DE10109345A1 - Kraftstoffeinspritzeinrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Abstract

Eine Einspritzdüse für ein Einspritzen eines flüssigen Kraftstoffes in einen Verbrennungsmotor wie beispielsweise einem Diselmotor ist vorgesehen. Die Düse hat einen hohlen Düsenkörper mit einem Kopf, in dem ein Sprühloch und ein Sack ausgebildet sind, einen sich von dem Kraftstoffeinlass des Düsenkörpers zu dem Sprühloch erstreckenden Kraftstoffkanal und ein Nadelventil, das so gestaltet ist, dass es in zwei getrennten Schritten nach oben angehoben wird. Die Düse hat außerdem eine Blende, die in dem Kraftstoffkanal stromabwärtig von einem Sitzort definiert ist, an dem das Nadelventil an einem Ventilsitz des Düsenkörpers sitzt, und stromaufwärtig von einem Einlass des Sprühloches definiert ist, wenn das Nadelventil sich in einem Niedrighubbereich befindet. Die Blende hat eine Strömungsquerschnittsfläche, durch die eine Kraftstoffströmung tritt und die in dem Niedrighubbereich konstant gehalten ist und zu einer kleinsten Strömungsquerschnittfläche des Kraftstoffkanals wird, wenn das Nadelventil sich in der Nähe einer maximalen Hebeposition in dem Niedrighubbereich befindet, wodurch eine konstante Strömungsrate des Kraftstoffs in dem Niedrighubbereich unabhängig von einer geringfügigen Schwankung des Hubbetrages des Nadelventils sichergestellt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf einen verbesserten Aufbau einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die einen unter hohen Druck stehenden flüssigen Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor wie beispielsweise einen Dieselmotor einspritzt, und insbesondere auf eine Kraftstoffeinspritzeinrichtung, die so gestaltet ist, dass sie einen Kraftstoffstrahl bei einer genauen Strömungsrate erzeugt, der einem höheren Zerstäubungsgrad unterworfen ist.

Bei üblichen Direkteinspritzmotoren ist der Zerstäubungsgrad des von einer Düse einer Einspritzeinrichtung in eine Verbrennungskammer des Motors eingespritzten Kraftstoffes ein wesentlicher Faktor für die Abgasemission und die Motorleistung. Genauer gesagt verbessert ein erhöhter Zerstäubungsgrad die Zündfähigkeit des Kraftstoffes, was zu einer guten Verbrennung des Kraftstoffes in dem Motor führt. Dies führt zu einer Abnahme der schädlichen Bestandteile des Abgases und zu einer Verbesserung des Kraftstoffverbrauchs.

Die japanische Patenterstveröffentlichung Nr. 4-86 373 lehrt ein herkömmliches Verfahren zum Zerstäuben eines flüssigen Kraftstoffes, der in einen Motor eingespritzt wird. Bei diesem Verfahren wird eine Zunahme bei der Zerstäubung des Kraftstoffes erreicht, indem ein Zwischenraum zwischen dem Umfang eines Einlasses eines Sprühloches einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung und einer geneigten Fläche eines Nadelventils in einer Umfangsrichtung des Sprühloches verändert wird, um einen Kraftstoffwirbel innerhalb des Sprühloches herbeizuführen.

Bei einem Fall, bei dem das vorstehend beschriebene Verfahren bei einer Einspritzvorrichtung angewendet wird, die so gestaltet ist, dass der Hubbetrag eines Nadelventils bei zwei getrennten Schritten beim Einspritzen des Kraftstoffes in den Motor verändert wird, ergeben sich die nachstehend dargelegten Nachteile.

Bei einem Niedrighubbereich erhöht sich die Strömungsrate des Kraftstoffes im Wesentlichen proportional zu dem Hubbetrag des Nadelventils. Wenn sich daher ein Unterschied beim Einstellbetrag des Hubs bei dem Niedrighubbereich zwischen den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen vorhanden ist, wird dies zu einem Unterschied der eingespritzten Kraftstoffmenge führen.

Die japanische Patenterstveröffentlichung Nr. 7-259 704 lehrt einen verbesserten Aufbau einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung zur Vermeidung des vorstehend beschriebenen Problems. Die Kraftstoffeinspritzeinrichtung hat eine ringartige Nut, die in dem Kopf eines Nadelventils ausgebildet ist, das einen ringartigen Zwischenraum zwischen ihm selbst und einer Innenwand eines Sackes definiert, der in einem Sprühendstück eines Düsenkörpers ausgebildet ist, wenn das Nadelventil nahe bei einem Sprühloch ist. Genauer gesagt hat der ringartige Zwischenraum eine konstante Kraftstoffströmungsfläche, wenn das Nadelventil innerhalb des Niedrighubbereichs des Nadelventils liegt, wodurch die Strömungsrate des Kraftstoffes in der ringartigen Nut bei einer konstanten Höhe gehalten wird, so dass eine konstante Kraftstoffmenge innerhalb des Niedrighubbereichs unabhängig von der von Einheit zu Einheit auftretenden Schwankung der Kraftstoffeinspritzeinrichtungen eingespritzt werden kann.

Der ringartige Spalt jedoch wirkt auch als eine Blende bei dem Niedrighubbereich, die bewirkt, dass die Kraftstoffströmung unmittelbar vor dem Entweichen aus dem ringartigen Spalt verzögert wird, was zu einem außerordentlich verminderten Kraftstoffzerstäubungsgrad führt.

Es ist daher eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Einspritzdüse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu schaffen, die beim Einspritzen eines flüssigen Kraftstoffes in einen Verbrennungsmotor wie beispielsweise einen Dieselmotor angewendet werden kann und die so gestaltet ist, dass sie Kraftstoffstrahlen erzeugt, die einem höheren Zerstäubungsgrad bei einer genauen Strömungsrate unterworfen sind.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein verbesserter Aufbau einer Einspritzdüse zum Einspritzen eines flüssigen Kraftstoffes in beispielsweise einen Verbrennungsmotor wie einen Dieselmotor für Kraftfahrzeuge geschaffen. Die Einspritzdüse weist folgendes auf: (a) einen hohlen Düsenkörper mit einem Kopf, in dem ein Sprühloch ausgebildet ist, wobei der Düsenkörper einen Kraftstoffeinlass, einen in dem Kopf ausgebildeten Sack, und einen an seiner Innenwand stromaufwärtig von dem Sack ausgebildeten Ventilsitz hat; (b) einen Kraftstoffkanal, der sich von dem Kraftstoffeinlass zu dem Sack des Düsenkörpers erstreckt; (c) ein Nadelventil, das gleitfähig innerhalb des Düsenkörpers angeordnet ist und einen an seinem Ventilkopf ausgebildeten Sitzabschnitt und einen Druckanregungsabschnitt hat, an dem ein Druck eines zu dem Kraftstoffkanal von dem Kraftstoffeinlass des Düsenkörpers gelieferten flüssigen Kraftstoffes wirkt, wobei der Sitzabschnitt an dem Ventilsitz des Düsenkörpers sitzt, um eine Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffkanal und dem Sprühloch zu blockieren, wenn ein Anhalten des Kraftstoffstrahls aus dem Sprühloch erforderlich ist, wobei das Nadelventil bis zu einer ersten maximalen Hubposition innerhalb eines Niedrighubbereichs angehoben wird, wenn der Druck des an dem Druckanregungsabschnitt wirkenden Kraftstoffes bis zu einem ersten Ventilöffnungsdruck angehoben ist, und bis zu einer zweiten maximalen Hubposition innerhalb eines Hochhubbereichs angehoben wird, wenn der Druck des Kraftstoffs bis zu einem zweiten Ventilöffnungsdruck angehoben ist; und (d) eine Blende, die in dem Kraftstoffkanal stromabwärtig von dem Sitzort definiert ist, an dem der Sitzabschnitt des Nadelventils an dem Ventilsitz des Düsenkörpers sitzt, und stromaufwärtig von einem Einlass des Sprühloches definiert ist, wenn das Nadelventil sich in dem Niedrighubbereich befindet, wobei die Blende eine Strömungsquerschnittsfläche hat, durch die eine Kraftstoffströmung tritt, und die in dem Niedrighubbereich konstant gehalten ist und zu einer kleinsten Strömungsquerschnittsfläche des Kraftstoffkanals wird, wenn das Nadelventil sich in der ersten maximalen Hubposition befindet.

Bei einem bevorzugten Modus der vorliegenden Erfindung ist die Blende durch eine vertikale Wand definiert, die sich parallel zu der Hubrichtung des Nadelventils erstreckt, die entweder an der Innenwand des Düsenkörpers oder an dem Ventilkopf des Nadelventils ausgebildet ist. Die Fläche des Ventilkopfes des Nadelventils stromabwärtig von dem Einlass des Sprühloches ist nahe zu der Innenwand des Düsenkörpers.

Ein einen Wirbel erzeugendes Aufbauelement ist des Weiteren vorgesehen, das einen Wirbel eines Kraftstoffstroms in dem Sprühloch erzeugt.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Einspritzdüse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung geschaffen, die folgendes aufweist: (a) einen hohlen Düsenkörper mit einem Kopf, in dem ein Sprühloch ausgebildet ist, wobei der Düsenkörper einen Kraftstoffeinlass, einen in dem Kopf ausgebildeten Sack, und einen an seiner Innenwand stromaufwärtig von dem Sack ausgebildeten Ventilsitz hat; (b) einen Kraftstoffkanal, der sich von dem Kraftstoffeinlass zu dem Sack des Düsenkörpers erstreckt; (c) ein Nadelventil, das gleitfähig innerhalb des Düsenkörpers angeordnet ist und einen an seinem Ventilkopf ausgebildeten Sitzabschnitt und einen Druckanregungsabschnitt hat, an dem ein Druck eines zu dem Kraftstoffkanal von dem Kraftstoffeinlass des Düsenkörpers gelieferten flüssigen Kraftstoffes wirkt, wobei der Sitzabschnitt an dem Ventilsitz des Düsenkörpers sitzt, um eine Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffkanal und dem Sprühloch zu blockieren, wenn ein Anhalten des Kraftstoffstrahls aus dem Sprühloch erforderlich ist, wobei das Nadelventil bis zu einer ersten maximalen Hubposition innerhalb eines Niedrighubbereichs angehoben wird, wenn der Druck des an dem Druckanregungsabschnitt wirkenden Kraftstoffes bis zu einem ersten Ventilöffnungsdruck angehoben ist, und bis zu einer zweiten maximalen Hubposition innerhalb eines Hochhubbereichs angehoben wird, wenn der Druck des Kraftstoffs bis zu einem zweiten Ventilöffnungsdruck angehoben ist; und (d) eine Blende, die in dem Kraftstoffkanal stromabwärtig von dem Sitzort definiert ist, an dem der Sitzabschnitt des Nadelventils an dem Ventilsitz des Düsenkörpers sitzt, und stromaufwärtig von einem Einlass des Sprühloches definiert ist, wenn das Nadelventil sich in dem Niedrighubbereich befindet, wobei die Blende eine Strömungsquerschnittsfläche hat, durch die eine Kraftstoffströmung tritt, und die zu der kleinsten Strömungsquerschnittsfläche des Kraftstoffkanals wird, wenn das Nadelventil sich in der ersten maximalen Hubposition befindet. In dem Niedrighubbereich definiert ein Abschnitt der Fläche des Ventilkopfes von dem Nadelventil zumindest stromabwärtig von dem Einlass des Sprühloches einen Zwischenraum zwischen ihm selbst und der Innenwand des Düsenkörpers, der eine kleinere Fläche als eine Strömungsquerschnittsfläche von einem Abschnitt des Kraftstoffkanals zumindest stromaufwärtig von dem Sitzort hat.

Bei einem bevorzugten Modus der vorliegenden Erfindung ist des Weiteren ein einen Wirbel erzeugendes Aufbauelement vorgesehen, das einen Wirbel einer Kraftstoffströmung in dem Sprühloch erzeugt.

Das den Wirbel erzeugende Aufbauelement kann durch eine in dem Ventilkopf des Nadelventils ausgebildete geneigte Nut vorgesehen sein. Die geneigte Nut ist bei einem vorgegebenen Winkel zu einer Längsmittellinie des Nadelventils so ausgerichtet, dass eine Kraftstoffströmung zu einer Innenwand des Sprühloches gerichtet ist, wenn das Nadelventil innerhalb des Niedrighubbereichs ist.

Das den Wirbel erzeugende Aufbauelement kann alternativ durch eine exzentrische ringartige Wand vorgesehen sein, die an dem Ventilkopf des Nadelventils von einer Längsmittellinie des Nadelventils versetzt ausgebildet ist, um einen ringartigen Zwischenraum zwischen der exzentrischen ringartigen Wand und der Innenwand des Düsenkörpers in dem Niedrighubbereich zu definieren, deren Breite sich fortlaufend in einer Umfangsrichtung des Nadelventils ändert.

Das den Wirbel erzeugende Aufbauelement kann die Blende sein, die durch einen Strömungskanal mit einer vorgegebenen Länge vorgesehen ist, dessen Längsmittellinie von der Längsmittellinie des Sprühloches versetzt ist und zu dieser geneigt ist.

Die Blende kann eine Verbindung zwischen einem Abschnitt des Kraftstoffkanals stromabwärtig von dem Ort des Ventilsitzes und einem Auslass des Sprühloches herstellen.

Eine Aushöhlung mit einem großen Durchmesser kann des Weiteren in dem Auslass des Sprühloches vorgesehen sein. Die Blende ist zu der Aushöhlung mit dem großen Durchmesser offen.

Das Sprühloch ist zu dem Sack offen. Der Ventilkopf des Nadelventils kann eine ringartige Wand mit einem kleinen Durchmesser haben, die stromabwärtig von dem Sitzabschnitt ausgebildet ist, und eine ringartige Führungswand hat, die sich nach unten von der ringartigen Wand mit dem kleinen Durchmesser fortsetzt, und die eine Vielzahl an um ihren Umfang herum ausgebildeten Ausschnittsflächen hat. Die ringartige Wand mit dem kleinen Durchmesser ist gleitfähig an zumindest einem Abschnitt von ihr innerhalb des Sackes eingepasst, wenn das Nadelventil an dem Ventilsitz sitzt, und innerhalb des Niedrighubbereiches liegt und aus dem Sack heraus bewegt wird, wenn das Nadelventil in den Hochhubbereich gelangt. Die ringartige Führungswand wird teilweise aus dem Sack heraus bewegt, wenn das Nadelventil in den Hochhubbereich gelangt, um eine Fluidverbindung zwischen dem Einlass des Sprühloches und dem Kraftstoffkanal zu errichten.

Eine ringartige Nut kann des Weiteren an der Innenwand des Düsenkörpers stromabwärtig von der Blende ausgebildet sein. Die ringartige Nut steht an ihrem unteren Umfangsabschnitt mit dem Einlass des Sprühloches in Verbindung. Eine Vielzahl an Nuten kann an dem Ventilkopf des Nadelventils ausgebildet sein und eine aus der Blende entweichende Kraftstoffströmung zu dem Einlass des Sprühloches so richten, dass ein Wirbel einer Kraftstoffströmung in dem Sprühloch erzeugt wird, wenn das Nadelventil sich in dem Niedrighubbereich befindet. Eine exzentrische ringartige Wand kann alternativ an dem Ventilkopf des Nadelventils von einer Längsmittellinie des Nadelventils versetzt ausgebildet sein, um einen ringartigen Zwischenraum zwischen der exzentrischen ringartigen Wand und der Innenwand des Düsenkörpers in dem Niedrighubbereich zu definieren, dessen Breite sich fortlaufend in einer Umfangsrichtung des Nadelventils ändert, um einen Wirbel einer Kraftstoffströmung in dem Sprühloch zu erzeugen.

Die vorliegende Erfindung ist aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung besser verständlich, wobei die speziellen Ausführungsbeispiele die Erfindung nicht einschränken sollen, sondern lediglich dem Zwecke der Erläuterung und des Verständnisses dienen.

Fig. 1 zeigt eine vertikale Schnittansicht von einer Einspritzdüse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 2 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei ein Nadelventil in einem Niedrighubbereich ist.

Fig. 3 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, wobei ein Nadelventil in einem Niedrighubbereich ist.

Fig. 4 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein Nadelventil in einem Niedrighubbereich ist.

Fig. 5 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel, wobei ein Nadelventil in einem Hochhubbereich ist.

Fig. 6 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabsohnitt einer Einspritzdüse gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Nadelventil in einem Niedrighubbereich ist.

Fig. 7 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, wobei ein Nadelventil in einem Hochhubbereich ist.

Fig. 8 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Nadelventil in einem Niedrighubbereich ist.

Fig. 9(a) zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel, wobei ein Nadelventil in einem Hochhubbereich ist.

Fig. 9(b) zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einer Abwandlung der Düse von Fig. 9(a).

Fig. 10 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Nadelventil in einem Niedrighubbereich ist.

Fig. 11 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel, wobei ein Nadelventil in einem Hochhubbereich ist.

Fig. 12 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei ein Nadelventil in einem Niedrighubbereich ist.

Fig. 13 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel, wobei ein Nadelventil in einem Hochhubbereich ist.

Fig. 14 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Nadelventil in einem Niedrighubbereich ist.

Fig. 15 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel, wobei ein Nadelventil in einem Hochhubbereich ist.

Fig. 16(a) zeigt eine Schnittansicht von einer Druckänderung um den Einlass eines Sprühloches herum, wobei ein Nadelventil in einem Niedrighubbereich ist.

Fig. 16(b) zeigt eine Schnittansicht von einer Druckänderung um einen Einlass eines Sprühloches herum, wobei ein Nadelventil in einem Hochhubbereich ist.

Fig. 17 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabsohnitt einer Einspritzdüse gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Nadelventil in einem Niedrighubbereich ist.

Fig. 18 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem achten Ausführungsbeispiel, wobei ein Nadelventil in einem Hochhubbereich ist.

Fig. 19 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Nadelventil in einem Niedrighubbereich ist.

Fig. 20 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabsohnitt einer Einspritzdüse gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel, wobei ein Nadelventil in einem Hochhubbereich ist.

Fig. 21 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Nadelventil in einem Niedrighubbereich ist.

Fig. 22 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Nadelventil in einem Hochhubbereich ist.

Fig. 23 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Nadelventil in einem Niedrighubbereich ist.

Fig. 24 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem elften Ausführungsbeispiel, wobei ein Nadelventil in einem Hochhubbereich ist.

Fig. 25 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Nadelventil in einem Niedrighubbereich ist.

Fig. 26 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel, wobei ein Nadelventil in einem Hochhubbereich ist.

Fig. 27(a) zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wobei ein Nadelventil in einem Niedrighubbereich ist.

Fig. 27(b) zeigt eine Schnittansicht unter Betrachtung von einem Pfeil A in Fig. 27(a).

Fig. 28 zeigt eine Schnittansicht von einer Verbrennungskammer eines Motors, bei der die Einspritzdüse von Fig. 27(a) eingebaut ist.

Fig. 29 zeigt eine grafische Darstellung der Beziehung zwischen einem Sprühwinkel und einem Versatz zwischen den Längsmittellinien eines Nebensprühloches und eines Hauptsprühloches.

Fig. 30 zeigt eine ausschnittartige Schnittansicht von einem Kopfabschnitt einer Einspritzdüse gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel, wobei ein Nadelventil in einem Hochhubbereich ist.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen sich auf gleiche Teile in den unterschiedlichen Ansichten beziehen, ist insbesondere in Fig. 1 eine Einspritzdüse 1 einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung für eine Verwendung bei Verbrennungsmotoren wie beispielsweise Dieselmotoren gezeigt.

Die Einspritzdüse 1 hat einen Düsenkörper 2 und ein Nadelventil 3, das gleitfähig innerhalb des Düsenkörpers 2 angeordnet ist, um die in eine Brennkammer des Motors einzuspritzende Kraftstoffmenge einzustellen. Die Einspritzdüse 1 ist mit einem (nicht gezeigten) Düsenhalter verbunden, der ein wahlweises Vorsehen eines ersten Ventilöffnungsdrucks und eines zweiten Ventilöffnungsdrucks zu dem Nadelventil 3 bewirkt, wie dies nachstehend detailliert beschrieben ist. Der Düsenhalter kann durch eine bekannte Vorrichtung unter Verwendung eines piezoelektrischen Betätigungsglieds ausgeführt sein, das zu einer Veränderung eines Hubs des Nadelventils 3 in kontinuierlicher Weise in der Lage ist, oder er kann durch ein Solenoidbetätigungsglied ausgeführt sein, das zu einem schrittweisen Verändern desselben in der Lage ist.

In dem Düsenkörper 2 ist eine Führungsbohrung 4 für ein vertikales Führen einer geradlinigen Gleitbewegung des Nadelventils 3, ein sich unter Betrachtung der Zeichnung nach unten erstreckender Kraftstoffkanal 5, der mit der Führungsbohrung 3 ausgerichtet ist, und ein Kraftstoffeinlasskanal 6 ausgebildet, der zu dem Kraftstoffkanal 5 führt, um einen unter hohem Druck stehenden Kraftstoff zu diesem zu liefern.

Der Düsenkörper 2 hat außerdem einen konischen Ventilsitz 8, der an einer Innenendwand eines Düsenkopfes ausgebildet ist, einen stromabwärtig des Ventilsitzes 8 ausgebildeten Sack 9 und einen zwischen der Führungsbohrung 4 und dem Kraftstoffkanal 5 ausgebildeten ringartigen Kraftstoffsumpf 10. Der Kraftstoffsumpf 10 steht mit dem Kraftstoffeinlasskanal 6 in Verbindung. Der Sack 9 setzt sich von dem Ventilsitz 8 fort und steht mit dem Kraftstoffkanal 5 in Verbindung.

Sprühlöcher 7 sind um den Kopf des Düsenkörpers 2 herum ausgebildet und erstrecken sich von dem Ventilsitz 8 nach außen. Die Sprühlöcher 7 haben Einlässe, die miteinander in der Längsrichtung des Düsenkörpers 1 fluchten, und Auslässe, die miteinander in der Längsrichtung des Düsenkörpers 1 fluchten.

Das Nadelventil 3 besteht aus einer zylindrischen Ventilstütze 11, einer kegelartigen konischen durch Druck angeregten Fläche (nachstehend: Druckanregungsfläche) 12 und einem zylindrischen Nadelkörper 13. Die Ventilstütze 11 wird gleitfähig innerhalb der Führungsbohrung 4 des Düsenkörpers 2 bei einem Abstand von einigen Mikrometern zwischen ihr und einer Innenwand der Führungsbohrung 4 bewegt. Die Druckanregungsfläche 12 ist an einem unteren Ende der Ventilstütze 11 ausgebildet und dem Kraftstoff in dem Kraftstoffsumpf 10 so ausgesetzt, dass der Kraftstoffdruck an der Druckanregungsfläche 12 wirken kann. Das Nadelventil 13 erstreckt sich von der Druckanregungsfläche 12 nach unten und hat einen an seinem Ende ausgebildeten konischen Ventilkopf. Der Ventilkopf hat, wie dies in Fig. 2 deutlich zu sehen ist, eine daran ausgebildete konische Fläche 13a und einen Sitzrand 14, der beim Schließen der Sprühlöcher 7 an den Ventilsitz 8 gesetzt wird.

Wenn der Kraftstoffdruck innerhalb des Kraftstoffsumpfes 10, der an der Druckanregungsfläche 12 des Nadelventils 3 und an der konischen Fläche 13a des Nadelkörpers 13 wirkt (der auch nachstehend als Ventilanregungsdruck bezeichnet ist), den ersten Ventilöffnungsdruck überschreitet, wird das Nadelventil 3 (d. h. der Ventilkopf des Nadelkörpers 13) schnell zu einer maximalen Hubposition in einem Niedrighubbereich angehoben, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist. Wenn der Ventilanregungsdruck weiter erhöht wird und den zweiten Ventilöffnungsdruck überschreitet, wird das Nadelventil 3 zu einer maximalen Hubposition bei einem Hochhubbereich angehoben, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Wenn der Ventilanregungsdruck bis unterhalb des ersten Ventilöffnungsdrucks fällt, wird der Sitzrand 14 des Nadelkörpers 13 in einen Eingriff mit dem Ventilsitz 8 des Düsenkörpers 2 gebracht, um die Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffkanal 5 und den Sprühlöchern 7 zu blockieren.

Es ist zu beachten, dass die in den Fig. 2 und 3 gezeigten Hubpositionen ebenfalls als eine maximale Niedrighubposition bzw. als eine maximale Hochhubposition nachstehend bezeichnet sind.

Der Ventilkopf des Nadelkörpers 13 hat außerdem, wie dies aus Fig. 2 ersichtlich ist, eine ringartige aufrechte Fläche 16, die unterhalb des Sitzrandes 14 und oberhalb eines konischen Endstückes 15 ausgebildet ist. Die aufrechte Fläche 16 ist ausgebildet, indem ein Umfangsabschnitt einer konischen Fläche des Ventilkopfes des Nadelkörpers 13 bearbeitet wurde, der von dem Endstück 15 zu dem Sitzrand 14 in einer senkrecht zu der Längsmittellinie des Nadelkörpers 13 stehenden Richtung reicht. Genauer gesagt ist die aufrechte Fläche 16 parallel zu einer Hubrichtung des Nadelventils 3 ausgerichtet und hat eine derartige Breite, dass die aufrechte Fläche 16 einem oberen Rand 7a des Einlasses von jedem der Sprühlöcher 7 in einer Radiusrichtung des Nadelventils 3 ständig innerhalb des Niedrighubbereichs zwischen der niedrigsten Position, bei der der Sitzrand 14 an dem Ventilsitz 8 sitzt, und der maximalen Niedrighubposition zugewandt sein kann. Anders ausgedrückt befindet sich, wenn der Sitzrand 14 des Nadelkörpers 13 an dem Ventilsitz 8 des Düsenkörpers 2 sitzt, ein oberer Rand 16a der aufrechten Fläche 16 oberhalb des oberen Randes 7a des Einlasses von jedem der Sprühlöcher 7, während ein unterer Rand 16b der aufrechten Fläche 16 mit einem unteren Rand 7b des Einlasses von jedem der Sprühlöcher 7 fluchtet oder sich oberhalb von diesem befindet. Wenn das Nadelventil 3 sich in der maximalen Hochhubposition befindet, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, befindet sich der untere Rand 16b der aufrechten Fläche 16 oberhalb des oberen Randes 7a von jedem der Sprühlöcher 7.

Wenn die aufrechte Fläche 16 dem oberen Rand 7a von jedem der Sprühlöcher 7 zugewandt ist, d. h., wenn das Nadelventil 3 innerhalb des Niedrighubbereichs ist, definiert die aufrechte Fläche 16 einen konstanten Zwischenraum oder eine Blende 17 zwischen ihr und dem Umfang des Ventilsitzes 8 bei der Höhe des oberen Randes 7a des Einlasses von jedem der Sprühlöcher 7. Wenn das Nadelventil 3 sich in der maximalen Niedrighubposition befindet, hat die offene Fläche der Blende 17 die kleinste Strömungsquerschnittsfläche des Kraftstoffkanals, der nachstehend als der gesamte Düsenkraftstoffkanal bezeichnet ist, der sich von der Einlassöffnung des Kraftstoffeinlasskanals 6 zu den Auslässen der Sprühlöcher 7 so erstreckt, dass die Geschwindigkeit einer durch die Blende 17 tretenden Kraftstoffströmung maximal wird. Wenn das Nadelventil 3 bis zu der maximalen Hochhubposition angehoben wird, bewegt sich der untere Rand 16b der aufrechten Fläche 16 von dem oberen Rand 7a von jedem der Sprühlöcher 7 weg, was zu einem Verschwinden der Blende 17 führt, so dass eine insgesamt geöffnete Fläche der Einlässe der Sprühlöcher 7 zu der kleinsten Strömungsquerschnittsfläche des gesamten Düsenkraftstoffkanals wird.

Die Fläche des Endstückes 15 ist im Wesentlichen parallel zu dem Ventilsitz 8 des Düsenkörpers 2 und steht mit dem Ventilsitz 8 in Kontakt, wenn der Sitzrand 14 an dem Ventilsitz 8 sitzt, um die Fluidverbindung zwischen den Sprühlöchern 7 und dem Sack 9 zu blockieren.

Im Betrieb wird, wenn der unter hohem Druck stehende Kraftstoff von einer (nicht gezeigten) Kraftstoffpumpe zu dem Kraftstoffsumpf 10 über den Kraftstoffeinlasskanal 6 geliefert wird und der Ventilanregungsdruck (der Kraftstoffdruck, der an der Druckanregungsfläche 12 innerhalb des Kraftstoffsumpfes 10 wirkt) den ersten Ventilöffnungsdruck überschreitet, das Nadelventil 3 bis zu der maximalen Niedrighubposition angehoben, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Dadurch wird bewirkt, dass der Kraftstoff innerhalb des Kraftstoffkanals 5 zu dem Ventilsitz 8 strömt und aus den Sprühlöchern 7 in die Verbrennungskammer des Motors eingespritzt wird. Bei dem Niedrighubbereich ist die aufrechte Fläche 16 des Nadelventils 3, wie dies vorstehend beschrieben ist, stets dem oberen Rand 7a von jedem der Sprühlöcher 7 in der Radiusrichtung des Nadelventils 3 zugewandt, so dass der geöffnete Bereich der Blende 17 konstant gehalten ist, wodurch die Kraftstoffsprühmenge unabhängig von einer unerwünschten Schwankung des Hubs von dem Nadelventil 3 innerhalb des Niedrighubbereichs konstant gehalten ist.

Bei dem Niedrighubbereich wird der in den Sack 9 strömende Kraftstoff durch seinen eigenen Druck nach oben gedrückt, wie dies durch einen Pfeil in Fig. 2 gezeigt ist, um nach oben gerichtete Kraftstoffströmungen zu errichten, die durch Kanäle laufen, die zwischen der Fläche des Endstücks 15 des Nadelkörpers 13 und einem Abschnitt des Ventilsitzes 8 unterhalb der Sprühlöcher 7 definiert sind und zu den Sprühlöchern 7 führen. Die nach oben gerichteten Kraftstoffströmungen stoßen dann mit den aus der Blende 17 entweichenden nach unten gerichteten Kraftstoffströmungen zusammen, um turbulente Kraftstoffströmungen in den Sprühlöchern 7 zu erzeugen, wodurch die Zerstäubung des aus jedem der Sprühlöcher 7 gesprühten Kraftstoffes verbessert wird.

Wenn der Kraftstoffdruck innerhalb des Kraftstoffsumpfes 10 weiter erhöht wird und der Ventilanregungsdruck den zweiten Ventilöffnungsdruck überschreitet, wird das Nadelventil 3 von der maximalen Niedrighubposition bis zu der maximalen Hochhubposition innerhalb des Hochhubbereichs weiter angehoben, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Wenn das Nadelventil 3 in den Hochhubbereich eintritt, wird der untere Rand 16b der aufrechten Fläche 16 des Nadelventils 3, wie dies vorstehend beschrieben ist, über den oberen Rand 7a des Einlasses von jedem der Sprühlöcher 7 bewegt, so dass ein insgesamt geöffneter Bereich der Einlässe der Sprühlöcher 7 zu der kleinsten Strömungsquerschnittsfläche des gesamten Düsenkraftstoffkanals wird, wodurch bewirkt wird, dass der Kraftstoffdruck an den Einlässen der Sprühlöcher 7 maximal wird, so dass der Kraftstoff in den Motor mit einer hohen Geschwindigkeit eingespritzt wird.

Wenn es erforderlich ist, die Kraftstoffeinspritzeinrichtung zu schließen, wird der an der Druckanregungsfläche 12 des Nadelkörpers 13 wirkende Ventilanregungsdruck entlastet. Wenn der Ventilanregungsdruck bis unterhalb des ersten Ventilöffnungsdruckes abfällt, wird das Nadelventil 13 nach unten bewegt, um den Sitzrand 14 des Nadelkörpers 13 in einen Eingriff mit dem Ventilsitz 8 des Düsenkörpers 2 zu bringen, um die Sprühlöcher 7 zu schließen. Die Fläche des Endstückes 15 des Nadelkörpers 13 wird ebenfalls in einen Eingriff mit dem Ventilsitz 8 gebracht, um die Fluidverbindung zwischen dem Sprühloch 7 und dem Sack 9 zu blockieren, wodurch verhindert wird, dass der Kraftstoff in dem Sack 9 in die Sprühlöcher 7 nach dem Anhalten des Kraftstoffeinspritzens gesaugt wird.

Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Einspritzdüse von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das sich von dem ersten Ausführungsbeispiel dahingehend unterscheidet, dass die Blende 17 oberhalb der oberen Ränder 7a der Einlässe der Sprühlöcher 7 bei dem Niedrighubbereich definiert ist.

Der Düsenkörper 2 hat eine ringartige Nut 18, die über den Umfang des Ventilsitzes 8 des Düsenkörpers 2 ausgebildet ist. Die ringartige Nut 18 befindet sich stromabwärtig von einem Sitzort, an dem der Sitzrand 14 des Nadelkörpers 3 an dem Ventilsitz 8 sitzt, wenn die Sprühlöcher 7 vollständig geschlossen sind. Genauer gesagt befindet sich ein oberer Rand 18a der ringartigen Nut 18 unter Betrachtung der Zeichnungen unterhalb des Sitzortes und oberhalb des oberen Randes 7a des Einlasses von jedem der Sprühlöcher 7, während ein unterer Rand 18b der ringartigen Nut 18 sich unterhalb des oberen Randes 7a von jedem der Sprühlöcher 7 und oberhalb des unteren Randes 7b von jedem der Sprühlöcher 7 befindet. Bei dem Niedrighubbereich definiert die Nut 18 eine ringartige Aushöhlung zwischen ihr selbst und der Fläche des Endstückes 15 von dem Nadelkörper 13.

Der Nadelkörper 13 hat wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel die aufrechte Fläche 16, die an dem Endstück 15 stromabwärtig von dem Sitzrand 14 ausgebildet ist. Bei dem Niedrighubbereich ist die aufrechte Fläche 16, wie dies in Fig. 4 deutlich gezeigt ist, dem oberen Rand 18a der Nut 18 in der Radiusrichtung des Nadelkörpers 13 ständig zugewandt.

Wenn die aufrechte Fläche 16 dem oberen Rand 7a von jedem der Sprühlöcher 7 zugewandt ist, d. h. wenn das Nadelventil 3 sich in dem Niedrighubbereich befindet, definiert die aufrechte Fläche 16 wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel einen konstanten Zwischenraum oder eine Blende 17 zwischen ihr und dem oberen Rand 18a der Nut 18. Wenn das Nadelventil 3 sich an der maximalen Niedrighubposition befindet, hat der geöffnete Bereich der Blende 17 die kleinste Strömungsquerschnittsfläche des gesamten Düsenkraftstoffkanals, so dass die Geschwindigkeit der durch die Blende tretenden Kraftstoffströmung maximal ist. Wenn das Nadelventil 3 sich in der maximalen Hochhubposition befindet, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, wird der untere Rand 16b der aufrechten Fläche 16 bis oberhalb des oberen Randes 18a der Nut 18 bewegt, woraus sich ein Verschwinden der Blende 17 ergibt, so dass der insgesamt geöffnete Bereich der Einlässe der Sprühlöcher 7 zu der kleinsten Strömungsquerschnittsfläche des gesamten Düsenkraftstoffkanals wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der untere Rand 18b der Nut 18, wie dies vorstehend beschrieben ist, zwischen dem oberen Rand 7a und dem unteren Rand 7b von dem Einlass von jedem der Sprühlöcher 7 befindlich, woraus sich eine Zunahme des geöffneten Bereichs von jedem der Sprühlöcher 7 im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel ergibt. Dies erleichtert die Gestaltung eines ringartigen Zwischenraums, der zwischen der aufrechten Fläche 16 und dem oberen Rand 18a der Nut 18 oder der Blende 17 ausgebildet ist, dessen geöffneter Bereich bei an der maximalen Niedrighubposition befindlichem Nadelventil 3 zu der kleinsten Strömungsquerschnittsfläche des gesamten Düsenkraftstoffkanals wird.

Darüber hinaus wird die von der Blende 17 entweichende Kraftstoffströmung in der Nut 18 durcheinandergebracht und danach direkt zu den Sprühlöchern 7 gerichtet, wodurch das Zerstäuben des Kraftstoffs weiter verbessert wird.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Einspritzdüse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel dahingehend unterscheidet, dass eine ringartige Nut 18 mit einem L-förmigen Querschnitt an dem Umfang des Ventilsitzes 8 des Düsenkörpers 2 ausgebildet ist.

Die Nut 18 hat eine vertikale Wand 18c, die sich parallel zu der Längsmittellinie des Nadelventils 3 erstreckt, d. h. in der Richtung des Hubs des Nadelkörpers 13.

Der Nadelkörper 13 hat die aufrechte Fläche 16, die stromabwärtig von dem Sitzrand 14 ausgebildet ist. Die aufrechte Fläche 16 steht anders als bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen von der Fläche des Endstückes 15 nach außen vor.

Bei dem Niedrighubbereich ist die aufrechte Fläche 16 des Nadelkörpers 13 der vertikalen Wand 18c der Nut 18 in der Radiusrichtung des Nadelkörpers 13 zugewandt, um die Blende 17 zwischen Ihnen zu definieren. Die Blende 17 ist wie bei dem zweiten Ausführungsbeispiel so gestaltet, dass sie eine Strömungsfläche hat, die die kleinste Strömungsquerschnittsfläche des gesamten Düsenkraftstoffkanals ist, wenn das Nadelventil 3 innerhalb des Niedrighubbereiches ist. Wenn das Nadelventil 3 in der maximalen Hochhubposition ist, wie dies in Fig. 7 gezeigt ist, wird der untere Rand 16b der aufrechten Fläche 16 bis oberhalb des oberen Randes 18a der Nut 18 bewegt, was zu einem Verschwinden der Blende 17 führt, so dass eine insgesamt geöffnete Fläche der Einlässe der Sprühlöcher 7 zu der kleinsten Strömungsquerschnittsfläche des gesamten Düsenkraftstoffkanals wird.

Die Fig. 8 und 9(a) zeigen eine Einspritzdüse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das eine Abwandlung des in den Fig. 6 und 7 gezeigten dritten Ausführungsbeispiels ist.

Die L-förmige Nut 18 hat wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel die sich parallel zu der Längsmittellinie des Nadelventils 3 oder in der Richtung des Hubs des Nadelkörpers 13 erstreckende vertikale Wand 18c.

Der Nadelkörper 13 hat die aufrechte Fläche 16, die stromabwärtig von dem Sitzrand 14 ausgebildet ist. Die aufrechte Fläche 16 steht von der Fläche des Endstückes 15 nach außen vor und hat eine Vielzahl an Bypasskraftstoffkanälen 19, die um seine Außenwand bei einem gleichmäßigen Abstand ausgebildet sind. Die Bypasskraftstoffkanäle 19 erstrecken sich zu einer Bodenwand, die horizontal zwischen der aufrechten Fläche 16 und der Fläche des Endstückes 15 liegt. Wenn das Nadelventil 3 sich in der maximalen Niedrighubposition befindet, strömt ein Teil des aus der Blende 17 heraustretenden Kraftstoffes zu dem Einlass von jedem der Sprühlöcher 7 und stößt mit einer von dem Sack 9 nach oben gerichteten Kraftstoffströmung zusammen, um eine Turbulenz einer Kraftstoffströmung in jedem der Sprühlöcher 7 zu bewirken, wodurch der Zerstäubungsgrad des aus jedem der Sprühlöcher 7 gesprühten Kraftstoffes erhöht wird.

Wenn das Nadelventil 3 bis zu der maximalen Hochhubposition angehoben wird, wie dies in Fig. 9(a) gezeigt ist, wird der untere Rand 16b der aufrechten Fläche 16 bis oberhalb des oberen Rands 18a der Nut 18 bewegt, was zu einem Verschwinden der Blende 17 führt, so dass eine insgesamt geöffnete Fläche der Einlässe der Sprühlöcher 7 von dem gesamten Düsenkraftstoffkanal die kleinste Strömungsquerschnittsfläche hat, wodurch bewirkt wird, dass der Kraftstoff zu dem Motor aus den Sprühlöchern 7 bei einer höheren Geschwindigkeit eingespritzt wird.

Die Gesamtströmungsquerschnittsfläche der Bypasskraftstoffkanäle 19 kann größer als eine insgesamt geöffnete Fläche der Einlässe der Sprühlöcher 7 gemacht werden. Um in diesem Fall die insgesamt geöffnete Fläche der Sprühlöcher 7 in dem Strömungsquerschnittsbereich des gesamten Düsenkraftstoffkanals am kleinsten zu gestalten, wenn das Nadelventil 3 innerhalb des Hochhubbereiches ist, ist der Düsenkörper 13 so gestaltet, wie dies in Fig. 9(b) gezeigt ist, dass die Bypasskraftstoffkanäle 19 stromaufwärtig von dem oberen Rand 18a der Nut 18 zumindest dann bewegt worden sind, wenn das Nadelventil 3 die maximale Hochhubposition erreicht.

Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Einspritzdüse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das sich von dem in den Fig. 6 und 7 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel dahingehend unterscheidet, dass der Nadelkörper 13 so gestaltet ist, dass er einen Wirbel einer Kraftstoffströmung in jedem der Sprühlöcher 7 erzeugt.

Der Düsenkörper 2 hat wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel die L-förmige Nut 18, deren vertikale Wand 18c sich parallel zu der Längsmittellinie des Nadelventils 3 oder in der Richtung des Hubs des Nadelkörpers 13 erstreckt.

Der Nadelkörper 13 hat die aufrechte Fläche 16, die stromabwärtig von dem Sitzrand 14 ausgebildet ist. Die aufrechte Fläche 16 steht von der Fläche des Endstückes 15 nach außen vor und hat eine Vielzahl an geneigten Nuten 20, die um dieses herum bei regelmäßigen Abständen ausgebildet sind. Jede der geneigten Nuten 20 erstreckt sich bei einem vorgegebenen Winkel zu der Längsmittellinie des Nadelkörpers 13 und richtet eine Kraftstoffströmung zu dem Einlass von jedem der Sprühlöcher 7, um so einen Wirbel einer Kraftstoffströmung zu erzeugen, wenn das Nadelventil 3 sich in dem Niedrighubbereich befindet, wodurch die Zerstäubung des Kraftstoffes verbessert wird.

Wenn das Nadelventil 3 bis zu der maximalen Hochhubposition angehoben ist, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist, ist der untere Rand 16b der aufrechten Fläche 16 wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel bis oberhalb des oberen Randes 18a der Nut 18 bewegt worden, was zu einem Verschwinden der Blende 17 führt, so dass der insgesamt geöffnete Bereich der Sprühlöcher 7 in der Strömungsquerschnittsfläche des gesamten Düsenkraftstoffkanals am kleinsten wird, wodurch bewirkt wird, dass der Kraftstoff zu dem Motor aus den Sprühlöchern 7 bei einer höheren Geschwindigkeit eingespritzt wird. Die Gesamtquerschnittsfläche der geneigten Nuten 20, durch die der Kraftstoff tritt, kann größer als die gesamte geöffnete Fläche der Einlässe der Sprühlöcher 7 gestaltet sein. Um in diesem Fall die gesamte geöffnete Fläche der Sprühlöcher 7 so zu gestalten, dass sie die kleinste Querschnittsfläche des gesamten Kraftstoffdüsenkanals hat, wenn das Nadelventil 3 innerhalb des Hochhubbereiches ist, sind die geneigten Nuten 20 so in der aufrechten Fläche 16 ausgebildet, dass sie sich zumindest dann stromaufwärtig von dem oberen Rand 18a der Nut 18 befinden, wenn das Nadelventil 3 die maximale Hochhubposition erreicht.

Die Fig. 12 und 13 zeigen eine Einspritzdüse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das so gestaltet ist, dass ein Wirbel einer Kraftstoffströmung in jedem der Sprühlöcher 7 in einer zu dem fünften Ausführungsbeispiel unterschiedlichen Weise erzeugt wird.

Der Nadelkörper 13 hat wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel die L-förmige Nut 18, deren vertikale Wand 18c sich parallel zu der Längsmittellinie des Nadelventils 3 oder in der Richtung des Hubs des Nadelkörpers 13 erstreckt.

Der Nadelkörper 13 hat die aufrechte Fläche 16, die stromabwärtig von dem Sitzrand 14 ausgebildet ist. Die aufrechte Fläche 16 steht nach außen von der Fläche des Endstückes 15 vor, um die Blende 17 zu definieren, wenn das Nadelventil 3 innerhalb des Niedrighubbereiches ist. Der Nadelkörper 13 hat einen ringartigen exzentrischen Vorsprung 21, der zwischen der aufrechten Fläche 16 und dem Endstück 15 ausgebildet ist. Der exzentrische Vorsprung 21 hat einen kleineren Durchmesser als die aufrechte Fläche 16 und seine Mittellinie ist seitlich von der Längsmittellinie des Nadelventils 3 versetzt, wodurch ein Spalt zwischen dem exzentrischen Vorsprung 21 und der vertikalen Wand 18c der Nut 18 ausgebildet wird, dessen Breite oder Seitenquerschnitt, durch den der Kraftstoff tritt, sich fortlaufend in der Umfangsrichtung ändert. Die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung durch die Nut 18 ändert sich somit in der Umfangsrichtung des exzentrischen Vorsprungs 21, wodurch ein Wirbel der Kraftstoffströmung in jedem der Sprühlöcher 7 wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel erzeugt wird.

Wenn das Nadelventil 3 bis zu der maximalen Hochhubposition angehoben wird, wie dies in Fig. 13 gezeigt ist, ist der untere Rand 16b der aufrechten Fläche 16 wie bei dem fünften Ausführungsbeispiel bis oberhalb des oberen Randes 18a der Nut 18 bewegt worden, was zu einem Verschwinden der Blende 17 führt, so dass die insgesamt geöffnete Fläche der Einlässe der Sprühlöcher 7 die kleinste Strömungsquerschnittsfläche des gesamten Kraftstoffdüsenkanals wird, wodurch bewirkt wird, dass der Kraftstoff in den Motor aus den Sprühlöchern 7 bei einer höheren Geschwindigkeit eingespritzt wird.

Die Fig. 14 und 15 zeigen eine Einspritzdüse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das so gestaltet ist, dass ein Wirbel einer Kraftstoffströmung in jedem der Sprühlöcher 7 in einer zu dem fünften Ausführungsbeispiel und dem sechsten Ausführungsbeispiel unterschiedlichen Weise erzeugt wird.

Der Düsenkörper 2 hat in dem Ventilsitz 8 eine Vielzahl an dort ausgebildeten zylindrischen Blendenbohrungen 22, die sich senkrecht erstrecken und Fluidverbindungen zwischen den Sprühlöchern 7 und einem Kraftstoffkanal bilden, der zwischen dem Ventilsitz 8 und der Fläche des Endstückes 15 des Nadelkörpers 13 definiert ist.

Jede der Blendenbohrungen 22 hat einen Einlass, der stromabwärtig von einem Sitzort, an dem der Sitzrand 14 an dem Ventilsitz 8 sitzt, wenn die Sprühlöcher 7 vollständig geschlossen sind, und stromaufwärtig von dem Einlass von einem der Sprühlöcher 7, ausgebildet ist und steht mit einer vorgegebenen Tiefe von einem der Sprühlöcher 7 in Verbindung, ohne durch den Düsenkörper 2 zu treten.

Jede der Blendenbohrungen 22 hat einen konstanten Innendurchmesser und eine Querschnittsfläche, die kleiner als jene der Sprühlöcher 7 ist, so dass eine insgesamt geöffnete Fläche der Blendenbohrungen 22 die kleinste Strömungsquerschnittsfläche des gesamten Düsenkraftstoffkanals hat, wenn das Nadelventil 3 innerhalb der Niedrighubposition ist, wie dies in Fig. 14 gezeigt ist.

Die Kraftstoffdruckverteilungen in einer Düse innerhalb des Niedrighubbereichs und des Hochhubbereiches sind jeweils durch in den Fig. 16(a) und 16(b) gezeigten Simulationen analysiert. Die bei den Simulationen verwendete Düse ist eine Düse, bei der die Blendenbohrungen 22 nicht ausgebildet sind und sich der Einlass von jedem der Sprühlöcher 7 stromabwärtig von einem Sitzort befindet, an dem der Sitzrand 14 an dem Ventilsitz 8 sitzt, wenn die Sprühlöcher 7 vollständig geschlossen sind.

Die Analyse der Kraftstoffdruckverteilungen zeigt, dass, wenn das Nadelventil 3 sich in der maximalen Niedrighubposition befindet, eine Fläche zwischen dem Sitzrand 14 und dem Ventilsitz 8, wie dies in Fig. 16(a) gezeigt ist, die kleinste Strömungsquerschnittsfläche des gesamten Düsenkraftstoffkanals hat, so dass der Kraftstoffdruck stromaufwärtig von dem Sitzrand 14 hoch sein wird, während der Kraftstoffdruck stromabwärtig von dem Sitzrand 14 bei zunehmender Näherung zu den Einlässen der Sprühlöcher 7 abnimmt und in den Sprühlöchern 7 am niedrigsten wird, und dass, wenn das Nadelventil 3 sich in der maximalen Hochhubposition befindet, die insgesamt geöffnete Fläche der Einlässe der Sprühlöcher 7, wie dies in Fig. 16(b) gezeigt ist, die kleinste Strömungsquerschnittsfläche in dem gesamten Düsenkraftstoffkanal hat, so dass der Kraftstoffdruck stromaufwärtig von den Einlässen der Sprühlöcher 7 hoch sein wird, während der Kraftstoffdruck innerhalb der Sprühlöcher 7 niedrig sein wird.

Daher ist, wenn das Nadelventil 3 von diesem Ausführungsbeispiel sich in der maximalen Niedrighubposition befindet, wie dies in Fig. 14 gezeigt ist, der Kraftstoffdruck an den Einlässen der Blendenbohrungen 22 höher als jener an den Einlässen der Sprühlöcher 7, wodurch bewirkt wird, dass der Kraftstoff von den Blendenbohrungen 22 zu den Sprühlöchern 7 strömt. Die Blendenbohrungen 22 haben, wie dies vorstehend beschrieben ist, eine konstante Querschnittsfläche, womit sie die Strömungsrate des Kraftstoffes durch die Blendenbohrungen 22 konstant halten. Jedoch ändert sich die Fläche eines ringartigen Kanals 100, der zwischen den oberen Rändern 7a der Sprühlöcher 7 und der Fläche des Endstückes 15 des Nadelkörpers 13 definiert ist, als eine Funktion des Hubbetrags des Nadelventils 3, so dass eine Schwankung des Hubbetrages des Nadelventils 3 in dem Niedrighubbereich bewirkt, dass sich die Fläche des ringartigen Kanals 100 geringfügig ändert. Wenn das Nadelventil 3 sich in dem Niedrighubbereich befindet, ist der Kraftstoffdruck an den Einlässen der Sprühlöcher 7 jedoch gering, so dass die Wirkung der Änderung der Fläche des ringartigen Kanals 100 auf die Strömungsrate des Kraftstoffs in die Sprühlöcher 7 sehr gering ist. Genauer gesagt wird, selbst wenn der Hubbetrag des Nadelventils 3 geringfügig sich zwischen den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen unterscheidet, die Strömungsrate des gesprühten Kraftstoffs im Wesentlichen konstant gehalten.

Wenn das Nadelventil 3 zu der maximalen Hochhubposition bewegt wird, wie dies in Fig. 15 gezeigt ist, wird dies bewirken, dass der Zwischenraum zwischen dem Ventilsitz 8 und der Fläche des Endstückes 15 zunimmt, so dass die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung durch den Zwischenraum verringert wird, und der Kraftstoffdruck in dem Zwischenraum wird hoch. Somit strömt viel Kraftstoff in die Sprühlöcher 7 von ihren Einlässen, deren gesamte geöffnete Fläche größer als jene der Blendenbohrungen 22 ist. Genauer gesagt tritt, wenn das Nadelventil 3 innerhalb des Hochhubbereichs ist, eine große Kraftstoffmenge in die Sprühlöcher 7 ein und wird in den Motor bei einer hohen Geschwindigkeit eingespritzt.

Jede der Blendenbohrungen 22 steht, wie dies deutlich in dem oberen und rechten Abschnitt von Fig. 14 gezeigt ist, mit einem Abschnitt eines entsprechenden Sprühloches 7 in Verbindung, der von der Längsmittellinie C des Sprühloches 7 nach außen verschoben ist, wodurch bewirkt wird, dass die von der Blendenbohrung 22 in das Sprühloch 7 eintretende Kraftstoffströmung einen Wirbel erzeugt, wenn sich das Nadelventil 30 in dem Niedrighubbereich befindet, was zu einem Kraftstoffstrahl aus dem Sprühloch 7 in der Form eines dünnen hohlen konischen Films führt.

Jede der Blendenbohrungen 22 kann so mit einer Innenwand von einem der Sprühlöcher 7 verbunden sein, dass die Längsmittellinie der Blendenbohrung 22 durch den Umfang des Sprühloches 7 tritt.

Die Fig. 17 und 18 zeigen eine Einspritzdüse von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das eine Abwandlung des siebten Ausführungsbeispiels der Fig. 14 und 15 ist.

Der Düsenkörper 2 hat wie bei dem in den Fig. 6 und 7 gezeigten dritten Ausführungsbeispiel eine Nut 18 mit einem L- förmigen Querschnitt, die über den Umfang des Ventilsitzes 8 ausgebildet ist. Jede Blendenbohrung 22 erstreckt sich vertikal und ist zu dem Boden der Nut 18 offen. Das Ausbilden der L- förmigen Nut 18 erleichtert das Bearbeiten der sich vertikal erstreckenden Blendenbohrungen 22. Wenn sich das Nadelventil 3 innerhalb des Niedrighubbereichs befindet, fällt die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung in dem Augenblick ab, in dem die Kraftstoffströmung eine ringartige Aushöhlung betritt, die zwischen der Nut 18 und der Fläche des Endstückes 15 ausgebildet ist. Der Kraftstoffdruck innerhalb der Nut 18 ist somit höher als er in dem Fall wäre, bei dem die Nut 18 nicht vorhanden wäre, woraus sich eine Abnahme der Schwankung der Strömungsrate des gesprühten Kraftstoffs ergibt, die durch die Veränderung des Hubbetrages des Nadelventils 3 bewirkt wird.

Der restliche Aufbau ist dem Aufbau des siebten Ausführungsbeispiels identisch und dessen detaillierte Erläuterung unterbleibt.

Die Fig. 19 und 20 zeigen eine Einspritzdüse von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das eine Abwandlung des siebten Ausführungsbeispiels der Fig. 14 und 15 ist.

Der Nadelkörper 13 hat eine ringartige Nut 23, die an der Fläche des Endstückes 15 ausgebildet ist. Die ringartige Nut 23 ist den Einlässen der Blendenbohrungen 22 ständig zugewandt, wenn sich das Nadelventil 3 in dem Niedrighubbereich befindet, so dass der Kraftstoffdruck innerhalb der ringartigen Nut 23 wie bei dem achten Ausführungsbeispiel in dem Augenblick erhöht wird, wenn der Kraftstoffstrom in die zwischen der Nut 23 und dem Ventilsitz 8 ausgebildeten ringartigen Aushöhlung eintritt, wodurch eine Schwankung der Strömungsrate des Kraftstoffes durch die Sprühlöcher, die durch die Schwankung des Hubbetrags des Nadelventils 3 bewirkt wird, verringert wird.

Der untere Rand der ringartigen Nut 23 befindet sich oberhalb der unteren Ränder 7b der Sprühlöcher 7, wenn der Sitzrand 14 an dem Ventilsitz 8 sitzt.

Die Fig. 21 und 22 zeigen eine Einspritzdüse von einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das eine Abwandlung des neunten Ausführungsbeispiels der Fig. 19 und 20 ist.

Der Düsenkörper 2 hat eine Wirbelaushöhlung 24, die in dem Einlass von jedem der Sprühlöcher 7 ausgebildet ist. Die Wirbelaushöhlungen 24 haben einen größeren Durchmesser als die Sprühlöcher 7.

Die Blendenbohrungen 22 erstrecken sich, wie dies deutlich in dem oberen und dem rechten Abschnitt von Fig. 21 gezeigt ist, schräg in dem Düsenkörper 2 derart, dass ihre Längsmittellinie gegenüber der Längsmittellinie der Wirbelaushöhlungen 24 versetzt ist und unter einem vorgegebenen Winkel α zu einer Tangente T der Wirbelaushöhlungen 24 steht.

Wenn das Nadelventil 3 sich innerhalb des Niedrighubbereichs befindet, strömt der Kraftstoff in die Sprühlöcher 7 durch die Blendenbohrungen 22, um Wirbel einer Kraftstoffströmung in den Wirbelaushöhlungen 24 zu erzeugen, wodurch der Zerstäubungsgrad des aus den Sprühlöchern 7 gesprühten Kraftstoffes erhöht wird.

Die Fig. 23 und 24 zeigen eine Düse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das eine Abwandlung des in den Fig. 14 und 15 gezeigten siebten Ausführungsbeispiel ist.

Der Düsenkörper 2 hat an dem Ventilsitz 8 eine ringartige Wand 25, die sich von den oberen Rändern 7a der Sprühlöcher 7 parallel zu der Richtung des Hubs des Nadelventils 3 erstreckt und sich zu dem Boden der an dem Ventilsitz 8 des Düsenkörpers 2 ausgebildeten L-förmigen Nut 18 fortsetzt.

Der Nadelkörper 13 hat wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel die aufrechte Fläche 16, die oberhalb des Endstückes 15 parallel zu der Richtung des Hubs des Nadelventils 3 ausgebildet ist. Wenn das Nadelventil 30 innerhalb des Niedrighubbereiches befindet, definiert die aufrechte Fläche 16 einen sehr kleinen Zwischenraum oder eine Blende 7a, zwischen ihr selbst und der ringartigen Wand 25 des Düsenkörpers 2.

Wenn im Betrieb das Nadelventil 3 innerhalb des Niedrighubbereiches liegt, wird die Kraftstoffströmung von dem Sitzventil 8 zu den Einlässen der Sprühlöcher im Wesentlichen durch die sehr kleine Blende 7a blockiert, wodurch bewirkt wird, dass der größte Teil des Kraftstoffs in die Sprühlöcher 7 über die Blendenbohrungen 22 strömt. Dadurch wird ermöglicht, dass die Strömungsrate des Kraftstoffes in die Sprühlöcher 7 selbst dann annähernd konstant gehalten wird, wenn der Hubbetrag des Nadelventils 3 innerhalb des Niedrighubbereiches unerwünschterweise schwankt.

Wenn das Nadelventil 3 zu der maximalen Hochhubposition angehoben worden ist, wie dies in Fig. 24 gezeigt ist, ist die aufrechte Fläche 16 des Nadelkörpers 13 von der ringartigen Wand 25 wegbewegt worden, wodurch sich ein Verschwinden der sehr kleinen Blende 7a ergibt, so dass der Kraftstoff direkt in die Sprühlöcher 7 strömt.

Die Fig. 25 und 26 zeigen eine Düse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Jedes Sprühloch 7 steht an seinem Einlass mit dem an dem Boden des Düsenkörpers 2 ausgebildeten Sack 9 in Verbindung. Der Nadelkörper 13 hat eine konische Wand 15, die unterhalb des Sitzrandes 14 ausgebildet ist, und ein zylindrisches Endstück 26, das stromabwärtig der konischen Wand 15 ausgebildet ist.

Wenn das Nadelventil 3 sich innerhalb des Niedrighubbereiches befindet, liegt das zylindrische Endstück 26, wie dies in Fig. 25 gezeigt ist, innerhalb des Sackes 9 und definiert einen ringartigen sehr kleinen Zwischenraum oder eine ringartige sehr kleine Blende zwischen einer Außenwand 26a des Endstückes und einer Innenwand des Sackes 9 mit einer Verbindung mit dem Einlass 7c von jedem der Sprühlöcher 7. Die ringartige Blende hat eine konstante Breite in der Umfangsrichtung des zylindrischen Endstückes 26 und definiert einen Kraftstoffströmungsbereich, der die kleinste Strömungsquerschnittsfläche des gesamten Düsenkraftstoffkanals hat, wenn sich das Nadelventil 3 in der maximalen Hochhubposition befindet.

Selbst wenn eine von Einheit zu Einheit auftretende Schwankung bei dem Hubbetrag des Nadelventils 3 zwischen den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen vorhanden ist, hält der Aufbau von diesem Ausführungsbeispiel die kleinste Kraftstoffströmungsfläche, die zwischen der Außenwand 26a und der Innenwand des Sackes 9 definiert ist, wenn sich das Nadelventil 3 in der maximalen Niedrighubposition befindet, konstant, womit eine unerwünschte Schwankung des Kraftstoffsprühbetrags zwischen den Kraftstoffeinspritzeinrichtungen beseitigt ist.

In dem Niedrighubbereich wird der in den Sack 9 strömende Kraftstoff durch seinen Druck nach oben gedrückt, wie dies durch einen Pfeil in Fig. 25 gezeigt ist, um nach oben gerichtete Kraftstoffströmungen zu errichten, die diese kleine Blende durchlaufen, die zwischen der Außenwand 26a und der Innenwand des Sackes 9 definiert ist. Die nach oben gerichteten Kraftstoffströmungen stoßen dann mit den zu den Einlässen der Sprühlöcher 7 nach unten gerichteten Kraftstoffströmungen zusammen, wodurch die Turbulenz der Kraftstoffströmung in jedem der Sprühlöcher 7 bewirkt wird, um das Zerstäuben des aus jedem der Sprühlöcher 7 gesprühten Kraftstoffs zu verbessern.

Wenn das Nadelventil 3 zu der maximalen Hochhubposition bewegt wird, wie dies in Fig. 26 gezeigt ist, wird der untere Rand 26b des zylindrischen Endstücks 26 bis über den unteren Rand 7a von jedem der Sprühlöcher 7 gehoben, so dass ein insgesamt geöffneter Bereich der Einlässe der Sprühlöcher 7 die kleinste Strömungsquerschnittsfläche des gesamten Düsenkraftstoffkanals hat, womit bewirkt wird, dass der Kraftstoffdruck um die Einlässe der Sprühlöcher 7 herum erhöht wird, um den Kraftstoff in die Verbrennungskammer des Motors mit einer hohen Geschwindigkeit einzuspritzen.

Fig. 27(a) zeigt eine Düse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem dreizehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.

Der Düsenkörper 2 hat in seinem Kopf ausgebildete Nebensprühlöcher 27, die jeweils mit den Sprühlöchern 28 in der Nähe der Auslässe der Sprühlöcher 28 in Verbindung stehen. Die Sprühlöcher 28 sind um den Kopf des Düsenkörpers 2 herum ausgebildet und sind zu dem Sack 9 hin offen. Jedes Nebensprühloch 27 ist an seinem Einlass zu dem Ventilsitz 8 oberhalb eines Einlass von einem der Sprühlöcher 28 offen und hat, wie dies deutlich in Fig. 27(b) gezeigt ist, eine von der Längsmittellinie L2 des Sprühlochs 28 versetzte Längsmittellinie L1.

Der Nadelkörper 13 hat eine zylindrische Wand 29 mit einem kleinen Durchmesser, die unterhalb des Sitzrandes 14 ausgebildet ist, und ein Führungsendstück 30, das unterhalb der zylindrischen Wand 29 ausgebildet ist. Die zylindrische Wand 29 hat einen Durchmesser, der klein genug ist, um gleitfähig innerhalb des Sackes 9 eingepasst zu sein, und sie ist so gestaltet, dass sie in den Sack 9 teilweise oder vollständig eindringt, wenn das Nadelventil 3 an den Ventilsitz 8 gesetzt wird, und liegt innerhalb des Niedrighubbereichs und bewegt sich aus dem Sack 9 heraus, wenn das Nadelventil 3 in den Hochhubbereich eintritt.

Das Führungsendstück 30 hat den gleichen Durchmesser wie die zylindrische Wand 29 und hat eine Vielzahl an ebenen Flächen 30a, die um seinen Umfang herum ausgebildet sind. Wenn das Nadelventil 3 in den Hochhubbereich gelangt, entweicht lediglich ein oberer Abschnitt des Führungsendstücks 30 aus dem Sack 9, um einen Kraftstoffkanal zwischen jeder der ebenen Flächen 30a und der Innenwand des Sackes 9 zu definieren, wodurch eine Fluidverbindung zwischen einem der Sprühlöcher 28 und der Kraftstoffbahn 5 errichtet wird.

Die Düse von diesem Ausführungsbeispiel ist so gestaltet, dass ein insgesamt geöffneter Bereich der Nebensprühlöcher 27 die kleinste Strömungsquerschnittsfläche des gesamten Düsenkraftstoffkanals hat, wenn das Nadelventil 3 sich in der Nähe der maximalen Niedrighubposition befindet. Genauer gesagt ändert sich die kleinste Strömungsfläche in dem Niedrighubbereich kaum, selbst wenn der Hubbetrag des Nadelventils 3 geringfügig geändert wird, womit die Strömungsrate des gesprühten Kraftstoffes konstant gehalten wird. In dem Niedrighubbereich verbleibt das Führungsendstück 30 innerhalb des Sackes 9 und schließt die Sprühlöcher 28, so dass die Kraftstoffstrahlen lediglich durch die Nebensprühlöcher 27 vorgesehen werden.

Die Nebensprühlöcher 27 sind stärker nach unten ausgerichtet als die Sprühlöcher 28. Somit ist in dem Niedrighubbereich ein Kraftstoffstrahl von jedem der Nebensprühlöcher 27 zu einem mittleren Abschnitt (d. h. lediglich zu dem Boden) einer Verbrennungskammer 31 des Motors gerichtet, wie dies in Fig. 28 gezeigt ist. Dadurch wird der Kraftstoffstrahl davon abgehalten, dass er aus den Nebensprühlöchern 27 zu einer Zylinderbuchse läuft, selbst wenn ein Kolben 32 sich nicht in der Nähe des oberen Totpunktes beispielsweise bei einem voreilenden oder bei einem nacheilenden Einspritzen befindet, womit das Vermischen von hohen Graden von Kohlenwasserstoffen mit den Motorabgasen vermieden wird.

In dem Niedrighubbereich verbleibt zumindest ein Teil der zylindrischen Wand 29 des Nadelkörpers 13 innerhalb des Sackes 9, wodurch eine unerwünschte Neigung des Nadelventils 3 in Bezug auf den Düsenkörper 2 vermieden wird, was die Menge des aus jedem der Nebensprühlöcher 27 gesprühten Kraftstoffes konstant hält.

Jedes der Nebensprühlöcher 27 hat, wie dies vorstehend beschrieben ist, eine von der Längsmittellinie L2 des Sprühloches 28 versetzte Längsmittellinie L1, wodurch bewirkt wird, dass die Kraftstoffströmung von dem Nebensprühloch 27 zu dem Sprühloch 28 einen Wirbel einer Kraftstoffströmung innerhalb des Sprühloches 28 erzeugt, wodurch die Zerstäubung des Kraftstoffes verbessert wird. Wenn ein in Fig. 27(b) gezeigter Versatz e zwischen der Längsmittellinie L1 und der Längsmittellinie L2 der Nebensprühlöcher 27 bzw. Sprühlöcher 28 zunimmt, wird das Winkelmoment des in jedes der Sprühlöcher 28 von einem der Nebensprühlöcher 27 eindringenden Kraftstoffes erhöht, was zu einer Zunahme des Sprühwinkels α führt, wie dies in Fig. 29 gezeigt ist. Wenn darüber hinaus das Verhältnis r/d des Radius r der Sprühlöcher 28 zu dem Durchmesser d der Nebensprühlöcher 27 erhöht wird, wird das Winkelmoment des in die Sprühlöcher 28 eindringenden Kraftstoffes erhöht, was ebenfalls zu einer Zunahme des Sprühwinkels α führt. Diese Zunahme des Sprühwinkels α erhöht einen Bereich, in dem der Kraftstoff sich innerhalb der Verbrennungskammer 31 verteilt.

Wenn das Nadelventil 3 bis zu der maximalen Hochhubposition angehoben wird, wird die zylindrische Wand 29 aus dem Sack 9 herausbewegt, wodurch eine Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffkanal 5 und den Sprühlöchern 28 verwirklicht wird, so dass eine große Kraftstoffmenge in die Verbrennungskammer 31 des Motors eingespritzt wird.

Wenn das Nadelventil 3 sich in dem Hochhubbereich befindet, wird der Kraftstoff aus den Sprühlöchern 28 stärker als aus den Nebensprühlöchern 27 gesprüht und schlägt dann an der Innenwand der Verbrennungskammer 31 zusammen mit den Kraftstoffstrahlen aus den Nebensprühlöchern 27 auf, wodurch eine hohe Rate einer Kraftstoffeinspritzung sichergestellt ist, die bei einem Hochlastmotorbetrieb erforderlich ist.

Bei dem Hochhubbereich verbleibt der untere Abschnitt des Führungsendstückes 30 innerhalb des Sackes 9, womit eine unerwünschte Neigung des Nadelventils 3 in Bezug auf den Düsenkörper 2 vermieden wird, was die Menge des aus jeden der Sprühlöcher 28 gesprühten Kraftstoffes konstant hält.

Jedes der Nebensprühlöcher 27 steht, wie dies vorstehend beschrieben ist, mit dem Einlass von einem der Sprühlöcher 28 in Verbindung, so dass ein Kraftstoffstrahl aus dem Nebensprühloch 27 Karbidablagerungen an dem Auslass des Sprühloches 28 entfernt, selbst wenn kein Kraftstoffstrahl aus dem Sprühloch 28 vorhanden ist.

Fig. 30 zeigt eine Einspritzdüse einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, das eine Abwandlung des in den Fig. 27(a) und 27(b) gezeigten dreizehnten Ausführungsbeispiels ist.

Der Düsenkörper 2 hat Bohrungen 33 mit einem großen Durchmesser, die in den Auslässen der Sprühlöcher 28 ausgebildet sind. Die Nebensprühlöcher 27 stehen jeweils mit den Bohrungen 33 mit dem großen Durchmesser in Verbindung. Jede der Bohrungen 33 mit dem großen Durchmesser hat eine Querschnittsfläche, die größer als die Summe der Querschnittsflächen von einem der Nebensprühlöcher 27 und einem der Sprühlöcher 28 ist.

Ein Einlass von jedem der Sprühlöcher 27 kann zu dem Ventilsitz 8 in einem Bereich stromabwärtig von dem Sitzort offen sein, an dem der Sitzrand 14 an dem Ventilsitz 8 sitzt.

Die Sprühlöcher 28 werden wie bei dem dreizehnten Ausführungsbeispiel durch die zylindrische Wand 29 geschlossen, wenn das Nadelventil 3 sich an den Ventilsitz 8 setzt.

Der Aufbau von diesem Ausführungsbeispiel erhöht den Freiheitsgrad zum Auswählen des Versatzes e zwischen den Längsmittellinien L1 und L2, wie dies in Fig. 27(b) gezeigt ist, von jedem der Nebensprühlöcher 27 und einem der Sprühlöcher 28 und des Verhältnisses r/d von dem Radius r der Sprühlöcher 28 zu dem Durchmesser d der Nebensprühlöcher 27, was zu einem erhöhten Bereich führt, in dem der Sprühwinkel α bestimmt werden kann. Darüber hinaus kann das Kraftstoffsprühen nach Bedarf von einem einfachen Kegel zu einem komplizierten Kegel ausgebreitet werden und die Ausrichtung desselben kann nach Bedarf ebenfalls geändert werden. Das Kraftstoffsprühen aus den Nebensprühlöchern 27 kann eine identische Form gegenüber demjenigen aus den Sprühlöchern 28 haben. Ein Hauptkraftstoffstrahl aus der Einspritzdüse kann entweder durch Kraftstoffstrahlen aus den Nebensprühlöchern 27 oder aus den Sprühlöchern 28 vorgesehen werden.

Während die vorliegende Erfindung in Bezug auf die bevorzugten Ausführungsbeispiele offenbart ist, um das Verständnis derselben zu erleichtern, sollte offensichtlich sein, dass die Erfindung in unterschiedlichen Weisen ausgeführt werden kann, ohne von dem Prinzip der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Daher soll die vorliegende Erfindung sämtliche mögliche Ausführungsbeispiele und Abwandlungen gegenüber den gezeigten Ausführungsbeispielen umfassen, die ohne ein Abweichen von dem Prinzip der vorliegenden Erfindung ausgeführt werden können, dass in den beigefügten Ansprüchen aufgeführt ist.

Die Einspritzdüse zum Einspritzen des flüssigen Kraftstoffs in den Verbrennungsmotor wie beispielsweise ein Dieselmotor ist vorgesehen. Die Düse hat den hohlen Düsenkörper mit dem Kopf, in dem das Sprühloch und der Sack ausgebildet sind, den sich von dem Kraftstoffeinlass des Düsenkörpers zu dem Sprühloch erstreckenden Kraftstoffkanal und das Nadelventil, das so gestaltet ist, dass es in zwei getrennten Schritten nach oben angehoben wird. Die Düse hat außerdem die Blende, die in dem Kraftstoffkanal stromabwärtig von einem Sitzort definiert ist, an dem das Nadelventil an einem Ventilsitz des Düsenkörpers sitzt, und stromaufwärtig von einem Einlass des Sprühloches definiert ist, wenn das Nadelventil sich in einem Niedrighubbereich befindet. Die Blende hat eine Strömungsquerschnittsfläche, durch die eine Kraftstoffströmung tritt und die in dem Niedrighubbereich konstant gehalten ist und zu einer kleinsten Strömungsquerschnittsfläche des Kraftstoffkanals wird, wenn das Nadelventil sich in der Nähe einer maximalen Hebeposition in dem Niedrighubbereich befindet, wodurch eine konstante Strömungsrate des Kraftstoffs in dem Niedrighubbereich unabhängig von einer geringfügigen Schwankung des Hubbetrages des Nadelventils sichergestellt ist.

Claims (14)

1. Einspritzdüse für ein Einspritzen eines flüssigen Kraftstoffes mit:
einem hohlen Düsenkörper mit einem Kopf, in dem ein Sprühloch ausgebildet ist, wobei der Düsenkörper einen Kraftstoffeinlass, einen in dem Kopf ausgebildeten Sack, und einen an seiner Innenwand stromaufwärtig von dem Sack ausgebildeten Ventilsitz hat;
einem Kraftstoffkanal, der sich von dem Kraftstoffeinlass zu dem Sack des Düsenkörpers erstreckt;
einem Nadelventil, das gleitfähig innerhalb des Düsenkörpers angeordnet ist und einen an seinem Ventilkopf ausgebildeten Sitzabschnitt und einen Druckanregungsabschnitt hat, an dem ein Druck eines zu dem Kraftstoffkanal von dem Kraftstoffeinlass des Düsenkörpers gelieferten flüssigen Kraftstoffes wirkt, wobei der Sitzabschnitt an dem Ventilsitz des Düsenkörpers sitzt, um eine Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffkanal und dem Sprühloch zu blockieren, wenn ein Anhalten des Kraftstoffstrahls aus dem Sprühloch erforderlich ist, wobei das Nadelventil bis zu einer ersten maximalen Hubposition innerhalb eines Niedrighubbereichs angehoben wird, wenn der Druck des an dem Druckanregungsabschnitt wirkenden Kraftstoffes bis zu einem ersten Ventilöffnungsdruck angehoben ist, und bis zu einer zweiten maximalen Hubposition innerhalb eines Hochhubbereichs angehoben wird, wenn der Druck des Kraftstoffs bis zu einem zweiten Ventilöffnungsdruck angehoben ist; und
einer Blende, die in dem Kraftstoffkanal stromabwärtig von dem Sitzort definiert ist, an dem der Sitzabschnitt des Nadelventils an dem Ventilsitz des Düsenkörpers sitzt, und stromaufwärtig von einem Einlass des Sprühloches definiert ist, wenn das Nadelventil sich in dem Niedrighubbereich befindet, wobei die Blende eine Strömungsquerschnittsfläche hat, durch die eine Kraftstoffströmung tritt, und die in dem Niedrighubbereich konstant gehalten ist und zu einer kleinsten Strömungsquerschnittsfläche des Kraftstoffkanals wird, wenn das Nadelventil sich in der ersten maximalen Hubposition befindet.

2. Einspritzdüse gemäß Anspruch 1, wobei die Blende durch eine vertikale Wand definiert ist, die sich parallel zu einer Richtung des Hubs des Nadelventils erstreckt, die an entweder der Innenwand des Düsenkörpers oder dem Ventilkopf des Nadelventils ausgebildet ist, und wobei die Fläche des Ventilkopfes von dem Nadelventil stromabwärtig von dem Einlass des Sprühloches nahe zu der Innenwand des Düsenkörpers ist.

3. Einspritzdüse gemäß Anspruch 1, die des Weiteren ein einen Wirbel erzeugendes Aufbauelement aufweist, das einen Wirbel einer Kraftstoffströmung in dem Sprühloch erzeugt.

4. Einspritzdüse für ein Einspritzen eines flüssigen Kraftstoffes mit:
einem hohlen Düsenkörper mit einem Kopf, in dem ein Sprühloch ausgebildet ist, wobei der Düsenkörper einen Kraftstoffeinlass, einen in dem Kopf ausgebildeten Sack, und einen an seiner Innenwand stromaufwärtig von dem Sack ausgebildeten Ventilsitz hat;
einem Kraftstoffkanal, der sich von dem Kraftstoffeinlass zu dem Sack des Düsenkörpers erstreckt;
einem Nadelventil, das gleitfähig innerhalb des Düsenkörpers angeordnet ist und einen an seinem Ventilkopf ausgebildeten Sitzabschnitt und einen Druckanregungsabschnitt hat, an dem ein Druck eines zu dem Kraftstoffkanal von dem Kraftstoffeinlass des Düsenkörpers gelieferten flüssigen Kraftstoffes wirkt, wobei der Sitzabschnitt an dem Ventilsitz des Düsenkörpers sitzt, um eine Fluidverbindung zwischen dem Kraftstoffkanal und dem Sprühloch zu blockieren, wenn ein Anhalten des Kraftstoffstrahls aus dem Sprühloch erforderlich ist, wobei das Nadelventil bis zu einer ersten maximalen Hubposition innerhalb eines Niedrighubbereichs angehoben wird, wenn der Druck des an dem Druckanregungsabschnitt wirkenden Kraftstoffes bis zu einem ersten Ventilöffnungsdruck angehoben ist, und bis zu einer zweiten maximalen Hubposition innerhalb eines Hochhubbereichs angehoben wird, wenn der Druck des Kraftstoffs bis zu einem zweiten Ventilöffnungsdruck angehoben ist; und
einer Blende, die in dem Kraftstoffkanal stromabwärtig von dem Sitzort definiert ist, an dem der Sitzabschnitt des Nadelventils an dem Ventilsitz des Düsenkörpers sitzt, und stromaufwärtig von einem Einlass des Sprühloches definiert ist, wenn das Nadelventil sich in dem Niedrighubbereich befindet, wobei die Blende eine Strömungsquerschnittsfläche hat, durch die eine Kraftstoffströmung tritt, und die zu der kleinsten Strömungsquerschnittsfläche des Kraftstoffkanals wird, wenn das Nadelventil sich in der ersten maximalen Hubposition befindet,
wobei in dem Niedrighubbereich ein Abschnitt der Fläche des Ventilkopfes von dem Nadelventil zumindest stromabwärtig von dem Einlass des Sprühloches einen Zwischenraum zwischen ihm selbst und der Innenwand des Düsenkörpers definiert, der eine kleinere Fläche als eine Strömungsquerschnittsfläche von einem Abschnitt des Kraftstoffkanals zumindest stromaufwärtig von dem Sitzort hat.

5. Einspritzdüse gemäß Anspruch 4, die des Weiteren ein einen Wirbel erzeugendes Aufbauelement aufweist, das einen Wirbel einer Kraftstoffströmung in dem Sprühloch erzeugt.

6. Einspritzdüse gemäß einem der Ansprüche 3 oder 5, wobei das einen Wirbel erzeugende Aufbauelement durch eine geneigte Nut vorgesehen ist, die in dem Ventilkopf des Nadelventils ausgebildet ist, wobei die geneigte Nut unter einem vorgegebenen Winkel gegenüber der Längsmittellinie des Nadelventils so ausgerichtet ist, dass sie eine Kraftstoffströmung zu einer Innenwand des Sprühloches richtet, wenn das Nadelventil sich innerhalb des Niedrighubbereiches befindet.

7. Einspritzdüse gemäß einem der Ansprüche 3 oder 5, wobei das einen Wirbel erzeugende Aufbauelement durch eine exzentrische ringartige Wand vorgesehen ist, die an dem Ventilkopf des Nadelventils von einer Längsmittellinie des Nadelventils versetzt ausgebildet ist, um einen ringartigen Zwischenraum zwischen der exzentrischen ringartigen Wand und der Innenwand des Düsenkörpers in dem Niedrighubbereich zu definieren, deren Breite sich fortlaufend in einer Umfangsrichtung des Nadelventils ändert.

8. Einspritzdüse gemäß einem der Ansprüche 3 oder 5, wobei das einen Wirbel erzeugende Aufbauelement die Blende ist, die durch einen Strömungskanal vorgesehen ist, der eine vorgegebene Länge hat und dessen Längsmittellinie von einer Längsmittellinie des Sprühloches versetzt ist und zu dieser geneigt ist.

9. Einspritzdüse gemäß einem der Ansprüche 5 oder 8, wobei die Blende eine Verbindung zwischen einem Abschnitt des Kraftstoffkanals stromabwärtig von dem Sitzort und einem Auslass des Sprühloches errichtet.

10. Einspritzdüse gemäß Anspruch 9, die des Weiteren eine Aushöhlung mit einem großen Durchmesser aufweist, die in dem Auslass des Sprühloches vorgesehen ist, und wobei die Blende zu der Aushöhlung mit dem großen Durchmesser offen ist.

11. Einspritzdüse gemäß einem der Ansprüche 9 bis 10, wobei das Sprühloch zu dem Sack offen ist und wobei der Ventilkopf des Nadelventils eine ringartige Wand mit einem kleinen Durchmesser hat, die stromabwärtig von dem Sitzabschnitt ausgebildet ist, und eine ringartige Führungswand hat, die sich nach unten von der ringartigen Wand mit dem kleinen Durchmesser fortsetzt, und die eine Vielzahl an um ihren Umfang herum ausgebildeten Ausschnittsflächen hat, wobei die ringartige Wand mit dem kleinen Durchmesser gleitfähig an zumindest einem Abschnitt von ihr innerhalb des Sackes eingepasst ist, wenn das Nadelventil an dem Ventilsitz sitzt, und innerhalb des Niedrighubbereiches liegt und aus dem Sack heraus bewegt wird, wenn das Nadelventil in den Hochhubbereich gelangt, wobei die ringartige Führungswand teilweise aus dem Sack heraus bewegt wird, wenn das Nadelventil in den Hochhubbereich gelangt, um eine Fluidverbindung zwischen dem Einlass des Sprühloches und dem Kraftstoffkanal zu errichten.

12. Einspritzdüse gemäß einem der Ansprüche 1 oder 4, die des Weiteren eine ringartige Nut aufweist, die an der Innenwand des Düsenkörpers stromabwärtig von der Blende ausgebildet ist, wobei die ringartige Nut an ihrem unteren Umfangsabschnitt mit dem Einlass des Sprühloches in Verbindung steht.

13. Einspritzdüse gemäß Anspruch 12, die des Weiteren eine Vielzahl an Nuten aufweist, die an dem Ventilkopf des Nadelventils ausgebildet sind und eine aus der Blende entweichende Kraftstoffströmung zu dem Einlass des Sprühloches so richten, dass ein Wirbel einer Kraftstoffströmung in dem Sprühloch erzeugt wird, wenn das Nadelventil sich in dem Niedrighubbereich befindet.

14. Einspritzdüse gemäß Anspruch 12, die des Weiteren eine exzentrische ringartige Wand aufweist, die an dem Ventilkopf des Nadelventils von einer Längsmittellinie des Nadelventils versetzt ausgebildet ist, um einen ringartigen Zwischenraum zwischen der exzentrischen ringartigen Wand und der Innenwand des Düsenkörpers in dem Niedrighubbereich zu definieren, dessen Breite sich fortlaufend in einer Umfangsrichtung des Nadelventils ändert, um einen Wirbel einer Kraftstoffströmung in dem Sprühloch zu erzeugen.