung vorzugsweise den Übergang schneidet.
  • Eine weitere Optimierung des Kraftstoffflusses in Richtung der Einspritzöffnung sieht vor, dass die Einspritzöffnung im Einlaufbereich zum Sackloch gerundet ausgebildet ist.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen des Kraftstoffinjektors sowie anhand der Zeichnungen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
    • Fig. 1
    zeigt einen axialen Endabschnitt eines bekannten Kraftstoffinjektors,
    Fig. 2
    ein Detail der Fig. 1 im Bereich einer Einspritzöffnung am Düsenkörper,
    Fig. 3 bis Fig. 5
    den Kraftstoffinjektor gemäß Fig. 1 bei unterschiedlichen Stellungen seiner Düsennadel jeweils in einem Teillängsschnitt,
    Fig. 6
    eine nicht erfindungsgemäße Ausgestaltung der Düsennadel,
    Fig. 7
    eine erfindungsgemäß geformte Düsennadel,
    Fig. 8
    und
    Fig. 9
    in jeweils vereinfachten Teillängsschnitten unterschiedlich geformte nicht erfindungsgemäße Düsennadelendbereiche und
    Fig. 10 bis Fig. 12
    weitere Variationen der Geometrie der Düsennadel in Teillängsschnitten.
    Ausführungsformen der Erfindung
  • Gleiche Elemente bzw. Elemente mit gleicher Funktion sind in den Figuren mit den gleichen Bezugsziffern versehen.
  • In den Fig. 1 bis 5 ist bereichsweise ein Kraftstoffinjektor 10 zum Einspritzen von Kraftstoff in den nicht gezeigten Brennraum einer selbstzündenden Brennkraftmaschine dargestellt. Der dargestellte axial untere Endbereich des Kraftstoffinjektors 10 ist dabei dem Brennraum der Brennkraftmaschine zugewandt. Insbesondere ist der Kraftstoffinjektor 10 Bestandteil eines sogenannten Common-Rail-Einspritzsystems für selbstzündende Brennkraftmaschinen, wobei der Systemdruck vorzugsweise mehr als 2000 bar beträgt. Weiterhin findet der dargestellte Kraftstoffinjektor 10 vorzugsweise Verwendung bei Anwendungen, die relativ hohe maximale Durchflussmengen erfordern.
  • Der Kraftstoffinjektor 10 weist einen Düsenkörper 12 auf, in dem ein Sackloch 14 ausgebildet ist. Das Sackloch 14 weist im Längsschnitt eine kegelförmig um eine Längsachse 15 des Düsenkörpers 12 ausgebildeten Abschnitt 16 auf, der eine Sitzfläche 17 ausbildet. Der Abschnitt 16 geht in einen zylindrischen Abschnitt 18 über, an den sich ein gerundet ausgebildeter Sacklochgrund 20 anschließt. Im Übergangsbereich zwischen dem zylindrischen Abschnitt 18 und dem Sacklochgrund 20 mündet wenigstens eine als Durchgangsbohrung im Düsenkörper 12 ausgebildete Einspritzöffnung 22, über die Kraftstoff aus dem Düsenkörper 12 in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann.
  • Die Einspritzöffnung 22 ist gegenüber der Längsachse 15 in einem schrägen Winkel α angeordnet, wobei eine Längsachse 23 der Einspritzöffnung 22 vorzugsweise den Übergang zwischen dem zylindrischen Abschnitt 18 und dem Sacklochgrund 20 schneidet (Fig. 2).
  • Entsprechend der Darstellung der Fig. 2 kann es vorgesehen sein, dass der Einlaufbereich 24 der Einspritzöffnung 22 mit einer Rundung 25 ausgestattet ist. Der Durchmesser der Einspritzöffnung 22 in dem Bereich außerhalb der Rundung 25 ist mit d bezeichnet.
  • Der soweit beschriebene Düsenkörper 12 wirkt zum Einspritzen von Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine über die wenigstens eine Einspritzöffnung 22 mit einer entlang der Längsachse 15 hubbeweglich angeordneten Düsennadel 26 zusammen. Die Düsennadel 26 wird beispielsweise mittels eines nicht dargestellten Magnetaktuators auf an sich bekannte Art und Weise bewegt, derart, dass in einer in der Fig. 3 dargestellten abgesenkten Position der Düsennadel 26 diese mit dem Düsenkörper 12 bzw. dessen Sitzfläche 17 im Bereich einer kegelförmig ausgebildeten Dichtfläche 28 der Düsennadel 26 einen Dichtsitz 30 ausbildet, um die wenigstens eine Einspritzöffnung 22 zumindest mittelbar zu verschließen. In der in den Fig. 4 und 5 dargestellten, teilweise bzw. vollständig angehobenen Düsennadel 26 ist demgegenüber ein Zulaufspalt 32 in Richtung der wenigstens einen Einspritzöffnung 22 freigegeben, sodass der Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt werden kann.
  • Die Dichtfläche 28 der Düsennadel 26 geht auf der dem Sacklochgrund 20 zugewandten Seite geht in einen zylindrischen Abschnitt 35 als Teil einer Nadelspitze 34 über, an den sich wiederum ein kegelförmig ausgebildeter Abschnitt 36 anschließt. Die dem Sacklochgrund 20 zugewandte Stirnfläche 38 der Düsennadel 26 ist als ebene, d.h. senkrecht zur Längsachse 15 verlaufende Stirnfläche 38 ausgebildet.
  • Der Übergang zwischen dem zylindrischen Abschnitt 35 in den kegelförmigen Abschnitt 36 der Düsennadel 26 bildet eine radial um die Längsachse 15 umlaufende erste Kante 41 mit einem ersten Durchmesser D1 aus. Die Stirnfläche 38 bildet am Übergang zum kegelförmigen Abschnitt 36 einen zweite, radial um die Längsachse 15 umlaufende Kante 42 mit einem zweiten Durchmesser D2 aus. Dabei ist der zweite Durchmesser D2 kleiner als der erste Durchmesser D1. Weiterhin ist zwischen den beiden Kanten 41, 42 in Richtung der Längsachse 15 betrachtet ein axialer Abstand a ausgebildet. Der Abstand a beträgt das 0,4-fache bis 1,6-fache des Durchmessers d der Einspritzöffnung 22 außerhalb des Einlaufbereichs 24, d.h. im zylindrischen Bereich der Einspritzöffnung 22.
  • In der Fig. 3 ist die Schließposition der Düsennadel 26 in dem Düsenkörper 12 dargestellt. Dabei befindet sich die zweite Kante 42 axial in Richtung der Längsachse 15 betrachtet unterhalb einer unteren Einlaufkante 44 der Einspritzöffnung 22.
  • In der Fig. 4 ist eine teilweise geöffnete Düsennadel 26 dargestellt. Dabei befindet sich die erste Kante 41 in axialer Richtung der Längsachse 15 betrachtet unterhalb einer oberen Einlaufkante 45 der Einspritzöffnung 22. Dies bewirkt, dass eine Primärströmung 46, die unmittelbar von dem Zulaufspalt 32 in den Bereich der Einspritzöffnung 22 gelangt, strömungstechnisch besonders günstig geführt wird. Die in der Fig. 4 dargestellte Öffnungsstellung der Düsennadel 26 zeichnet sich dadurch aus, dass der (ringförmige) Querschnitt ASitz im Bereich des Zulaufspalts 32 kleiner ist als die Summe der Querschnitte ASL der Einspritzöffnungen 22.
  • In der Fig. 5 ist der (vollständig) geöffnete Zustand der Düsennadel 26 dargestellt. Dabei befindet sich die zweite Kante 42 vorzugsweise unterhalb der oberen Einlaufkante 45 der Einspritzöffnung 22, maximal ca. 30µm darüber. Eine derartige Anordnung bewirkt, dass eine Sekundärströmung 48, die vom Sacklochgrund 20 in den Bereich der Einspritzöffnungen 22 gelangt, im Bereich der Einspritzöffnungen 22 relativ geringe Strömungsablösungen erzeugt. Weiterhin ist der (vollständig) geöffnete Zustand der Düsennadel 26 dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt ASitz des Zulaufspalts 32 größer ist als die Summe der Querschnitte ASL der Einspritzöffnungen 22.
  • In der Fig. 6 ist eine gegenüber den Fig. 1 bis 5 abgewandelte Düsennadel 26a dargestellt. Diese zeichnet sich dadurch aus, dass anstelle des kegelförmigen Abschnitts 36 ein zylindrischer Abschnitt 49 zwischen dem zylindrischen Abschnitt 35 und der Stirnfläche 38 vorgesehen ist. Die erste Kante 41 befindet sich im Übergang von dem Abschnitt 35 zu der die Abschnitte 35 und 49 verbindenden Ringfläche 50.
  • Die in der Fig. 7 dargestellte Düsennadel 26b weist demgegenüber beim Übergang von dem zylindrischen Abschnitt 35 zu der (ebenen) Stirnfläche 38 einen konvex bzw. gerundet ausgebildeten Abschnitt 51 auf.
  • Die in der Fig. 8 dargestellte Düsennadel 26c weist anstelle des konvex ausgebildeten Abschnitts 51 einen konkav ausgebildeten Abschnitt 52 auf.
  • In der Fig. 9 ist bei der Düsennadel 26d der Fall dargestellt, bei der der Übergang zwischen dem zylindrischen Abschnitt 35 in die (ebene) Stirnfläche 38 durch zwei, unterschiedliche Winkel zur Längsachse 15 aufweisende, konisch ausgebildete Abschnitte 53, 54 ausgebildet ist.
  • In der Fig. 10 ist eine Düsennadel 26e dargestellt, bei der sich an die Dichtfläche 28 in Richtung zum zylindrischen Abschnitt 35 ein kegelförmiger Abschnitt 55 anschließt. Der kegelförmig ausgebildete Abschnitt 55 weist einen Winkel β auf, der um maximal 8,5° größer ist als ein Winkel y zwischen der Dichtfläche 28 und einer Parallelen zur Längsachse 15.
  • In der Fig. 11 ist eine Düsennadel 26f dargestellt, bei der der Übergang zwischen der Dichtfläche 28 zur ersten Kante 41 durch einen konkav ausgebildeten Abschnitt 56 erfolgt.
  • Zuletzt ist in der Fig. 12 der Fall dargestellt, bei der die Düsennadel 26g grundsätzlich wie die Düsennadel 26f geformt ist, jedoch die Stirnfläche 38e geneigt bzw. kegelförmig ausgebildet ist.

Claims (9)

  1. Kraftstoffinjektor (10) für Brennkraftmaschinen, mit einem Düsenkörper (12), in dem ein Sackloch (14) ausgebildet ist, von dem wenigstens eine Einspritzöffnung (22) ausgeht, und mit einer im Düsenkörper (12) längsbeweglich angeordneten Düsennadel (26; 26a bis 26g), an der auf dem Sackloch (14) zugewandten Seite eine Dichtfläche (28) ausgebildet ist, mit der die Düsennadel (26; 26a bis 26g) zur Steuerung eines Kraftstoffflusses zu der wenigstens einen Einspritzöffnung (22) mit einer Sitzfläche (17) des Düsenkörpers (12) zusammenwirkt, und mit einer sich an die Dichtfläche (28) in Richtung zum Sackloch (14) anschließenden Nadelspitze (34), die eine radial um eine Längsachse (15) umlaufende erste Kante (41) mit einem ersten Durchmesser (D1) aufweist, an den sich in Richtung des Sacklochgrunds (20) eine zweite, radial um die Längsachse (15) umlaufende Kante (42) mit einem zweiten Durchmesser (D2) anschließt, wobei in einer einen Dichtsitz (30) ausbildenden, abgesenkten Stellung der Düsennadel (26; 26a bis 26g) die zweite Kante (42) in Richtung der Längsachse (15) betrachtet unterhalb einer unteren Einlaufkante (44) der Einspritzöffnung (22) angeordnet ist, in einer teilweise geöffneten Stellung der Düsennadel (26; 26a bis 26g) die erste Kante (41) in Richtung der Längsachse (15) betrachtet unterhalb einer oberen Einlaufkante (45) der Einspritzöffnung (22) angeordnet ist und in einer vollständig geöffneten Stellung der Düsennadel (26; 26a bis 26g) in Richtung der Längsachse (15) betrachtet die zweite Kante (42) oberhalb der unteren Einlaufkante (44) der Einspritzöffnung (22) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Durchmesser (D1) der Düsennadel (26; 26a bis 26g) im Bereich der ersten Kante (41) größer ist als der Durchmesser (D2) der Düsennadel (26; 26a bis 26g) im Bereich der zweiten Kante (42), und dass ein Abstand (a) zwischen den beiden Kanten (41, 42) in Richtung der Längsachse (15) betrachtet dem 0,4-fachen bis 1,6-fachen eines Durchmessers (d) der Einspritzöffnung (22) in einem Einlaufbereich (24) zum Sackloch (14) in nicht verrundetem Zustand des Einlaufbereichs (24) entspricht, und die Düsennadel (26b; 26c) zwischen den beiden Kanten (41, 42) einen konvex ausgebildeten Abschnitt (51; 52) aufweist.
  2. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Düsennadel (26; 26a bis 26e) zwischen der ersten Kante (41) und der Dichtfläche (28) einen zylindrisch ausgebildeten Abschnitt (35) aufweist.
  3. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass sich an den zylindrisch ausgebildeten Abschnitt (35) in Richtung zur Dichtfläche (28) ein kegelförmig ausgebildeter Abschnitt (55) anschließt, dessen Winkel (β) zur Längsachse (15) größer ist als der Winkel (y) zwischen der Dichtfläche (28) und der Längsachse (15).
  4. Kraftstoffinjektor nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass der Unterschied der beiden Winkel (β, γ) weniger als 8,5° beträgt.
  5. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Düsennadel (26f; 26g) zwischen der ersten Kante (41) und der Dichtfläche (28) einen konkav ausgebildeten Abschnitt (56) aufweist.
  6. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die zweite Kante (42) eine ebene Stirnfläche (38) der Nadelspitze (34) begrenzt.
  7. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Nadelspitze (34) auf der der ersten Kante (41) abgewandten Seite der zweiten Kante (42) mit einer kegelförmig ausgebildeten Stirnfläche (38a) versehen ist.
  8. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass das Sackloch (14) einen zylindrischen Abschnitt (18) aufweist, der in den gerundet ausgebildeten Sacklochgrund (20) übergeht, und dass der Übergang zwischen dem zylindrischen Abschnitt (18) und dem gerundeten Sacklochgrund (20) zwischen der unteren und oberen Einlaufkante (44, 45) der Einspritzöffnung (22) angeordnet ist, wobei eine Längsachse (23) der Einspritzöffnung (22) vorzugsweise den Übergang zwischen dem zylindrischen Abschnitt (18) und dem Sacklochgrund (20) schneidet.
  9. Kraftstoffinjektor nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Einspritzöffnung (22) im Einlaufbereich (24) zum Sackloch (14) mit einer Rundung (25) ausgebildet ist.
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