DE10128402B4

DE10128402B4 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE10128402B4
Application number: DE10128402A
Authority: DE
Inventors: Norihisa Fukutomi; Mamoru Sumida
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-11-13
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2008-01-24
Anticipated expiration: 2021-06-13
Also published as: US6609665B2; JP2002147317A; JP3839245B2; KR20020037252A; DE10128402A1; US20020056765A1; KR100420628B1

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil, umfassend:
einen hohlen Ventilhalter (9),
ein Ventilsitzelement (11), das an einem Ende des Ventilhalters (9) vorgesehen ist und eine Einspritzöffnung (13) aufweist, ein Nadelventil (8) mit spitzem Konuswinkel, das sich innerhalb des Ventilhalters (9) bewegt um mit einem Sitzabschnitt (H) des Ventilsitzelements (11) in Kontakt zu kommen oder von diesem getrennt zu werden, um so die Einspritzöffnung (13) zu öffnen oder zu verschließen, sowie ein Verwirbelungselement (10), das das Nadelventil (8) umgibt, um das Nadelventil (8) gleitbar zu unterstützen und das mit einer Verwirbelungskammer (16) ausgebildet ist, die einen Innen-Durchmesser (d2) aufweist, um eine Verwirbelung des von der Einspritzöffnung (13) einzuspritzenden Kraftstoffs zu bewirken,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine geneigte Fläche (17) an dem Ventilsitzelement (11) stromabwärts des Sitzabschnitts (H) ausgebildet ist, deren Neigung gegenüber Mittelachse des Nadelventils (8) weniger stark als die Neigung des Sitzabschnitts (H) eingestellt ist, und
dass der Innendurchmesser (d2) des...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, welches Kraftstoff durch Öffnen und Schließen eines Nadelventils einspritzt.
12 ist eine Querschnittsansicht, die ein herkömmliches Kraftstoffeinspritzventil zeigt, das in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-47208 A offenbart ist. In diesem Kraftstoffeinspritzventil ist ein Verwirbelungselement 22 stromaufwärts einer Einspritzöffnung 21 angeordnet, und ein Nadelventil 23 weist einen konischen Endabschnitt auf.
Das Kraftstoffeinspritz-Ventil wird, wie unten beschrieben, betrieben. Wird ein elektrischer Strom einer Spule 24 zugeführt, wird ein Anker 25 zu einem Kern 26 gezogen, und das Nadelventil 23, das integral mit dem Anker 25 gebildet ist, trennt sich von einem Ventilsitz 27, und ein Kraftstoff wird von einem Spalt zwischen dem Ventilsitz 27 und dem Nadelventil 23 eingespritzt.
Wird die Zuführung des elektrischen Stromes zu der Spule 24 unterbrochen, wird das Nadelventil 23 durch eine Feder 28 hin zu dem Ventilsitz 27 gedrückt, und das Nadelventil 23 kommt mit dem Ventilsitz 27 in Kontakt. Das Öffnen und Schließen dieses Nadelventils 23 steuert die einzuspritzende Kraftstoffmenge.
Ein weiteres, herkömmliches Beispiel ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-113163 A offenbart. In dieser Schrift aus dem Stand der Technik nimmt der Ventilsitz des Kraftstoffeinspritzventils eine konvexe Ausgestaltung an, die kontinuierlich hin zu dem Durchgang hervorsteht. Das Ventilelement weist einen konischen Endabschnitt auf, und das Volumen des Durchganges unterhalb des Ventilelements ist derart bemessen, dass es nicht größer ist als das in der Nähe eines Sitzabschnittes (ein Abschnitt, wo das Ventilelement in Kontakt mit dem Ventilsitz kommt, wenn das Ventil geschlossen ist), um eine Turbulenz, wie z.B. einen Wirbel bzw. Strudel, zu verhindern.
Der Kraftstofffluss wird beschleunigt, um eine Turbulenz zu verhindern, indem kontinuierlich die Durchgangsfläche von dem Sitzabschnitt zu der Einspritzöffnung reduziert wird.
Da die herkömmlichen Kraftstoffeinspritzventile wie oben beschrieben aufgebaut sind, besitzt das Kraftstoffeinspritzventil, das in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-47208 A offenbart ist, ein Problem dahingehend, dass Kohlenstoff, der in der Motorverbrennungskammer erzeugt wird, an der inneren Wandfläche der Einspritzöffnung 21 des Kraftstoffeinspritzventils und auf der Fläche des Ventilsitzes 27, wie in 13 gezeigt, haften bleibt. Dies verursacht eine Verringerung der Flussrate und eine Veränderung des Sprühwinkels.
Insbesondere an dem Ventilsitz 27, der direkt stromabwärts einem Sitzabschnitt C zugewandt ist, bleiben Kohlenstoffablagerungen W an einem Abschnitt D beträchtlich haften, wo die Verwirbelungskraft nicht ausreichend verstärkt ist. Dieser Abschnitt ist kleiner als die Einspritzöffnung 21 bezüglich der Querschnittsfläche des Durchgangs, und deshalb besitzt die Kohlenstoffablagerung einen großen Einfluss auf die Reduzierung der Flussrate.
14 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen mehreren Punkten von einem Wirbelerzeugungsabschnitt A zu einem stromabwärtigen Punkt F und der Flussgeschwindigkeit des Wirbels zeigt.
Im Falle, dass das Kraftstoffeinspritzventil derart aufgebaut ist, wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-113163 A offenbart ist, ist die Funktion des beschleunigten Kraftstoffflusses, d.h. eines Kraftstoffflusses bei einer hohen Geschwindigkeit, hinsichtlich dem wirksamen Auswaschen des Kohlenstoffs in dem Bereich von dem Sitzabschnitt zu der Einspritzöffnung vorteilhaft. Entsprechend besteht eine Möglichkeit, dass das beiläufige Problem der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 10-47208 A durch einen derartigen Aufbau, wie in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-113163 A offenbart ist, gelöst wird.
Im Allgemeinen ist es in dem Kraftstoffeinspritzventil, das mit einem Kraftstoffverwirbelungserzeugungsabschnitt stromaufwärts der Einspritzöffnung versehen ist, erwünscht, dass die Flussrate zum Zeitpunkt des vollständigen Öffnens des Ventils bestimmt ist, abhängig von der Verwirbelungskraft, die an dem Verwirbelungserzeugungsabschnitt erzeugt wird, und dem Innendurchmesser der Einspritzöffnung. Ist die Querschnittsfläche des Durchganges nicht größer als ein vorbestimmter Wert in dem Sitzabschnitt zwischen dem Verwirbelungserzeugungsabschnitt und der Einspritzöffnung oder in dem Abschnitt stromabwärts desselben, ist jedoch die Flussrate zum Zeitpunkt des vollständigen Öffnens des Ventils reduziert, ist die Vewirbelungskraft ebenfalls herabgesetzt, und der eingespritzte Kraftstoff wird nicht zufriedenstellend in kleine Teilchen umgewandelt.
Deshalb ist es notwendig, dass die Querschnittsfläche des Durchganges in dem Sitzabschnitt und dem Abschnitt stromabwärts des Sitzabschnittes größer ist als ein vorbestimmter Wert. Ist aber die Querschnittsfläche des Durchganges in dem Sitzabschnitt übermäßig groß, wird der Stoß des Ventilelements groß, und die Antwortcharakteristik verschlechtert sich.
Ist die Querschnittsfläche des Durchganges in dem Abschnitt stromabwärts des Sitzabschnittes kleiner als die des Sitzabschnittes in dem Kraftstoffeinspritzventil, das in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 5-113163 A vorgeschlagen wurde, so weist der Einlassabschnitt der Einspritzöffnung jedoch eine minimale Durchgangsquerschnittsfläche auf. Die Querschnittsfläche des Durchganges in dem Einlassabschnitt und der Einspritzöffnung wird abhängig von der Ausgestaltung des Abschnittes, der die Ventilsitzfläche und die Einspritzöffnung verbindet, der Ausgestaltung des Ventilelements und des Stoßes des Ventilelements bestimmt. Daher ist es schwierig, dass die Querschnittsfläche des Durchganges eine kleine Toleranz bei der Massenproduktion aufweist.
Ebenso ist es schwierig, eine Durchgangsquerschnittsfläche des Sitzabschnittes, die größer ist als die in dem Einlassabschnitt der Einspritzöffnung, mit kleiner Toleranz zu steuern. Als Folge ist die Durchgangsquerschnittsfläche des Sitzabschnittes so groß, dass sie einen gewissen Spielraum besitzt, und ein derartiger Aufbau weist keine Verschlechterung der Antwortcharakteristik auf.
Die WO 00/65228 A1 beschreibt ein Kraftstoffeinspritzventil mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Die vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben diskutierten Probleme zu lösen, und Aufgabe ist es, eine Kohlenstoffablagerung, die an dem Durchgangsabschnitt stromabwärts des Sitzabschnittes zwischen dem Sitzabschnitt und der Einspritzöffnung anhaftet, ohne Verschlechterung der Antwortcharakteristik zu reduzieren.
Ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem Anspruch 1 umfasst:
einen hohlen Ventilhalter,
ein Ventilsitzelement, das an einem Ende des Ventilhalters vorgesehen ist und eine Einspritzöffnung aufweist, ein Nadelventil mit spitzem Konuswinkel, das sich innerhalb des Ventilhalters bewegt um mit einem Sitzabschnitt des Ventilsitzelements in Kontakt zu kommen oder von diesem getrennt zu werden, um so die Einspritzöffnung zu öffnen oder zu verschließen, sowie ein Verwirbelungselement, das das Nadelventil umgibt, um das Nadelventil gleitbar zu unterstützen und das mit einer Verwirbelungskammer ausgebildet ist, die einen Innen-Durchmesser aufweist, um eine Verwirbelung des von der Einspritzöffnung einzuspritzenden Kraftstoffs zu bewirken,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine geneigte Fläche an dem Ventilsitzelement stromabwärts des Sitzabschnitts ausgebildet ist, deren Neigung gegenüber einer Mittelachse des Nadelventils weniger stark als die Neigung des Sitzabschnitts eingestellt ist, und
dass der Innendurchmesser des Verwirbelungsraums des Verwirbelungselements zumindest dem 2,5-fachen Durchmesser am Anfangspunkt an einer stromaufwärtigen Seite der geneigten Fläche entspricht.
Als Ergebnis ist es möglich, eine Kohlenstoffablagerung, die an dem Durchgangsabschnitt anhaftet, zu reduzieren und als Ergebnis kann ein Verringern der Flussrate zum Zeitpunkt des vollständigen Öffnens des Ventils auf einen akzeptablen Wert oder weniger beschränkt werden.
In dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem Anspruch 2 der Erfindung ist die Einspritzöffnung in Bezug auf eine mittlere Achse des Ventils geneigt angeordnet.
Als Ergebnis ist es möglich, einen ungleichen Kraftstofffluss in der Einspritzöffnung zu ermöglichen.
1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Ventilsteuerabschnitt des Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt.
3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie G-G der 2.
4 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Endabschnitt eines Ventilelements zeigt.
5 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Stellungen stromabwärts eines Sitzabschnittes und der Querschnittsfläche des Durchganges zeigt.
6 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Stellungen stromabwärts des Sitzabschnittes und der Querschnittsfläche des Durchganges zeigt.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen d1/d2 und einer Reduzierung der Flussrate zum Zeitpunkt des vollständigen Öffnens des Ventils zeigt.
8 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen d1/d2 und der Verwirbelungsfließgeschwindigkeit zeigt.
9 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Endabschnitt eines Ventilelementes eines Kraftstoffeinspritzventils außerhalb der Erfindung zeigt.
10 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Stellungen stromabwärts des Sitzabschnittes und der Querschnittsfläche des Durchganges zeigt.
11 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Ventilsteuerungsabschnitt eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt.
12 ist eine Querschnittsansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem Stand der Technik zeigt.
13 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Endabschnitt eines Ventilelementes des Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem Stand der Technik zeigt.
14 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen Stellungen stromabwärts eines Verwirbelungserzeugungsabschnittes und der Verwirbelungsfließgeschwindigkeit zeigt.
1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt, 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Ventilsteuerungsabschnitt des Kraftstoffeinspritzventiles zeigt, 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie G-G der 2, und 4 ist eine vergrößerte Ansicht, die einen Endabschnitt eines Ventilelementes zeigt.
In den Zeichnungen weist das Bezugszeichen 1 auf ein Kraftstoffeinspritzventil hin, das Bezugszeichen 2 weist auf ein Solenoid hin, Bezugszeichen 3 ist ein Gehäuse, Bezugszeichen 4 ist ein Kern, Bezugszeichen 5 ist eine Spule, Bezugszeichen 6 ist eine Armatur, und Bezugszeichen 7 ist eine Ventilsteuerung bzw. Steuergestänge. Diese Ventilsteuerung 7 weist ein Ventilelement 8, einen Ventilhalter 9, ein Verwirbelungselement 10, einen Ventilsitz 11 und einen Anschlag 12 auf.
Der Ventilhalter 9 ist mit einem Ende des Gehäuses 3 durch Verstemmen verbunden, und die Armatur 6 ist mit dem Ventilelement 8 schweißverbunden. Das Verwirbelungselement 10 ist in einen Innendurchmesserabschnitt des Ventilhalters 9 pressgepasst, und nachdem der Ventilsitz 11 in den Innendurchmesserabschnitt pressgepasst ist, wird der Ventilsitz 11 an dem Ventilhalter 9 durch Schweißen befestigt, wodurch die Ventilsteuerung 7 zusammengebaut wird.
Nun wird der Betrieb bzw. die Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils mit dem obigen Aufbau beschrieben.
Wenn ein Mikrocomputer zum Steuern eines Motors ein Betriebssignal an einen Treiberschaltkreis des Kraftstoffeinspritzventils 1 überträgt, wird ein elektrischer Strom der Spule 5 des Kraftstoffeinspritzventils 1 zugeführt, und ein magnetischer Fluss wird in einem magnetischen Schaltkreis erzeugt, der durch die Armatur 6, den Kern 4 und das Gehäuse 3 gebildet ist. Die Armatur 6 wird zum Kern 4 hin angezogen, und das Ventilelement 8, das integral mit der Armatur 6 gebildet ist, trennt sich von dem Ventilsitz 11, um einen Spalt zu bilden. Auf diese Weise wird der komprimierte Kraftstoff von der Innenseite des Ventilhalters 9 durch die Einspritzöffnung 13 des Ventilsitzes 11 in eine Verbrennungskammer eines Verbrennungsmotors eingespritzt.
Das Verwirbelungselement 10 ist in dem Raum von dem Ventilhalter 9 zu der Einspritzöffnung 13 angeordnet. Nachdem der Kraftstoff in den äußeren Umfangslückenabschnitt 14 des Verwirbelungselements 10 geflossen ist, wird der Kraftstoff wieder durch eine Verwirbelungselementnut 15 in die Umgebung der mittleren Achse des Kraftstoffeinspritzventils zugeführt, und ein Verwirbelungsfluss wird an einer Verwirbelungskammer 16 erzeugt. Der Verwirbelungsfluss fließt durch den Sitzabschnitt, ändert sich in einen spiralförmigen Fluss mit einem Hohlraum in der Einspritzöffnung 13 und wird in die Verbrennungskammer in Form eines konusförmigen Sprays eingespritzt.
In dieser Ausführungsform wird eine Durchgangsquerschnittsfläche in der Umgebung der Einspritzöffnung 13 durch Verkleinerung eines spitzen Konuswinkels θ des Ventilelements 8 sichergestellt, und dabei wird die Durchgangsquerschnittsfläche in der Nähe des Sitzabschnittes H und stromabwärts des Sitzabschnittes H verringert und eine spitz zulaufende Fläche 17 an der Einspritzöffnungsseite der Ventilsitzfläche gebildet. Ein Durchmesser d1 des Anfangspunktes an der stromaufwärtigen Seite der spitz zulaufenden Fläche 17 beträgt nicht mehr als das 1/2,5-fache eines Innendurchmessers d2 der Verwirbelungskammer 16 des Verwirbelungselementes 10.
Das Ventilelement 8 in dieser Ausführungsform ist R-förmig, um den Kraftstofffluss an dem Sitzabschnitt H abzudichten. Der Abschnitt stromabwärts des Sitzabschnittes H ist jedoch konusförmig oder konisch, wobei der konische Abschnitt sich zu dem Ende erstreckt.
Die Durchgangsquerschnittsfläche zwischen dem Ventilelement 8 und dem Ventilsitz 11 ist abhängig von diesem konischen Abschnitt bestimmt. Deshalb ist es nicht immer notwendig, dass der konische Abschnitt sich zu dem Ende, wie in der Zeichnung gezeigt, erstreckt, solange der konische Abschnitt sich zur Umgebung des Einlasses der Einspritzöffnung 13 erstreckt.
Die Durchgangsquerschnittsfläche ist durch Ändern des spitzen Konuswinkels θ des Ventilelementes 8 bestimmt. Deshalb ist der Sitzabschnitt H derart angeordnet, dass er sich nicht in der Verlängerung der Konusform befindet, so dass der Durchmesser des Sitzabschnittes H von der Veränderung des spitzen Konuswinkels θ unbeeinflusst bleibt. Desweiteren ist das Ventilelement 8 R-förmig, um den Kraftstoff abzudichten.
Anstelle der R-Konfiguration dieses R-ausgestalteten Abschnittes ist es ebenfalls bevorzugt, einen weiteren spitz zulaufenden Abschnitt außer dem konischen Abschnitt zu bilden, und den spitz zulaufenden Abschnitt und seine Umgebung als Sitzabschnitt zu verwenden.
5 zeigt einen Vergleich zwischen der Änderung der Querschnittsfläche des Durchganges von dem Sitzabschnitt H zu dem Einspritzöffnungsabschnitt 13 in dieser Ausführungsform und der in dem Stand der Technik. In dem Diagramm weist der Buchstabe I auf einen Einlassabschnitt der spitz zulaufenden Fläche 17 hin, der Buchstabe J weist auf einen Einlassabschnitt der Einspritzöffnung 13 hin, und der Buchstabe K weist auf einen Einlassabschnitt der Einspritzöffnung nach dem Stand der Technik hin. Ein Abschnitt L direkt stromabwärts des Sitzabschnittes weist eine Durchgangsquerschnittsfläche auf, die kleiner ist als die in dem Stand der Technik, und dadurch fließt der Kraftstoff mit hoher Geschwindigkeit.
Entsprechend wirkt die Waschwirkung besonders auf diesen Abschnitt. Durch die spitz zulaufende Fläche 17 wird vermieden, dass die Querschnittsfläche des Durchganges in der Umgebung der Einspritzöffnung 13 kleiner ist als die Querschnittsfläche des Durchganges in der Umgebung des Sitzabschnittes.
6 zeigt, nur zum Vergleich, eine Änderung der Querschnittsfläche des Durchganges in dem Fall, dass keine spitz zulaufende Fläche gebildet ist. In dem Diagramm weist eine durchgezogene Linie auf ein herkömmliches Beispiel hin, und die gestrichelte Linie weist auf eine Anordnung hin, in der lediglich der konische Winkel des Ventilelements, ohne eine spitz zulaufende Fläche im Vergleich mit dem herkömmlichen Beispiel, verringert ist.
Da keine spitz zulaufende Fläche gebildet ist, wie in dem Diagramm gezeigt, ist die Querschnittsfläche des Durchganges in der Umgebung des Einspritzöffnungseinlassabschnittes K kleiner als die in der Umgebung des Sitzabschnittes H. Entsprechend ist es nicht möglich, die Querschnittsfläche des Durchganges an dem Sitzabschnitt H in diesem Aufbau zu steuern, wobei klar wird, dass dieses Beispiel nicht wünschenswert ist.
Unten wird die Bildung der Bohrung der spitz zulaufenden Fläche beschrieben.
Da die Querschnittsfläche des Durchganges in der spitz zulaufenden Fläche 17 groß ist, erscheint es offensichtlich, dass die Waschwirkung in dieser Erfindung aufgrund der Reduzierung der einfachen Fließgeschwindigkeit verringert ist. Um zu bewirken, dass die Waschwirkung des Verwirbelungsflusses des Kraftstoffes auf die Fläche des Ventilsitzes 11 wirkt, an der die Kohlenstoffablagerung anhaftet, ist die Kraftstoffflussgeschwindigkeit in der Verwirbelungsrichtung jedoch größer als ein bestimmter Wert.
In dieser Sorte von Kraftstoffeinspritzventilen, die von dem Verwirbelungsfluss Gebrauch macht, ist das Produkt aus der Flussgeschwindigkeit in der Verwirbelungsrichtung und dem Radius des Wirbels aufgrund des Gesetzes eines freien Wirbels konstant. Als Ergebnis erhöht der Verwirbelungsfluss, der in der Verwirbelungskammer 16 erzeugt wird, seine Verwirbelungsflussgeschwindigkeit bis zum Erreichen der stromabwärtigen Einspritzöffnung 13, während sein Radius abnimmt, und dies verbessert die Waschwirkung an der inneren Wandfläche.
7 zeigt die Bohrung d1 der spitz zulaufenden Fläche 17 in Abhängigkeit der verringerten Flussrate zum Zeitpunkt des vollständigen Öffnens des Kraftstoffeinspritzventils nach Ausdauer („bzw. längerer Laufzeit") des Motors. Die Ordinatenachse weist auf die verringerte Flussrate zum Zeitpunkt des vollständigen Öffnens des Ventils hin, und die Abszissenachse weist auf den Quotienten aus der Bohrung d1 der spitz zulaufenden Fläche 17 und dem Innendurchmesser d2 der Verwirbelungskammer 16 hin. Es wird aus diesem Diagramm klar, dass das Verringern der Flussrate (%) zum Zeitpunkt des vollständigen Öffnens des Ventils auf weniger als der erlaubte Wert (-3%) reduziert ist, dadurch dass die Bohrung d1 der spitz zulaufenden Fläche weniger als das ungefähr 1/2,5 (0,4)-fache des Innendurchmessers d2 der Verwirbelungskammer 16 beträgt.
8 zeigt die Beziehung zwischen der Verwirbelungsfließgeschwindigkeit (m/s) an dem Bohrungsabschnitt der spitz zulaufenden Fläche und d1/d2. Die Verwirbelungsfließgeschwindigkeit ist umgekehrt proportional zum Verwirbelungsradius aufgrund des Gesetzes eines freien Wirbels. Deshalb ist eine Funktion der Beschränkung der herabgesetzten Flussrate zum Zeitpunkt des vollständigen Öffnens des Ventils durch die Verwirbelungsfließgeschwindigkeit an dem Bohrungsabschnitt der spitz zulaufenden Fläche, die nicht geringer als ein gewisser Wert sein darf, gezeigt.
Wie oben beschrieben, um die Waschwirkung auf die Kohlenstoffablagerung zu erhöhen, ist der spitze Konuswinkel θ des Ventilelementes 8 kleiner als der in dem herkömmlichen Beispiel. Die Querschnittsfläche des Durchganges in dem Abschnitt direkt stromabwärts des Sitzabschnittes H, wo die Verwirbelungsfließgeschwindigkeit nicht ausreichend ist, ist reduziert, und die einfache Fließgeschwindigkeit ist erhöht. Desweiteren ist in der Umgebung des Einlasses der Einspritzöffnung 13, wo die Verwirbelungsfließgeschwindigkeit ausreichend ist, eine große Querschnittsfläche des Durchganges durch Bildung der spitz zulaufenden Fläche 17 sichergestellt. Dies verhindert, dass der Durchgang aufgrund der Reduzierung des spitzen Konuswinkels θ des Ventilelementes 8 blockiert wird, wodurch eine Abschwächung des Verwirbelungsflusses vermieden wird.
Die Querschnittsfläche des Durchganges stromabwärts des Sitzabschnittes H ist größer als die des Sitzabschnittes H, und der Abschnitt mit der minimalen Querschnittsfläche des Durchganges zwischen dem Verwirbelungserzeugungsabschnitt und der Einspritzöffnung 13 wird als der Sitzabschnitt H verwendet. Die Querschnittsfläche des Durchganges in dem Sitzabschnitt H ist im Wesentlichen proportional zum Stoßbetrag des Ventilelementes 8. Entsprechend ist es möglich, die Querschnittsfläche des Durchganges durch Steuern des Stoßes zu steuern, und deshalb stellt ein geringerer Stoß des Ventilelementes 8 die Antwortcharakteristik sicher.
Desweiteren ist der Anfangspunkt an der stromaufwärtigen Seite der spitz zulaufenden Fläche 17 an einer Stelle eines Durchmessers gestellt, der kleiner ist als das 1/2,5-fache des Innendurchmessers der Verwirbelungskammer 16 des Verwirbelungselementes 10, basierend auf dem experimentellen Wert. In solch einer Anordnung wird die Verwirbelungskraft des Kraftstoffes ausreichend verstärkt, und eine Kohlenstoffablagerung an der Ventilsitzfläche wird wirksam ausgewaschen.
9 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Endabschnitt eines Ventilelements außerhalb der Erfindung zeigt. In dieser Ausführungsform ist ein Stufenabschnitt 18 an dem Abschnitt gebildet, der die spitz zulaufende Fläche 17 und die Fläche des Ventilsitzes 11 verbindet.
Die zweite Ausführungsform beabsichtigt, Vorteile ähnlich denen der vorangegangenen ersten Ausführungsform zu erzielen. Falls Kohlenstoffablagerungen an der spitz zulaufenden Fläche 17 anhaften und die Kohlenstoffablagerungen derart anwachsen, dass sie sich zur Fläche des Ventilsitzes 11 erstrecken, ist es möglich, den Winkel des Abschnittes zu vergrößern, der die Fläche des Ventilsitzes 11 und die spitz zulaufende Fläche 17 mittels des Stufenabschnittes 18 verbindet. Dies erhöht eine Abscherfunktion der Kohlenstoffablagerung, welches eine wirksame Maßnahme gegen eine Verringerung der Flussrate ist.
10 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen jeder der Positionen stromabwärts des Sitzabschnittes H und der Querschnittsfläche des Durchganges zeigen, und in der eine durchgezogene Linie auf ein herkömmliches Beispiel, und eine gestrichelte Linie auf diese Ausführungsform hinweist. Der Buchstabe L zeigt den Stufenabschnitt 18 in dieser Ausführungsform, der Buchstabe M zeigt einen Einlassabschnitt der Einspritzöffnung 13, und der Buchstabe N zeigt einen Einlassabschnitt der Einspritzöffnung in dem herkömmlichen Beispiel.
11 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Ventilsteuerabschnitt gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung zeigt.
In dieser Ausführungsform ist die Beschreibung der vorangegangenen ersten Ausführungsform auf einen Aufbau angewendet, in dem die Einspritzöffnung 13 zu einer mittleren Achse des Kraftstoffeinspritzventiles 1 geneigt ist.
In solch einem Kraftstoffeinspritzventil 1, das eine geneigte Einspritzöffnung 13 aufweist, hat es bis dahin ein Problem gegeben, das in dem Verbindungsabschnitt von der Fläche des Ventilsitzes 11 zur Einspritzöffnung 13 es einen Unterschied bezüglich des Brechungswinkels gibt. Der Brechungswinkel an der linken Seite ist von dem an der rechten Seite verschieden, und der Kraftstofffluss in der Einspritzöffnung 13 wird mit Bezug auf links und rechts ungleich.
In der Zeichnung weist α1 auf einen Brechungswinkel an der rechten Seite, und α2 auf einen Brechungswinkel an der linken Seite hin.
Um mit den erwähnten Problemen fertig zu werden, ist in dieser Ausführungsform die spitz zulaufende Fläche 17 zwischen der Ventilsitzfläche und der Einspritzöffnung 13 gebildet, und es ist deshalb möglich, eine Ungleichheit in dem Kraftstofffluss an der Einspritzöffnung 13 zu erleichtern bzw. auszugleichen, die durch den Unterschied zwischen den Brechungswinkeln α1 und α2 verursacht wird, und eine Ungleichheit des eingespritzten Kraftstoffes zu verbessern, zusätzlich zu den Vorteilen, die durch die vorangegangene erste Ausführungsform erzielt werden.
Es sollte klar sein, dass die Erfindung nicht auf die vorangegangenen Ausführungsformen beschränkt ist und dass verschiedenartige Änderungen und Modifikationen ohne Abweichen von dem Bereich der Erfindung möglich sind.

Claims

Kraftstoffeinspritzventil, umfassend: einen hohlen Ventilhalter (9), ein Ventilsitzelement (11), das an einem Ende des Ventilhalters (9) vorgesehen ist und eine Einspritzöffnung (13) aufweist, ein Nadelventil (8) mit spitzem Konuswinkel, das sich innerhalb des Ventilhalters (9) bewegt um mit einem Sitzabschnitt (H) des Ventilsitzelements (11) in Kontakt zu kommen oder von diesem getrennt zu werden, um so die Einspritzöffnung (13) zu öffnen oder zu verschließen, sowie ein Verwirbelungselement (10), das das Nadelventil (8) umgibt, um das Nadelventil (8) gleitbar zu unterstützen und das mit einer Verwirbelungskammer (16) ausgebildet ist, die einen Innen-Durchmesser (d2) aufweist, um eine Verwirbelung des von der Einspritzöffnung (13) einzuspritzenden Kraftstoffs zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass eine geneigte Fläche (17) an dem Ventilsitzelement (11) stromabwärts des Sitzabschnitts (H) ausgebildet ist, deren Neigung gegenüber Mittelachse des Nadelventils (8) weniger stark als die Neigung des Sitzabschnitts (H) eingestellt ist, und dass der Innendurchmesser (d2) des Verwirbelungsraums des Verwirbelungselements (10) zumindest dem 2,5-fachen Durchmesser (d1) am Anfangspunkt an einer stromaufwärtigen Seite der geneigten Fläche (17) entspricht.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einspritzöffnung (13) in Bezug auf die mittlere Achse des Kraftstoffeinspritzventils (8) geneigt ist.