EP1382840B1

EP1382840B1 - Fuel injection valve for a combustion engine

Info

Publication number: EP1382840B1
Application number: EP03009122A
Authority: EP
Inventors: Oliver Heinold; Gerhard Suenderhauf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2003-04-22
Publication date: 2005-07-27
Anticipated expiration: 2023-04-22
Also published as: DE50300845D1; KR20040010178A; JP2004052766A; DE10232049A1; EP1382840A1

Description

State of the art

Die Erfindung geht von einem Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen aus, wie es der Gattung des Patentanspruchs 1 entspricht. Derartige Kraftstoffeinspritzventile sind aus dem Stand der Technik bekannt. So zeigt die DE 196 09 218 A1 ein Kraftstoffeinspritzventil, das einen Ventilkörper mit einer Bohrung aufweist. Die Bohrung wird an ihrem brennraumseitigen Ende von einem konischen Ventilsitz begrenzt, von dem mehrere Einspritzkanäle abgehen, die in den Brennraum der Brennkraftmaschine münden. In der Bohrung ist eine Ventilnadel längsverschiebbar angeordnet, die mit einer ebenfalls konischen Ventildichtfläche mit dem Ventilsitz zusammenwirkt und so den Kraftstoffzufluss zu den Einspritzkanälen steuert. Bei vom Ventilsitz abgehobener Ventilnadel strömt Kraftstoff zwischen der Ventildichtfläche und dem Ventilsitz hindurch zu den Eintrittsöffnungen der Einspritzkanäle und wird von dort in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt. Die Einspritzkanäle sind hierbei vorzugsweise gleichmäßig über den Umfang des Kraftstoffeinspritzventils verteilt und es herrscht innerhalb der Einspritzkanäle eine gleichmäßige Strömung des Kraftstoffs. Hierdurch erreicht man eine hohe Eindringtiefe des Kraftstoffstrahls in den Brennraum, was bei großen Brennräumen und damit großem Hubraum zu einer schnellen Verteilung des Kraftstoffs führt und damit zu einer guten Verbrennung.The invention is based on a fuel injection valve for Internal combustion engine, as it is the type of claim 1 corresponds. Such fuel injection valves are known from the prior art. Thus, the DE 196 shows 09 218 A1 a fuel injector, which is a valve body having a bore. The hole will be at her combustion chamber end bounded by a conical valve seat, from which depart several injection channels in the Combustion chamber of the internal combustion engine open. In the hole is a valve needle arranged longitudinally displaceable, which with a also conical valve sealing surface cooperates with the valve seat and so the fuel flow to the injection channels controls. When lifted from the valve seat valve needle fuel flows between the valve sealing surface and the Valve seat through to the inlet openings of the injection channels and from there into the combustion chamber of the internal combustion engine injected. The injection channels are in this case preferably evenly over the circumference of the fuel injection valve distributed and it prevails within the injection channels a uniform flow of fuel. This achieves a high penetration depth of the fuel jet in the combustion chamber, resulting in large combustion chambers and thus large displacement to a rapid distribution of the Fuel leads and thus to a good combustion.

Eine hohe Eindringtiefe der Kraftstoffstrahlen ist jedoch nicht immer von Vorteil. Insbesondere bei kleinen Brennkraftmaschinen mit einem geringen Brennraumvolumen wird ein Kraftstoffstrahl angestrebt, der bereits kurz nach Austritt aus dem Einspritzkanal des Kraftstoffeinspritzventils stark zersträubt, um eine möglichst homogene Verteilung des Kraftstoffs im Brennraum zu erreichen. Dies kann beispielsweise dadurch erreichen werden, dass der Kraftstoffstrom im Einspritzkanal einen Vortex bildet, also einen Drall oder einen Wirbel um die Längsachse des im wesentlichen zylindrischen Einspritzkanals. Dies führt unmittelbar nach Austritt des Kraftstoffs aus dem Einspritzkanal zu einer starken Zersträubung. Solche Einspritzventile sind aus dem Stand der Technik ebenfalls bekannt, beispielsweise aus der Offenlegungsschrift JP 11-082229 A oder der US 6 065 692. Bei diesen Einspritzventilen wird durch Nuten in der Ventilnadel bzw. durch eingelegte Strömscheiben ein Vortex erzeugt, womit die oben angegebenen Wirkungen eintreten. Diese Einspritzventile weisen jedoch den Nachteil auf, dass sie jeweils nur eine einzelne Einspritzöffnung aufweisen und konstruktionsbedingt für den Einsatz in modernen direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen nur eingeschränkt geeignet sind.However, a high penetration depth of the fuel jets is not always advantageous. Especially with small internal combustion engines with a small combustion chamber volume becomes Fuel jet aimed at already shortly after exit from the injection port of the fuel injection valve strong disrupts to ensure the most homogeneous possible distribution of the fuel to reach in the combustion chamber. This can be, for example be achieved by the fuel flow in the injection channel forms a vortex, ie a spin or a Vortex about the longitudinal axis of the substantially cylindrical Injection channel. This leads immediately after the exit of the Fuel from the injection channel to a strong Zersträubung. Such injection valves are from the prior Technique also known, for example from the published patent application JP 11-082229 A or US 6,065,692. In these Injectors will be through grooves in the valve needle or by inserted Strömscheiben generated a vortex, which the above effects occur. These injectors However, they have the disadvantage that they each have only a single injection port and design for use in modern direct injection Internal combustion engines only limited suitable are.

Aus der Schrift JP 59-136563 ist ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, das eine einzelne Einspritzöffnung mit kreisrundem Querschnitt aufweist, wobei der Kraftstoffzufluss durch eine Ventilnadel gesteuert wird, die mit einem Ventilsitz zusammenwirkt. An der Ventilnadel ist ein Zapfen ausgebildet, der in die Einspritzöffnung hineinragt, wobei der Zapfen einen ovalen oder elliptischen Querschnitt aufweist. Dadurch entsteht zwischen dem Zapfen und der Wand der Einspritzöffnung ein Spalt, der enge und weite Bereiche aufweist.From the document JP 59-136563 is a fuel injection valve known to be a single injection port with circular Cross-section, wherein the fuel flow through a Valve needle is controlled, which cooperates with a valve seat. On the valve needle, a pin is formed in the Injection opening protrudes, wherein the pin is an oval or having elliptical cross-section. This creates between the Tenon and the wall of the injection opening a gap, the narrow and has wide areas.

Advantages of the invention

Das erfindungsgemäße Kraftstoffeinspritzventil mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass wie bei den bekannten Kraftstoffeinspritzventilen mehrere Einspritzkanäle über den Umfang des Kraftstoffeinspritzventils verteilt angeordnet sein können und in sämtlichen Einspritzkanälen ein Vortex erzeugt wird. Hierzu ist der zwischen der Ventildichtfläche und dem Ventilsitz ausgebildete Ringspalt, durch den der Kraftstoff den Einspritzkanälen zuströmt, nicht über den gesamten Umfang gleich dick ausgebildet. Der Kraftstoff strömt, abhängig vom Azimutwinkel bezüglich der Längsachse der Bohrung, mit unterschiedlicher Geschwindigkeit in die Einspritzkanäle, so dass sich an der Eintrittsöffnung der Einspritzkanäle ein Geschwindigkeitsgradient in Umfangsrichtung ausbildet. Dadurch wird der Kraftstoffstrom im Einspritzkanal in eine Wirbelbewegung versetzt, die zu der oben erwähnten starken Zerstäubung des austretenden Kraftstoffs im Brennraum führt.The fuel injection valve according to the invention with the characterizing Features of claim 1, in contrast the advantage that, as in the known fuel injection valves several injection channels over the circumference can be arranged distributed to the fuel injection valve and create a vortex in all injection channels becomes. For this purpose, the between the valve sealing surface and the Valve seat trained annular gap through which the fuel flows to the injection channels, not over the entire circumference the same thickness. The fuel flows, depending from the azimuth angle with respect to the longitudinal axis of the bore, at different speeds into the injection channels, so that is at the inlet opening of the injection channels forms a velocity gradient in the circumferential direction. As a result, the fuel flow in the injection channel in a Whirling motion that gives rise to the above-mentioned strong Atomization of the escaping fuel in the combustion chamber leads.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmale sind vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung möglich.By the features listed in the subclaims are advantageous embodiments of the subject invention possible.

In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung ist die Ventilnadel auf Höhe der Eintrittsöffnungen der Einspritzkanäle mit einem Querschnitt gestaltet, der einem Dreieck mit konvex gewölbten Seitenflächen entspricht. Dies ermöglicht in einfacher Art und Weise eine Zuflusscharakteristik zu den Einspritzkanälen, die zu dem erwünschten Vortex im Einspritzkanal führt. Ebenso vorteilhaft ist die Ausgestaltung der Ventilnadel auf Höhe der Eintrittsöffnung der Einspritzkanäle in Form eines Ovals, was ebenfalls zu den dargestellten Zuströmverhältnissen führt. Ebenso vorteilhaft ist die Ausgestaltung einer Ventilnadel, die auf Höhe der Eintrittsöffnungen einen Querschnitt aufweist, der einem Sechseck entspricht, wobei die Innenwinkel der aneinandergrenzenden Seiten abwechselnd größer und kleiner als 120° sind. Die Eintrittsöffnungen sind hierbei vorzugsweise in einer Radialebene zur Längsachse der Bohrung angeordnet, so dass in allen Einspritzkanälen dieselben Vortices erzeugt werden.In a first advantageous embodiment, the valve needle at the level of the inlet openings of the injection channels designed with a cross section of a triangle with convex corresponding to curved side surfaces. This allows in simple way of adding an inflow characteristic to the Injection channels leading to the desired vortex in the injection channel leads. Equally advantageous is the embodiment the valve needle at the level of the inlet opening of the injection channels in the form of an oval, which is also to the illustrated Influx conditions leads. Equally advantageous is the Design of a valve needle, at the level of the inlet openings has a cross section of a hexagon corresponds, with the interior angles of the adjacent Pages are alternately larger and smaller than 120 °. The Inlet openings are in this case preferably in a radial plane arranged to the longitudinal axis of the bore, so that in all injection channels the same vortices are generated.

Ebenso ist es vorteilhaft, wenn die den Eintrittsöffnungen gegenüberliegende Fläche der Ventilnadel abgeflacht ist, wobei die gedachte Verlängerung der Einspritzkanäle diese Fläche der Ventilnadel in einem schiefen Winkel schneidet. Dadurch lassen sich die Einströmbedingungen für jeden Einspritzkanal separat modifizieren. Außerdem lassen sich so die gewünschten Einströmbedingungen bei einer beliebigen Anzahl von Einspritzkanälen erreichen.Likewise, it is advantageous if the the inlet openings opposite surface of the valve needle is flattened, wherein the imaginary extension of the injection channels this area the valve needle cuts at an oblique angle. Thereby can be the inflow conditions for each injection channel modify separately. Plus, that's how it works the desired inflow conditions for any number reach of injection channels.

drawing

In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils dargestellt. Es zeigt

Figur 1: einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil an dessen brennraumseitigen Ende,
Figur 2: den Querschnitt eines Kraftstoffeinspritzventils, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist, entlang der Linie A-A der Figur 1,
Figur 2A: eine geschnittene Darstellung des Ventilkörpers im Bereich des Ventilsitzes,
Figur 3: ebenfalls einen Querschnitt entlang der Linie A-A der Figur 1 eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils,
Figur 3A: eine geschnittene Darstellung des Ventilkörpers im Bereich des Ventilsitzes mit dem Kraftstoffverlauf im Einspritzkanal,
Figur 4, Figur 5 und Figur 6: weitere Ausführungsbeispiele, die denselben Querschnitt wie Figur 3 darstellen, und
Figur 7: denselben Querschnitt wie Figur 3, jedoch weist die Ventilnadel hier einen kreisrunden Querschnitt auf.

In the drawing, various embodiments of the fuel injection valve according to the invention are shown. It shows

FIG. 1: a longitudinal section through an inventive fuel injection valve at the combustion chamber end,
FIG. 2: 3 shows the cross section of a fuel injection valve, as known from the prior art, along the line A - A of FIG. 1,
FIG. 2A: a sectional view of the valve body in the region of the valve seat,
FIG. 3: likewise a cross section along the line AA of FIG. 1 of a first exemplary embodiment of the fuel injection valve according to the invention,
FIG. 3A: a sectional view of the valve body in the region of the valve seat with the fuel flow in the injection channel,
FIG. 4, FIG. 5 and FIG. 6: further embodiments, which represent the same cross-section as Figure 3, and
FIG. 7: the same cross section as Figure 3, but here the valve needle has a circular cross-section.

Description of the embodiments

Figur 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Kraftstoffeinspritzventil, wobei nur das brennraumseitige Ende des ansonsten hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannten Kraftstoffeinspritzventils dargestellt ist. In einem Ventilkörper 1 ist eine Bohrung 3 ausgebildet, die eine Längsachse 4 aufweist. Die Bohrung 3 wird an ihrem brennraumseitigen Ende von einem im wesentlichen konischen Ventilsitz 5 begrenzt, in dem die Eintrittsöffnungen 107 mehrerer Einspritzkanäle 7 angeordnet sind, die in Einbaulage des Kraftstoffeinspritzventils in der Brennkraftmaschine in den Brennraum derselben münden. In der Bohrung 3 ist eine kolbenförmige Ventilnadel 10 längsverschiebbar angeordnet, deren brennraumseitiges Ende mit dem Ventilsitz 5 zusammenwirkt. Die Ventilnadel 10 weist einen zylindrischen Abschnitt 13 auf, an den sich ein konischer Abschnitt 11 anschließt, an welchen wiederum ein zweiter zylindrischer Abschnitt 16 grenzt. An den zweiten zylindrischen Abschnitt 16 schließt sich eine konische Ventildichtfläche 12 an, mit der die Ventilnadel 10 in ihrer Schließstellung am konischen Ventilsitz 5 anliegt. Das brennraumseitige Ende der Ventilnadel 10 bildet die konische Ventilnadelspitze 15, die von der Ventildichtfläche 12 durch eine Ringnut 14 getrennt ist.FIG. 1 shows a longitudinal section through an inventive device Fuel injection valve, with only the combustion chamber side End of the otherwise well-known from the prior art Fuel injection valve is shown. In one Valve body 1, a bore 3 is formed, which is a Has longitudinal axis 4. The bore 3 is at its combustion chamber side End of a substantially conical valve seat 5 limited, in which the inlet openings 107 of several Injection channels 7 are arranged in the installed position of the Fuel injection valve in the internal combustion engine in the Combustion open the same. In the bore 3 is a piston-shaped Valve needle 10 arranged longitudinally displaceable, whose combustion chamber side end cooperates with the valve seat 5. The valve needle 10 has a cylindrical portion 13, followed by a conical section 11, which in turn has a second cylindrical section 16 borders. To the second cylindrical portion 16th joins a conical valve sealing surface 12, with the the valve needle 10 in its closed position on the conical Valve seat 5 is applied. The combustion chamber end of the valve needle 10 forms the conical valve needle tip 15, the of the valve sealing surface 12 is separated by an annular groove 14.

Zwischen der Ventilnadel 10 und der Wand der Bohrung 3 ist ein Druckraum 8 ausgebildet, der mit Kraftstoff unter hohem Druck befüllt werden kann. In Schließstellung der Ventilnadel 10, das ist, wenn die Ventildichtfläche 12 am Ventilsitz 5 anliegt, werden die Einspritzkanäle 7 durch die Ventilnadel 10 vom Druckraum 8 getrennt. In Öffnungsstellung der Ventilnadel 10, also wenn die Ventildichtfläche 12 durch eine Längsbewegung der Ventilnadel 10 vom Ventilsitz 5 abgehoben ist, strömt Kraftstoff aus dem Druckraum 8 zwischen der Ventildichtfläche 12 und dem Ventilsitz 5 hindurch zu den Eintrittsöffnungen 107 der Einspritzkanäle 7 und wird von dort in den Brennraum der Brennkraftmaschine eingespritzt.Between the valve needle 10 and the wall of the bore 3 is a pressure chamber 8 is formed, which is fuel with high Pressure can be filled. In the closed position of the valve needle 10, that is, when the valve sealing surface 12 at the valve seat 5 is applied, the injection ports 7 through the valve needle 10 separated from the pressure chamber 8. In opening position of Valve needle 10, so if the valve sealing surface 12 by a Longitudinal movement of the valve needle 10 lifted off the valve seat 5 is fuel flows from the pressure chamber 8 between the Valve sealing surface 12 and the valve seat 5 through to the Inlets 107 of the injection channels 7 and is of there injected into the combustion chamber of the internal combustion engine.

Figur 2 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie A-A der Figur 1 eines Kraftstoffeinspritzventils, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Ventilnadel 10 weist hier auf Höhe der Eintrittsöffnungen 107 der Einspritzkanäle 7, von denen hier sechs über den Umfang des Ventilkörpers 1 verteilt angeordnet sind, eine kreisrunde Form auf. Hierdurch ergibt sich in Öffnungsstellung der Ventilnadel 10 ein kreisrunder Ringspalt 17 zwischen der Ventilnadel 10 und dem Ventilsitz 5, durch den der Kraftstoff den Einspritzkanälen 7 zuströmt. Durch die rotationssymmetrische Ausgestaltung des Ringspalts 17, der über den gesamten Umfang des Ventilkörpers 1 eine konstante Breite D aufweist, ergibt sich überall die gleiche Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs. Betrachtet man die Geschwindigkeit des Kraftstoffstroms im Bereich der Eintrittsöffnung 107 eines Einspritzkanals 7, so ist die tangentiale Geschwindigkeit am linken Rand v_L, wie es in Figur 2 an allen Einspritzkanälen 7 angedeutet ist, gleich groß wie die tangentiale Geschwindigkeit v_R am rechten Rand der Einspritzkanäle 7. Figur 2A zeigt einen Teil des Ventilkörpers 1 in geschnittener Darstellung im Bereich des Ventilsitzes 5. Exemplarisch geht hier ein Einspritzkanal 7 ab, der zur Verdeutlichung mit vergrößertem Durchmesser dargestellt ist. Die tangentialen Einlaufgeschwindigkeiten V_L und V_R des Kraftstoffs sind gleich groß, so dass sich eine gleichmäßige Strömung des Kraftstoffs im Einspritzkanal 7 und damit die bekannt hohe Eindringtiefe in den Brennraum der Brennkraftmaschine ergibt.Figure 2 shows a cross section along the line AA of Figure 1 of a fuel injection valve, as is known in the prior art. The valve needle 10 has here at the level of the inlet openings 107 of the injection channels 7, of which six are arranged distributed over the circumference of the valve body 1 here, a circular shape. This results in the open position of the valve needle 10, a circular annular gap 17 between the valve needle 10 and the valve seat 5, through which the fuel flows to the injection channels 7. Due to the rotationally symmetrical configuration of the annular gap 17, which has a constant width D over the entire circumference of the valve body 1, the same flow velocity of the fuel results everywhere. Considering the speed of the fuel flow in the region of the inlet opening 107 of an injection channel 7, the tangential velocity at the left edge v _L , as indicated in FIG. 2 on all injection channels 7, is the same as the tangential velocity v _R on the right edge of FIG FIG. 2A shows a part of the valve body 1 in a sectional view in the region of the valve seat 5. By way of example, an injection channel 7, which is shown with an enlarged diameter for clarity, is used here. The tangential inlet velocities V _L and V _{R of} the fuel are the same, so that there is a uniform flow of the fuel in the injection channel 7 and thus the known high penetration depth into the combustion chamber of the internal combustion engine.

Figur 3 zeigt wie Figur 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A der Figur 1 eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils. Die Ventilnadel 10 weist auf Höhe der Eintrittsöffnungen 107 der Einspritzkanäle 7 eine Form auf, die einem Sechseck entspricht, wodurch an der Ventilnadel 10 sechs Seitenflächen 20 gebildet werden. Die Innenwinkel der aneinandergrenzenden Seitenflächen 20 ist abwechselnd kleiner und größer als 120°, so dass die Verlängerung der Einspritzkanäle 7 einen schiefen Winkel mit der jeweils gegenüberliegenden Seitenfläche 20 bildet. Der Ringspalt 17 variiert somit in seiner Breite über den Umfang des Ventilkörpers 1. Die bisher bekannte Form der Ventilnadel 10 ist durch eine gepunktete Linie angedeutet, wodurch die nicht überall gleiche Breite D des Ringspalts 17 verdeutlicht wird.FIG. 3, like FIG. 2, shows a cross section along the line A-A of Figure 1 of a first embodiment of the Inventive fuel injection valve. The valve needle 10 has the height of the inlet openings 107 of the injection channels 7 has a shape that corresponds to a hexagon, whereby six side surfaces 20 are formed on the valve needle 10 become. The interior angles of the adjoining side surfaces 20 is alternately smaller and larger than 120 °, so that the extension of the injection channels 7 a crooked Angle with the respective opposite side surface 20th forms. The annular gap 17 thus varies in width over the circumference of the valve body 1. The previously known form the valve needle 10 is indicated by a dotted line, whereby not the same width D of the annular gap everywhere 17 is clarified.

Betrachtet man einen einzelnen Einspritzkanal 7, so ist der Spalt zwischen der Seitenfläche 20 der Ventilnadel 10 und dem linken Rand der Eintrittsöffnung 107 des Einspritzkanals 7 kleiner als der Spalt zwischen dem rechten Rand der Eintrittsöffnung 107 und der Seitenfläche 20. Dadurch ergibt sich am rechten Rand ein höherer Strömungswiderstand des Kraftstoffs im Ringspalt 17 und damit bezüglich des Einspritzkanals 7 eine geringere tangentiale Geschwindigkeit v_R beim Eintritt des Kraftstoffs. Am linken Rand hingegen ergibt sich durch den geringeren Strömungswiderstand eine entsprechend höhere tangentiale Geschwindigkeit v_L. Durch diese unterschiedlichen Eintrittsgeschwindigkeiten des Kraftstoffs an beiden Seiten des Einspritzkanals 7 ergibt sich ein Vortex, der beim Austritt des Kraftstoffs in den Brennraum der Brennkraftmaschine zu einer starken Zersträubung führt und damit zu einer geringeren Eindringtiefe. Bei den Einspritzkanälen 7, die neben dem exemplarisch ausgewählten Einspritzkanal 7 liegen, kehren sich, was die linke und rechte Seite des Einspritzkanals 7 betrifft, die Geschwindigkeitsverhältnisse um, so dass der Vortex in diesen Einspritzkanälen 7 eine gegensinnige Rotationsrichtung aufweist. In Figur 3 sind die tangentialen Geschwindigkeiten v_L und v_R in sämtlichen Einspritzkanälen 7 durch Pfeile angedeutet. Considering a single injection channel 7, the gap between the side surface 20 of the valve needle 10 and the left edge of the inlet opening 107 of the injection channel 7 is smaller than the gap between the right edge of the inlet opening 107 and the side surface 20. This results in the right edge a higher flow resistance of the fuel in the annular gap 17 and thus with respect to the injection channel 7 a lower tangential velocity v _R at the entrance of the fuel. On the left edge, on the other hand, the lower flow resistance results in a correspondingly higher tangential velocity v _L. Due to these different entry speeds of the fuel on both sides of the injection channel 7, a vortex results, which leads to a strong atomization when the fuel exits into the combustion chamber of the internal combustion engine and thus to a lower penetration depth. In the injection channels 7, which are adjacent to the exemplary selected injection channel 7, reverse, as regards the left and right side of the injection channel 7, the speed ratios, so that the vortex in these injection channels 7 has an opposite direction of rotation. In FIG. 3, the tangential velocities v _L and v _R in all injection channels 7 are indicated by arrows.

Figur 3A zeigt in der gleichen Darstellung wie Figur 2A die Einströmverhältnisse an einem Einspritzkanal 7 des in Figur 3 dargestellten Einspritzventils. Die tangentialen Geschwindigkeitskomponenten v_L und v_R führen im Einspritzkanal 7 zu einem Vortex, der hier von der Eintrittsöffnung 107 aus gesehen im Gegenuhrzeigersinn rotiert.FIG. 3A shows, in the same representation as FIG. 2A, the inflow conditions at an injection channel 7 of the injection valve illustrated in FIG. The tangential velocity components v _L and v _R lead in the injection channel 7 to a vortex, which here seen from the inlet opening 107 from rotating counterclockwise.

Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils, wiederum als Querschnitt entlang der Linie A-A der Figur 1. Die Ventilnadel 10 weist hier auf Höhe der Eintrittsöffnungen 107 der Einspritzkanäle 7 eine Dreiecksform auf mit konvex, also nach außen gewölbten Seitenflächen. Auch hier erhält man ähnliche Einströmverhältnisse wie bei dem in Figur 3 gezeigten Einspritzventil und ebensolche Vortices, die bei benachbarten. Einspritzkanälen 7 unterschiedliche Orientierung aufweisen. Die kleinste Breite des Ringspalts 17 ist in der Figur 3 mit D₁ bezeichnet, die größte mit D₂. Diese Form der Ventilnadel 10 ist auf sechs Einspritzkanäle 7 abgestimmt, die gleichmäßig über den Umfang des Ventilkörpers 1 verteilt angeordnet sind. Die übliche kreisrunde Form der Ventilnadel 10 ist durch eine gepunktete Linie angedeutet. Alternativ kann es auch vorgesehen sein, dass die Ventilnadel 10 einen Querschnitt aufweist, der einem Dreieck mit konkav, also nach innen gewölbten Seitenflächen entspricht. Auch hier ergeben sich Einströmbedingungen, die in der oben dargelegten Weise zu einem Vortex in den Einspritzkanälen 7 führen.Figure 4 shows another embodiment of a fuel injection valve according to the invention, again as a cross section along the line AA of Figure 1. The valve needle 10 has here at the level of the inlet openings 107 of the injection channels 7 a triangular shape with convex, ie outwardly curved side surfaces. Here, too, one obtains similar inflow conditions as in the injector shown in Figure 3 and vortices just like that in adjacent. Injection channels 7 have different orientation. The smallest width of the annular gap 17 is denoted by D ₁ in FIG. 3, the largest by D ₂ . This shape of the valve needle 10 is tuned to six injection channels 7, which are arranged distributed uniformly over the circumference of the valve body 1. The usual circular shape of the valve needle 10 is indicated by a dotted line. Alternatively, it can also be provided that the valve needle 10 has a cross section which corresponds to a triangle with concave, ie inwardly curved side surfaces. Again, there are inflow conditions that lead to a vortex in the injection channels 7 in the manner outlined above.

Figur 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel in derselben Darstellung wie Figur 4. Die Ventilnadel 10 weist hier auf Höhe der Eintrittsöffnungen 107 eine Querschnittsform auf, die einer Kreissägenform ähnelt. Die den Einspritzkanälen 7 gegenüberliegenden Seitenflächen 20 der Ventilnadel 10 sind bezüglich der gedachten Verlängerung der Einspritzkanäle 7 schräg angeordnet, wie dies auch bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 der Fall ist. Die Einströmverhältnisse sind hier jedoch an jedem Einspritzkanal 7 identisch, so dass auch der sich ausbildende Vortex in allen Einspritzkanälen 7 dieselbe Rotationsrichtung hat.Figure 5 shows a further embodiment in the same Representation as Figure 4. The valve needle 10 has here Height of the inlet openings 107 has a cross-sectional shape, which resembles a circular saw shape. The injection channels 7th opposite side surfaces 20 of the valve needle 10 are with respect to the imaginary extension of the injection channels 7 arranged obliquely, as in the embodiment Figure 3 is the case. The inflow conditions are here However, identical at each injection port 7, so that the forming vortex in all injection channels 7 the same Has direction of rotation.

Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, wobei hier nur vier Einspritzkanäle 7 über den Umfang des Ventilkörpers 1 verteilt angeordnet sind. Dies bedingt eine andere Form der Ventilnadel 10, die auf Höhe der Eintrittsöffnungen 107 eine ovale Form mit angespitzten Enden aufweist. Auch hier ergibt sich durch den sich in Umfangsrichtung ändernden Ringspalt 17 Einströmbedingungen in die Einspritzkanäle 7, die dort einen Vortex erzeugen.FIG. 6 shows a further exemplary embodiment, wherein here only four injection channels 7 over the circumference of the valve body 1 are arranged distributed. This requires a different form the valve needle 10, at the level of the inlet openings 107th an oval shape with sharpened ends. Here too results from the changing in the circumferential direction Annular gap 17 inflow conditions in the injection channels 7, which create a vortex there.

Figur 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kraftstoffeinspritzventils. Die Ventilnadel 10 ist hierbei im Bereich der Eintrittsöffnungen 107 kreisrund gestaltet, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Statt dessen ist die Ventilsitzfläche 5 so modifiziert, so dass sich ähnliche Einströmbedingungen in die Einspritzkanäle 7 ergeben wie bei einer entsprechend geformten Ventilnadel 10. Der Ventilsitz 5 weist im Querschnitt eine Form auf, die einem Dreieck mit konkav gewölbten Seitenflächen entspricht, also etwa die Form, die in Figur 4 die Ventilnadel 10 besitzt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Ventilnadel 10 unverändert bleiben kann und aus den bekannten Kraftstoffeinspritzventilen übernommen werden kann. Auch die anderen Ausgestaltungen der Ventilnadel 10, die in den Figuren 3, 5 und 6 dargestellt sind, können in analoger Weise auf die Form den Ventilsitzes 5 übertragen werden bei einer gleichzeitig kreisrund ausgebildeten Ventilnadel 10 im Bereich der Eintrittsöffnungen 107.FIG. 7 shows a further embodiment of the invention Fuel injector. The valve needle 10th is here in the region of the inlet openings 107 circular designed as known from the prior art. Instead, the valve seat surface 5 is modified so that similar inflow conditions in the injection channels 7 result as in a correspondingly shaped valve needle 10. The valve seat 5 has a shape in cross-section, which corresponds to a triangle with concavely curved side surfaces, that is about the shape, in Figure 4, the valve needle 10 owns. This embodiment has the advantage that the Valve needle 10 can remain unchanged and from the known Fuel injection valves can be adopted. Also the other embodiments of the valve needle 10, in the Figures 3, 5 and 6 are shown, in an analogous manner be transferred to the shape of the valve seat 5 at a at the same time circular shaped valve needle 10 in Area of the inlet openings 107th

Es kann auch vorgesehen sein, dass ein Vortex nicht bei sämtlichen Einspritzkanäle 7 erwünscht ist. Zur besseren Verteilung des Kraftstoffs bei größeren Brennräumen kann es vorteilhaft sein, beispielsweise nur bei jedem zweiten Einspritzkanal 7 einen Vortex zu erzeugen. Dies hat den Vorteil, dass ein Teil der Einspritzkanäle 7 den Kraftstoff weit in den Brennraum einspritzen, während die Einspritzkanäle mit Vortex den Kraftstoff stärker zerstäuben, so dass der durch diese Einspritzkanäle eingespritzte Kraftstoff nur eine geringe Eindringtiefe erreicht. In diesem Fall ist nur bei einem Teil der Eintrittsöffnungen 107 die Ventilnadel 10 bzw. die Ventildichtfläche 12 so gestaltet, dass der Abstand der Eintrittsöffnung 107 von der Ventildichtfläche 12 an wenigstens zwei Stellen unterschiedlich ist, was die unterschiedlichen Einströmgeschwindigkeiten verursacht und damit eine Wirbelbildung. Die Ventildichtfläche 12 ist im Bereich der übrigen Eintrittsöffnungen 107 so gestaltet, dass die Einströmbedingungen über die gesamte Eintrittsöffnung 107 gleich sind, wie schon in Figur 2 dargestellt.It may also be provided that a vortex is not included all injection channels 7 is desired. For better Distribution of the fuel with larger combustion chambers can be advantageous, for example, only every second injection channel 7 to create a vortex. This has the advantage that a part of the injection channels 7 the fuel far into the combustion chamber, while the injection channels with Vortex atomize the fuel more strongly, so that the injected fuel through these injection channels only achieved a low penetration depth. In this case is only at a portion of the inlet openings 107, the valve needle 10th or the valve sealing surface 12 designed so that the distance the inlet opening 107 of the valve sealing surface 12 at least two digits is different, which is different Influx speeds caused and thus a vortex formation. The valve sealing surface 12 is in the range the remaining inlet openings 107 designed so that the Inflow conditions over the entire inlet opening 107th are the same, as already shown in Figure 2.

Claims

Fuel injection valve for internal combustion engines, with a valve body (1), in which is formed a bore (3) which has a longitudinal axis (4) and which is delimited, at its end located on the combustion-space side, by a valve seat (5), in which are formed the inlet orifices (107) of a plurality of fuel injection ducts (7) which issue into the combustion space of the internal combustion engine, and with a valve needle (10) which is arranged longitudinally displaceably in the bore (3) and which cooperates with the valve seat (5) by means of a valve-sealing surface (12) and thus controls the flow of fuel to the injection ducts (7), so that, with the valve needle (10) lifted off from the valve seat (5), an annular gap (17) is opened, through which fuel flows to the injection ducts (7), the plurality of injection ducts (7) being arranged so as to be distributed over the circumference of the valve body (1), and the inlet orifices (107) of the injection ducts (7) lying in a radial plane with respect to the longitudinal axis (4) of the bore (3), characterized in that, in the case of at least one injection duct (7), the distance between the inlet orifice (107) and the valve-sealing surface (12) is different at at least two points of the inlet orifice (107), and therefore the width of the annular gap (17) is different over the extent between the left-hand and the right-hand edge of the inlet orifice (107).
Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the valve needle (10) has, level with the inlet orifice (107) of the at least one injection duct (7), a cross section which corresponds to a triangle having a convexly curved side face.
Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the valve needle (10) has, level with the inlet orifice (107) of the at least one injection duct (7), an oval cross section.
Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that a plurality of injection ducts (7) are formed, opposite the inlet orifices (107) of which lies a flattened side face (20) of the valve needle (10), the imaginary prolongation of the injection ducts (7) intersecting the flattened side face (20) at an oblique angle.
Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the valve needle (10) has, level with the inlet orifice (107) of the at least one injection duct (7), a cross section which corresponds to a hexagon, the internal angles of the side faces which adjoin one another forming alternately an angle of less than 120° and more than 120°.
Fuel injection valve according to Claim 1, characterized in that the valve needle (10) has, level with the at least one inlet orifice (107), a circular cross section.