WO2012010657A2 - Düsenkörper mit sackloch - Google Patents

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WO2012010657A2 PCT/EP2011/062520 EP2011062520W WO2012010657A2 WO 2012010657 A2 WO2012010657 A2 WO 2012010657A2 EP 2011062520 W EP2011062520 W EP 2011062520W WO 2012010657 A2 WO2012010657 A2 WO 2012010657A2
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nozzle
conical
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Wolfgang Gerber
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Ferdinand Löbbering
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Aumovio Germany GmbH
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    • F02M51/06—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle
    • F02M51/0603—Injectors peculiar thereto with means directly operating the valve needle using piezoelectric or magnetostrictive operating means

Definitions

  • the invention relates to a nozzle body, in particular for a fuel injector, according to the preamble of claim 1.
  • a generic nozzle body has a nozzle needle recess arranged around a longitudinal axis, comprising a conical nozzle needle seat and a blind hole, from which at least one injection hole projects to an outer surface of the nozzle ⁇ body extends.
  • Such nozzle bodies are used, for example, in diesel injectors.
  • the nozzle body forms a tip of the fuel injector, which protrudes in the installed state into the combustion chamber of an internal combustion engine. For Einsprit ⁇ wetting fuel inside the nozzle body is guided to the inlet hole injection and injected therethrough into the combustion chamber.
  • the nozzle body is manufactured ⁇ det substantially rotationally symmetrical about a central longitudinal axis of the injector.
  • a Düsenna ⁇ delausappelung This opens at the combustion chamber end in a blind hole. At its end facing away from the combustion chamber, it is connected to a high-pressure fuel supply line (eg common rail).
  • a nozzle needle In the Düsennadelausnaturalung a nozzle needle is movably mounted in the axial direction.
  • the SI ⁇ nozzle needle is driven by an actuator, directly or indirectly between an open position and a closed position moved.
  • the nozzle needle recess has a conical nozzle needle seat with a sealing surface.
  • the nozzle needle In the closed state of the valve, the nozzle needle is pressed with a sealing edge on the sealing surface of the nozzle needle seat to form a Dichtsit ⁇ zes. Ector for opening the Kraftstoffinj the SI ⁇ nozzle needle driven by the actuator is off the nozzle needle seat lifted. Once the nozzle needle is moved to an open position and lifts from the sealing seat, fuel can flow under pressure into the underlying blind hole and to the injection holes and be injected into the combustion chamber.
  • the valve needle When the valve needle is moved to a closed position and forms a sealing seat with the nozzle needle seat, the volume in the blind hole is separated from the pressurized fuel supply line.
  • the pressure in the blind hole relaxes through the injection through the injection holes and the pressure in the blind hole drops. Nevertheless, a residue of fuel remains in the volume between the tip of the nozzle needle and the blind hole.
  • Through the injection holes continues to be a direct connection to the combustion chamber. Therefore, small quantities of fuel can enter the combustion chamber of the internal combustion engine even when the injection valve is closed, for example by outgassing. This has a negative effect on the emissions of the internal combustion engine.
  • the invention is therefore based on the object to provide an improved nozzle body with which you can reduce the emissions.
  • the object is achieved by a nozzle body according to independent claim 1, by an arrangement of a nozzle body and a nozzle needle according to claim 8, as well as ei ⁇ NEN Kraftstoffin ector according to claim 9.
  • Advantageous developments of the invention are set forth in the dependent claims.
  • An inventive nozzle body has a central longitudinal axis.
  • a nozzle needle recess is arranged which comprises a conical nozzle needle seat.
  • the nozzle needle seat opens into a blind hole, from which at least one injection hole extends to an outer surface of the nozzle body.
  • the blind hole has a blind hole diameter and it extends from the transition in the axial direction to a blind hole depth.
  • the ratio of blind hole diameter (17) to blind hole depth (18) is greater than or equal to 1.5.
  • blind hole diameter and blind hole depth are usually about the same size, so that a ratio of about 1 or 1: 1 is given. Due to the inventive design of the blind hole as a particularly fla ⁇ ches blind hole, the volume of the blind hole can be reduced ⁇ who.
  • a plurality of injection holes extend from the blind hole to the outer surface of the nozzle body.
  • 4, 6 or 8 injection holes are provided.
  • ratio of blind hole diameter to blind hole depth of at least 1.5 the blind hole volume can be kept very small.
  • the plurality of injection holes are typically distributed symmetrically about the longitudinal axis of the nozzle body and face radially outward from a peripheral wall of the blind hole.
  • the blind hole diameter is therefore also influenced by the number, size and arrangement of the injection holes.
  • the ratio of blind ⁇ hole diameter to blind hole depth invention can thus achieve a particularly flat design of the blind hole.
  • the blind hole diameter is determined at the transition between the conical nozzle needle seat to the blind hole. For example, this transition forms an edge.
  • the reference point used here is, for example, the axial position of the edge, in which the circumferential wall of the nozzle needle opening opens from the conical shape of the nozzle needle seat toward the blind hole, or at which the peripheral wall of the blind hole and the peripheral wall of the nozzle needle seat meet.
  • This axial position serves as a reference point for the determination of the blind hole diameter and also for the determination of the blind hole depth.
  • the largest blind hole depth is usually in the middle on the longitudinal axis of the nozzle body.
  • the blind hole ends in a hollow conical tip.
  • the blind hole depth then refers to the axial distance between the lowest point of the blind hole in the combustion chamber direction and the reference point at the transition to the conical nozzle needle seat as determined above.
  • the volume of the individual injection holes has little design freedom. Thus the leakage of fuel to the injection valve closed at reduced ⁇ the blind hole due to the low volume of the nozzle body according to the invention. This leads to a reduction of emissions.
  • the ratio of blind hole diameter to blind hole depth is at least 1.7, at least 2 or, more preferably, at least 2.3. Also possible and advantageous is a ratio greater than or equal to 3.
  • inventive design of the blind hole is particularly advantageous for directly driven power injectors ⁇ injectors.
  • a service provided by an actuator actuating a servo valve on the nozzle needle übertra ⁇ gen will reflectors stoffin.
  • actuator is a piezo actuator is used for example for use.
  • piezo actuators can only provide a limited stroke available. Through the intermediary of the servo-valve operating stroke can be hydraulically enlarged ⁇ the.
  • Servo valve for transferring the power stroke on the Düsenna ⁇ del interposed.
  • the stroke of the actuator is transferred directly or optionally through a mechanical transmission to the SI ⁇ nozzle needle. Therefore, the maximum needle stroke for Publ ⁇ tion of the fuel injection valve is also specified by the stroke provided by the actuator or limited by this.
  • the cone-shaped nozzle needle seat and the nozzle needle tip cooperating therewith are designed with a large cone angle.
  • the nozzle body according to the invention therefore has a conical nozzle needle seat with an opening angle greater than 100 °, preferably greater than 105 ° and particularly preferably greater than 110 °.
  • the opening angle is smaller than 120 °, and particular ⁇ DERS preferably, less than 115 °.
  • cone or cone angle is the angle enclosed by a conical surface.
  • An opening angle of 100 ° corresponds to ⁇ with an inclination angle of 50 ° between the conical surface and a central longitudinal axis.
  • An elevation angle of the injection holes relative to the longitudinal axis of the nozzle body is defined by the combustion chamber design and the installation situation of the ⁇ Inkjektors in the combustion chamber.
  • injector with several Injection holes in the nozzle body typically have different elevation angles relative to the longitudinal axis.
  • the injection holes with one another can, for example, include a cone angle of up to 160 ° or 165 ° or more.
  • the elevation angle of individual injection holes with respect to the longitudinal axis of the nozzle body can thereby be significantly RESIZE ⁇ SSER than 75 ° or 80 °.
  • a certain minimum depth of the blind hole is therefore advantageous to ensure a suffi ⁇ sponding stability so that the distance between nozzle needle seat and the injection hole can be made sufficiently large.
  • the inventive ratio of blind hole diameter to blind hole depth of at least 1.5, preferably greater than or equal to 1.7, more preferably greater than or equal to 2, and in particular greater or equal to 2.3 or greater than or equal to 3 is found to be advantageous.
  • the blind hole has two adjacent conical regions in the axial direction and a conical region at the tip, wherein the two conical regions and the conical region each have different opening angles ⁇ .
  • a first conical region with a small cone angle From the transition from the nozzle needle seat to blind hole thus there is a first conical region with a small cone angle.
  • a second cone-shaped section with a larger cone angle follows.
  • the blind hole ends in a conical section with a cone angle which is greater than the first and the second cone angle.
  • This configuration of the blind hole with three Various ⁇ nen cone or cone angles the malicious volume of the blind hole can be further reduced.
  • a harmful volume of the volume of the blind hole is referred to at ge ⁇ patentedem injection valve, wherein the volumes of the injection holes are not counted.
  • the Schadvolu ⁇ men is thus the trapped between nozzle needle tip and blind hole wall volume.
  • the inlet openings of the injection holes or the injection hole are arranged between the first conical region and the second conical region. In this way, a sufficient wall thickness of the nozzle body between the nozzle needle seat and the injection hole can be ensured at the transition area.
  • the blind hole has the shape of a partial ellipsoid. This allows, similar to the configuration with three different cone or cone angles, a fla ⁇ che configuration of the blind hole and a sufficient wall ⁇ strength between the nozzle needle seat and injection hole. At an elevation angle of the injection holes with respect to
  • the injection holes extend obliquely through the wall of the nozzle body.
  • the material of the nozzle body is in this case referred to between the blind hole and the outer surface of SI ⁇ sen emotionss as a wall.
  • the oblique course of the Einspritzlö ⁇ cher through this wall causes a large length and thus a large volume of injection holes, which also has an unfavorable effect on emissions.
  • the nozzle body according to the invention on the outer surface of the nozzle ⁇ body in the exit region of the injection holes provided a recess.
  • the wall thickness of the nozzle body is reduced in this area and the length of the injection holes is shortened.
  • the length of the injection holes is shortened to a maximum of 1.2 mm, more preferably less than 1 mm and most preferably less than 0.8 mm.
  • the wall thickness of the nozzle body remains high for sufficient high-pressure resistance.
  • the Ausneh ⁇ mung can for example be designed as an annular groove on the outer surface of the nozzle body ⁇ .
  • a separate, for example, cone-shaped recess may be provided for each injection hole.
  • a small dead volume in the blind hole can be achieved in an arrangement of a nozzle body according to the invention with a nozzle needle movably mounted axially between an open position and a closed position.
  • a Schadvolumen of less than 0.15 mm 3 more preferably less than 0.1 mm 3 be included ⁇ sen.
  • the nozzle needle has preference ⁇ a conical or a frusto-conical tip.
  • Another independent object of the invention is a Kraftstoffin ector with a nozzle body according to the invention described above or with an arrangement of a nozzle body according to the invention and a nozzle needle, as described above.
  • the nozzle needle is driven directly in the Kraftstoffinj ektor by a piezoelectric actuator.
  • FIG. 1 shows a nozzle body according to the invention in accordance with a first embodiment
  • Figure 2 is a detail view of the nozzle body of Figure 1;
  • FIG 3 shows a detailed view of a nozzle body according to the invention according to a second embodiment.
  • the nozzle body 10 according to the invention has a central
  • a nozzle needle ⁇ recess 11 is arranged.
  • the nozzle needle recess 11 At the end of the nozzle needle recess 11 facing the combustion chamber (not shown), the latter has a conical nozzle needle seat 12 with a cone angle of 112 °.
  • a blind hole 13 connects to the nozzle needle seat 12.
  • injection holes 14 extend with an axis 23 to an outer surface 15 of the nozzle body.
  • the outer surface 15 of the nozzle body 10 has conical recesses 24.
  • the nozzle needle 25 is disposed. This has a sheep-shaped portion 26 and a frusto-conical tip 27. Above the truncated cone-shaped tip 27, the nozzle needle 25 forms a sealing seat with the nozzle needle seat 12.
  • the blind hole 13 connects.
  • the blind hole 13 has a first conical region 19 (see FIG. 2) with a first cone angle.
  • a second conical portion 20 is arranged with a second, larger cone angle.
  • the second Cone angle corresponds, for example, to the cone angle of the nozzle needle seat.
  • the blind hole ends in the direction of the combustion chamber with a conical region 21 which has an opening angle which is greater than the cone angles of the first and second conical regions of the blind hole.
  • the blind hole has a blind hole diameter 17.
  • the nozzle needle ⁇ 25 is shown in a lifted-off from the nozzle needle seat state in Figure 2. Starting from the axial position of the transition 16, the blind hole depth 18 is determined.
  • a ring ⁇ shaped circumferential groove 24 is provided, through which the length 28 of the injection holes 14 is shortened.
  • the length 28 is preferably shorter than 1 mm.
  • Figure 3 shows an alternative embodiment of the OF INVENTION ⁇ to the invention the nozzle body.
  • the blind hole in the form of a partial ellipsoid is formed ⁇ .
  • the blind hole 13 at the transition region 16 the blind hole diameter 17.
  • the blind hole 13 extends in a blind hole depth 18 in the axial direction to the combustion chamber.
  • the depth 18 of the blind hole is for example less than 0.4 mm while the diameter 17 is greater than 0.8 mm.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Düsenkörper mit einer um eine Längsachse angeordneten Düsennadelausnehmung, umfassend einen konischen Düsennadelsitz, welcher in ein Sackloch mündet, sowie mindestens ein Einspritzloch, welches sich von dem Sackloch zu einer Außenoberfläche des Düsenkörpers erstreckt. Das Sackloch weist am Übergang zu dem konischen Düsennadelsitz einen Sacklochdurchmesser auf und erstreckt sich von dem Übergang in Achsrichtung bis zu einer Sacklochtiefe, wobei das Verhältnis von Sacklochdurchmesser zu Sacklochtiefe größer oder gleich 1,5 ist. Die Erfindung betrifft weiter eine Anordnung bestehend aus einem Düsenkörper und einer Düsennadel sowie einen Kraftstoffinjektor.

Description

Beschreibung
Düsenkörper mit Sackloch
Die Erfindung betrifft einen Düsenkörper, insbesondere für einen Kraftstoffin ektor, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein gattungsgemäßer Düsenkörper hat eine um eine Längsach- se angeordneten Düsennadelausnehmung, umfassend einen konischen Düsennadelsitz und ein Sackloch, von dem aus sich mindestens ein Einspritzloch zu einer Außenoberfläche des Düsen¬ körpers erstreckt. Derartige Düsenkörper kommen beispielsweise bei Dieselinjektoren zum Einsatz. Der Düsenkörper bildet eine Spitze des Kraftstoffinj ektors, welche im eingebauten Zustand in den Brennraum einer Brennkraftmaschine ragt. Für eine Einsprit¬ zung wird Kraftstoff im Inneren des Düsenkörpers zu den Ein- spritzlöchern geleitet und durch diese in den Brennraum eingespritzt. Der Düsenkörper ist im Wesentlichen rotationssymmetrisch um eine zentrale Längsachse des Injektors ausgebil¬ det. Im Inneren des Düsenkörpers befindet sich eine Düsenna¬ delausnehmung. Diese mündet am brennraumseitigen Ende in ein Sackloch. An ihrem dem Brennraum abgewandten Ende ist sie mit einer unter Hochdruck stehenden KraftstoffZuleitung (z.B. Common Rail) verbunden. In der Düsennadelausnehmung ist eine Düsennadel in axialer Richtung beweglich gelagert. Zum Öffnen und Schließen des Kraftstoffinj ektors wird die Dü¬ sennadel durch einen Aktor direkt oder indirekt angesteuert zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung bewegt. Die Düsennadelausnehmung weist einen konischen Düsenna- delsitz mit einer Dichtfläche auf. Im geschlossenen Zustand des Ventils wird die Düsennadel mit einer Dichtkante auf die Dichtfläche des Düsennadelsitzes unter Bildung eins Dichtsit¬ zes gepresst. Zum Öffnen des Kraftstoffinj ektors wird die Dü¬ sennadel durch den Aktor angesteuert vom Düsennadelsitz abge- hoben. Sobald die Düsennadel in eine Offenstellung bewegt wird und von dem Dichtsitz abhebt, kann Kraftstoff unter Druck in das darunterliegende Sackloch und zu den Einspritzlöchern strömen und in den Brennraum eingespritzt werden.
Wenn die Ventilnadel in eine Schließstellung bewegt wird und einen Dichtsitz mit dem Düsennadelsitz bildet, wird das Volumen im Sackloch von der unter Druck stehenden KraftstoffZuleitung getrennt. Der Druck im Sackloch entspannt sich durch die Einspritzung durch die Einspritzlöcher und der Druck im Sackloch sinkt. Trotzdem verbleibt ein Rest Kraftstoff in dem Volumen zwischen der Spitze der Düsennadel und dem Sackloch. Durch die Einspritzlöcher besteht dabei weiterhin eine direkte Verbindung zum Brennraum. Daher können auch bei geschlossenem Einspritzventil geringe Mengen an Kraftstoff in den Brennraum der Brennkraftmaschine gelangen, beispielsweise durch Ausgasung. Dies wirkt sich negativ auf die Emissionen der Brennkraftmaschine aus.
Zukünftige Dieselmotorenkonzepte haben bedingt durch die Ab¬ gasgesetzgebung und modernes Motorenlayout höhere Anforderun¬ gen an die Reduzierung von Kohlenwasserstoff- (HC) und Koh- lenmonoxid- (CO) Rohgasemissionen. Hierdurch steigen die Anforderungen an alle Komponenten, welche die HC- und CO-Roh- gasemissionen direkt oder indirekt beeinflussen. Bei Dieseleinspritzdüsen sind dies üblicherweise die Volumina, welche während der Einspritzung von Kraftstoff durchströmt und au¬ ßerdem nach Ende der Einspritzung (bei geschlossenem Ein- spritzventil ) mit dem Brennraum in direktem Kontakt stehen. Dies sind das unterhalb des Dichtsitzes zwischen Düsennadel und Düsenkörper im Sackloch eingeschlossene Volumen und zusätzlich das Volumen der Einspritzlöcher.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen verbesserten Düsenkörper anzugeben, mit dem sieh die Emissionen reduzieren lassen. Die Aufgabe wird gelöst durch einen Düsenkörper gemäß dem unabhängigen Anspruch 1, durch eine Anordnung aus einem Düsenkörper und einer Düsennadel gemäß Anspruch 8, sowie durch ei¬ nen Kraftstoffin ektor gemäß Anspruch 9. Vorteilhafte Weiter- bildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Ein erfindungsgemäßer Düsenkörper hat eine zentrale Längsachse. Um diese herum ist eine Düsennadelausnehmung angeordnet, welche einen konischen Düsennadelsitz umfasst. Der Düsenna- delsitz mündet in ein Sackloch, von welchem sich mindestens ein Einspritzloch zu einer Außenoberfläche des Düsenkörpers erstreckt. Am Übergang zum konischen Düsennadelsitz weist das Sackloch einen Sacklochdurchmesser auf und es erstreckt sich von dem Übergang in Achsrichtung bis zu einer Sacklochtiefe. Erfindungsgemäß ist das Verhältnis von Sacklochdurchmesser (17) zu Sacklochtiefe (18) größer oder gleich 1,5 ist.
Bei herkömmlichen Sacklöchern sind Sacklochdurchmesser und Sacklochtiefe üblicherweise in etwa gleich groß, so dass ein Verhältnis von ca. 1 bzw. 1:1 gegeben ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Sackloches als besonders fla¬ ches Sackloch kann das Volumen des Sackloches reduziert wer¬ den .
Vorzugsweise erstrecken sich mehrere Einspritzlöcher von dem Sackloch zur Außenoberfläche des Düsenkörpers. Beispielsweise sind 4, 6 oder 8 Einspritzlöcher vorgesehen. Durch das erfindungsgemäß vorgesehene Verhältnis von Sacklochdurchmesser zu Sacklochtiefe, von mindestens 1,5 kann das Sacklochvolumen besonders klein gehalten werden. Die Mehrzahl der Einspritzlöcher sind typischerweise symmetrisch um die Längsachse des Düsenkörpers verteilt und weisen von einer Umfangswand des Sackloches radial nach außen. Der Sacklochdurchmesser ist da- her auch durch die Anzahl, Größe und Anordnung der Einspritzlöcher beeinflusst. Das erfindungsgemäße Verhältnis von Sack¬ lochdurchmesser zu Sacklochtiefe lässt sich demnach durch eine besonders flache Ausgestaltung des Sackloches erreichen. Der Sacklochdurchmesser wird bestimmt am Übergang zwischen konischem Düsennadelsitz zum Sackloch. Dieser Übergang bildet beispielsweise eine Kante. Als Bezugspunkt dient dabei bei- spielsweise die axiale Position der Kante, bei welcher sich die Umfangswand der Düsennadelausnehmung von der konischen Form des Düsennadelsitzes zum Sackloch hin öffnet, bzw. an welcher die Umfangswand des Sackloches und die Umfangswand des Düsennadelsitzes aufeinandertreffen. Diese axiale Positi- on dient als Bezugspunkt für die Bestimmung des Sacklochdurchmessers und auch für die Bestimmung der Sacklochtiefe. Die größte Sacklochtiefe liegt üblicherweise in der Mitte auf der Längsachse des Düsenkörpers. Beispielsweise endet das Sackloch in einer hohlkegelförmigen Spitze. Als Sacklochtiefe wird dann der axiale Abstand zwischen dem tiefsten Punkt des Sackloches in Brennraumrichtung zu dem wie oben bestimmten Bezugspunkt am Übergang zum konischen Düsennadelsitz bezeichnet . Bei dem Volumen der einzelnen Einspritzlöcher besteht wenig Gestaltungsspielraum. Somit kann durch das geringe Sacklochvolumen des erfindungsgemäßen Düsenkörpers das Austreten von Kraftstoff bei geschlossenem Einspritzventil reduziert wer¬ den. Dies führt zu einer Reduktion der Emissionen.
Dieser Vorteil lässt sich bereits ab einem Verhältnis von Sacklochdurchmesser zu Sacklochtiefe von 1,5 erreichen. Vorteilhaft sind jedoch insbesondere noch größere Verhältnisse, die vor Allem durch eine weiter reduzierte Sacklochtiefe er- reichbar sind. Gemäß bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung beträgt daher das Verhältnis von Sacklochdurchmesser zu Sacklochtiefe mindestens 1,7, mindestens 2 oder, besonders bevorzugt, mindestens 2,3. Möglich und vorteilhaft ist auch ein Verhältnis größer oder gleich 3.
Eine solche, erfindungsgemäße Ausgestaltung des Sackloches ist insbesondere vorteilhaft für direkt angetriebene Kraft¬ stoffinj ektoren . Bei herkömmlichen indirekt betätigten Kraft- stoffin ektoren wird ein von einem Aktor bereitgestellter Betätigungshub über ein Servoventil auf die Düsennadel übertra¬ gen. Als Aktor kommt beispielsweise ein Piezoaktor zum Einsatz. Solche Piezoaktoren können jedoch nur einen begrenzten Hub zur Verfügung stellen. Durch das dazwischen geschaltete Servoventil kann der Betriebshub hydraulisch vergrößert wer¬ den .
Bei direkt angetriebenen Kraftstoffinj ektoren ist kein
Servoventil zur Übertragung des Arbeitshubs auf die Düsenna¬ del zwischengeschaltet. Der Hub des Aktors wird direkt oder gegebenenfalls durch eine mechanische Übersetzung auf die Dü¬ sennadel übertragen. Daher ist der maximale Nadelhub zur Öff¬ nung des Kraftstoffeinspritzventils auch durch den vom Aktor bereitgestellten Hub vorgegeben bzw. durch diesen begrenzt. Um auch mit einem geringen Nadelhub ein schnelles Öffnen des Nadelventils mit einem ausreichenden Strömungsquerschnitt er¬ reichen zu können, sind daher der konusförmige Düsennadelsitz und die damit zusammenwirkende Düsennadelspitze mit einem großen Konuswinkel ausgestaltet.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist der erfindungsgemäße Düsenkörper daher einen konischen Düsennadelsitz mit einem Öffnungswinkel größer als 100°, vorzugsweise größer als 105° und besonders bevorzugt von größer als 110° auf. Vor¬ zugsweise ist der Öffnungswinkel kleiner als 120° und beson¬ ders bevorzugt, kleiner als 115°.
Als Öffnungs- Konus- oder Kegelwinkel wird in dieser Anmel- dung der von einer konischen Fläche insgesamt eingeschlossene Winkel bezeichnet. Ein Öffnungswinkel von 100° entspricht da¬ mit einem Neigungswinkel von 50° zwischen der konischen Fläche und einer zentralen Längsachse. Ein Höhenwinkel der Einspritzlöcher gegenüber der Längsachse des Düsenkörpers ist durch die Brennraumgeometrie und Einbau¬ situation des Inkjektors in den Brennraum vorgegeben. Bei einem für einen Schrägeinbau vorgesehenen Injektor mit mehreren Einspritzlöchern im Düsenkörper weisen diese typischerweise jeweils unterschiedliche Höhenwinkel gegenüber der Längsachse auf. Die Einspritzlöcher untereinander können beispielsweise einen Kegelwinkel von bis zu 160° oder 165° oder mehr ein- schließen. Der Höhenwinkel einzelner Einspritzlöcher gegenüber der Längsachse des Düsenkörpers kann dabei deutlich grö¬ ßer als 75°oder 80° werden.
Bei derart großen Höhenwinkeln der Einspritzlöcher gegenüber der Längsachse des Düsenkörpers und gleichzeitig einem großen Öffnungswinkel des Düsennadelsitzes besteht zwischen dem Dü- sennadelsitz und dem Einspritzlöchern nur ein relativ kleiner, spitzer Winkel. Damit verbunden ist eine relativ dünne Wandstärke des Düsenkörpers zwischen Düsennadelsitz und Ein- spritzloch. Dies führt einerseits bei geöffnetem Ventil zu scharfen Umlenkungen des Kraftstoffs in diesem Bereich. Andererseits ist der zwischen dem Düsennadelsitz und dem Einspritzloch gebildete spitze Winkel besonders anfällig für Ab¬ nutzung durch häufiges Öffnen und Schließen beim Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils . Zur Gewährleistung einer ausrei¬ chenden Stabilität ist daher eine gewisse Mindesttiefe des Sacklochs vorteilhaft, damit der Abstand zwischen Düsennadel- sitz und Einspritzloch ausreichend groß gestaltet werden kann. Um dabei gleichzeitig ein möglichst geringes Schadvolu- men in dem Sackloch zu erreichen, hat sich dabei das erfindungsgemäße Verhältnis von Sacklochdurchmesser zu Sacklochtiefe von mindestens 1,5, vorzugsweise größer oder gleich als 1,7 , besonders bevorzugt größer oder gleich 2, und insbesondere größer oder gleich 2,3 oder auch größer oder gleich 3 als vorteilhaft herausgestellt.
In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Düsenkörpers weist das Sackloch zwei in Achsrichtung aneinander angrenzende konische Bereiche und einen kegelförmigen Bereich an der Spitze auf, wobei die beiden konischen Bereiche und der kegelförmige Bereich jeweils unterschiedliche Öffnungs¬ winkel aufweisen. Von dem Übergang von dem Düsennadelsitz zu Sackloch besteht somit ein erster konischer Bereich mit einem kleinen Konuswinkel. Anschließend an diesen in Richtung zur In ektorspitze hin schließt sich ein zweiter konusförmiger Abschnitt mit einem größeren Konuswinkel an. Das Sackloch endet in einem kegelförmigen Abschnitt mit einem Kegelwinkel, welcher größer ist als der erste und der zweite Konuswinkel. Durch diese Ausgestaltung des Sackloches mit drei verschiede¬ nen Konus- beziehungsweise Kegelwinkeln kann das Schadvolumen des Sackloches weiter reduziert werden. Als Schadvolumen wird das Volumen des Sackloches bei ge¬ schlossenem Einspritzventil bezeichnet, wobei die Volumina der Einspritzlöcher nicht mitgerechnet werden. Das Schadvolu¬ men ist also das zwischen Düsennadelspitze und Sacklochwand eingeschlossene Volumen.
Die Einlassöffnungen der Einspritlöcher oder des Einspritzlochs sind dabei zwischen dem ersten konischen Bereich und dem zweiten konischen Bereich angeordnet. Auf diese Weise kann eine ausreichende Wandstärke des Düsenkörpers zwischen dem Düsennadelsitz und dem Einspritzloch am Übergangsbereich gewährleistet werden.
In einer alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Düsenkörpers weist das Sackloch die Form eines Teil-Ellipsoids auf. Dies ermöglicht, ähnlich wie die Ausgestaltung mit drei verschiedenen Konus- beziehungsweise Kegelwinkeln, eine fla¬ che Ausgestaltung des Sackloches und eine ausreichende Wand¬ stärke zwischen Düsennadelsitz und Einspritzloch. Bei einem Höhenwinkel der Einspritzlöcher gegenüber der
In ektorachse von größer als 75° zusammen mit einem großen Öffnungswinkel im Düsennadelsitz zwischen 100° und 120° erstrecken sich die Einspritzlöcher schräg durch die Wand des Düsenkörpers. Als Wand wird hierbei das Material des Düsen- körpers zwischen dem Sackloch und der Außenoberfläche des Dü¬ senkörpers bezeichnet. Der schräge Verlauf der Einspritzlö¬ cher durch diese Wand bewirkt eine große Länge und somit ein großes Volumen der Einspritzlöcher, was sich ebenfalls ungünstig auf die Emissionen auswirkt.
Daher ist gemäß einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Düsenkörpers an der Außenoberfläche des Düsen¬ körpers im Austrittsbereich der Einspritzlöcher eine Ausnehmung vorgesehen. Durch die Ausnehmung wird die Wandstärke des Düsenkörpers in diesem Bereich reduziert und die Länge der Einspritzlöcher wird verkürzt. Vorzugsweise wird die Länge der Einspritzlöcher verkürzt auf maximal 1,2 mm, besonders bevorzugt unter 1 mm und insbesondere bevorzugt unter 0,8 mm. Im umliegenden Bereich bleibt die Wandstärke des Düsenkörpers für eine ausreichende Hochdruckfestigkeit hoch. Die Ausneh¬ mung kann beispielsweise als ringförmige Nut an der Außen¬ oberfläche des Düsenkörpers ausgebildet sein. Alternativ kann für jedes Einspritzloch eine gesonderte, beispielsweise konusförmige Ausnehmung vorgesehen sein.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Sackloches kann in einer Anordnung aus einem erfindungsgemäßen Düsenkörper mit einer darin axial zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung beweglich gelagerten Düsennadel ein kleines Schadvolumen im Sackloch erreicht werden. Insbesondere kann durch die Erfindung ein Schadvolumen von weniger als 0,15 mm3, besonders bevorzugt von weniger als 0,1 mm3 eingeschlos¬ sen sein. Eine derartige Anordnung ist ein unabhängiger Gegenstand der Erfindung. Die Düsennadel weist dabei vorzugs¬ weise eine kegelförmige oder eine kegelstumpfförmige Spitze auf .
Ein weiterer unabhängiger Gegenstand der Erfindung ist ein Kraftstoffin ektor mit einem oben beschriebenen erfindungsgemäßen Düsenkörper oder mit einer Anordnung aus einem erfindungsgemäßen Düsenkörper und einer Düsennadel, wie oben beschrieben. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung wird die Düsennadel in dem Kraftstoffinj ektor durch einen Piezoaktor direkt angetrieben. Im Folgenden soll die Erfindung anhand der in den Figuren 1 bis 3 dargstellten Ausführungsbeispiele näher erläutert wer¬ den . Es zeigen schematisch:
Figur 1 einen erfindungsgemäßen Düsenkörper gemäß einer ersten Aus führungs form; Figur 2 eine Detailansicht des Düsenkörpers aus Figur 1 ; und
Figur 3 eine Detailansicht eines erfindungsgemäßen Düsenkörpers gemäß einer zweiten Aus führungs form.
Der erfindungsgemäße Düsenkörper 10 weist eine zentrale
Längsachse 22 auf. Symmetrisch um diese ist eine Düsennadel¬ ausnehmung 11 angeordnet. An dem zum Brennraum (nicht dargestellt) weisenden Ende der Düsennadelausnehmung 11 weist die- se einen konischen Düsennadelsitz 12 mit einem Konuswinkel von 112° auf. In Brennraumrichtung schließt sich an den Dü- sennadelsitz 12 ein Sackloch 13 an. Davon ausgehend erstrecken sich Einspritzlöcher 14 mit einer Achse 23 zu einer Außenoberfläche 15 des Düsenkörpers. Im Bereich der Austritts- Öffnungen der Einspritzlöcher 14 weist die Außenoberfläche 15 des Düsenkörpers 10 konusförmige Ausnehmungen 24 auf. Im In¬ neren der Düsennadelausnehmung 11 ist die Düsennadel 25 angeordnet. Diese weist einen schaffförmigen Bereich 26 und eine kegelstumpfförmige Spitze 27 auf. Oberhalb der kegelstumpf- förmigen Spitze 27 bildet die Düsennadel 25 einen Dichtsitz mit dem Düsennadelsitz 12.
Vom Düsennadelsitz in Brennraumrichtung (in der Zeichnung nach unten) schließt sich das Sackloch 13 an. Das Sackloch 13 weist einen ersten konischen Bereich 19 (siehe Figur 2) mit einem ersten Konuswinkel auf. Daran anschließend in Brenn¬ raumrichtung ist ein zweiter konischer Bereich 20 mit einem zweiten, größeren Konuswinkel angeordnet. Der zweite Konuswinkel entspricht beispielsweise dem Konuswinkel des Dü- sennadelsitzes . Das Sackloch endet in Richtung des Brennraums mit einem kegelförmigen Bereich 21, der einen Öffnungswinkel aufweist, welcher größer ist als die Konuswinkel der ersten und zweiten konischen Bereiche des Sacklochs. Am Übergang 16 zwischen Düsennadelsitz und dem erstem konischen Bereich des Sackloches weist das Sackloch einen Sacklochdurchmesser 17 auf. Zur besseren Übersichtlichkeit ist in Figur 2 die Düsen¬ nadel 25 in einem vom Düsennadelsitz abgehobenen Zustand dar- gestellt. Ausgehend von der axialen Position des Übergangs 16 wird die Sacklochtiefe 18 bestimmt.
An der Außenoberfläche 15 des Düsenkörpers 10 ist eine ring¬ förmig umlaufende Nut 24 vorgesehen, durch welche die Länge 28 der Einspritzlöcher 14 verkürzt ist. Die Länge 28 ist vorzugsweise kürzer als 1 mm.
Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsvariante des erfin¬ dungsgemäßen Düsenkörpers. Bei dieser zweiten Ausführungsva- riante ist das Sackloch in Form eines Teil-Ellipsoids ausge¬ bildet. Sowohl bei der ersten, als auch bei der zweiten Ausführungsvariante weist das Sackloch 13 am Übergangsbereich 16 den Sacklochdurchmesser 17 auf. Ausgehend von diesem Übergangsbereich erstreckt sich das Sackloch 13 in eine Sackloch- tiefe 18 in axialer Richtung zum Brennraum hin. Die Tiefe 18 des Sackloches beträgt beispielsweise unter 0,4 mm während der Durchmesser 17 größer als 0,8 mm ist.
Alle vorstehend beschriebenen Aspekte und Merkmale der Erfin- dung können in Kombination miteinander für die Realisierung der Erfindung zum Einsatz kommen.

Claims

Patentansprüche
1. Düsenkörper (10) mit einer um eine Längsachse (22) angeordneten Düsennadelausnehmung (11), umfassend einen konischen Düsennadelsitz (12), welcher in ein Sackloch (13) mündet, sowie mindestens ein Einspritzloch (14), welches sich von dem Sackloch (13) zu einer Außenoberfläche (15) des Düsenkörpers (10) erstreckt, wobei das Sackloch (13) am Übergang (16) zu dem konischen Düsennadelsitz (12) einen Sacklochdurchmesser (17) aufweist und sich von dem Übergang (16) in Achsrichtung bis zu einer Sacklochtiefe (18) erstreckt,
dadurch gekennz ei chnet ,
dass das Verhältnis von Sacklochdurchmesser (17) zu Sacklochtiefe (18) größer oder gleich 1,5 ist.
2. Düsenkörper (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennz ei chnet ,
dass das Verhältnis von Sacklochdurchmesser (17) zu Sack- lochtiefe (18) größer oder gleich 1,7 und insbesondere größer oder gleich 2 ist.
3. Düsenkörper (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennz ei chnet ,
dass der konische Düsennadelsitz (12) einen Öffnungswinkel im Bereich zwischen 100° und 120° aufweist.
4. Düsenkörper (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü- che,
dadurch gekennz ei chnet ,
dass das Sackloch (13) zwei in Achsrichtung aneinander an- grenzende konische Bereiche (19, 20) und einen kegelförmigen Bereich (21) mit jeweils unterschiedlichem Öffnungswinkel aufweist .
5. Düsenkörper (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennz ei chnet ,
dass das Sackloch (13) die Form eines Teil-Ellipsoids hat.
6. Düsenkörper (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprü- che,
dadurch gekennz ei chnet ,
dass die Außenoberfläche (15) des Düsenkörpers (10) im Aus¬ trittsbereich des mindestens einen Einspritzlochs (14) eine Ausnehmung (24) aufweist.
7. Düsenkörper (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennz ei chnet ,
dass er eine Mehrzahl von Einspritzlöchern (13) aufweist.
8. Anordnung aus einem Düsenkörper (10) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und einer darin axial zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung beweglich gelagerten Düsennadel (25)
dadurch gekennz ei chnet ,
dass, während die Düsennadel (25) in der Schließstellung ist, im Sackloch (13) ein Schadvolumen von weniger als 0,15 mm3, insbesondere weniger als 0,10 mm3 eingeschlossen ist.
9. Kraftstoffin ektor mit einer Anordnung gemäß Anspruch 8 oder mit einem Düsenkörper (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7.
10. Kraf tstof f in ektor gemäß Anspruch 9,
d a du r c h g e k e nn z e i c hn e t ,
dass die Düsennadel (25) durch einen Aktor direkt angetrieben ist .
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