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Hintergrund der Erfindung
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1. Erfindungsgebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoff-Einspritzventil für eine Zylindereinspritzung
und insbesondere ein Kraftstoff-Einspritzventil, das einem Kraftstofffluss
durch Drallgebemittel Wirbel- oder Drallenergie verleiht, und das
Kraftstoff aus einem Kraftstoff-Einspritzloch einspritzt.
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2. Beschreibung des verwandten
Standes der Technik
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Bei
einem herkömmlichen
Kraftstoff-Einspritzventil öffnen
sich stromabwärtige
Auslässe
von Drallrinnen (swirling grooves) im wesentlich um den gesamten
Umfang einer inneren ringförmigen
Umfangsrinne eines Drallgebers (auch als „swirler" bezeichnet) herum, und es wird ein
Wirbel- oder Drallfluss um den ganzen Umfang herum erzeugt, indem der
Zwischenraum zwischen benachbarten Drallrinnen verringert wird,
und der Kraftstoff fließt
derart in ein stromabwärts
angeordnetes Einspritzloch, dass keine Unterbrechung im Fluss erzeugt
wird (siehe z.B. die (ungeprüfte)
Japanische Patentveröffentlichung
Nr. 1997/47208).
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Da
das herkömmliche
Kraftstoff-Einspritzventil wie oben beschrieben aufgebaut ist, sind
sechs Drallrinnen in gleichen Intervallen angeordnet, und benachbarte
Drallrinnen sind so konstruiert, dass sie einen Schnittwinkel von
60° haben.
Daraus ergibt sich das Problem, dass ein Verlust des Flusses auftritt,
und es nicht möglich,
die Zerstäubung
eines Sprays zu fördern,
da der Kraftstoff, der aus den Rinnen austritt, mit weiterem Kraftstoff
unter einem Winkel von 60° zusammenstößt.
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Zusammenfassung
der Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung wurde gemacht, um die oben diskutierten Probleme
zu lösen,
und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, den Verlust des Flusses bei
einem Kraftstoff-Einspritzventil
zu verringern und die Zerstäubung
eines Sprays zu fördern.
Darüber
hinaus liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, komplizierte
Kraftstoff-Einspritzventile
in Massenproduktion herzustellen.
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Ein
Kraftstoff-Einspritzventil gemäß der vorliegenden
Erfindung beinhaltet einen hohlen Ventil-Hauptkörper, einen Ventilsitz, der
an einem Ende des Ventil-Hauptkörpers
vorgesehen ist und ein Eintrittsloch hat, einen Ventilkörper, der
derart gleitend gelagert ist, dass er von dem Ventilsitz getrennt
und mit diesem in Kontakt gebracht werden kann, um das Einspritzloch
zu öffnen
und zu schließen,
und einen Drallgeber (auch als Verwirbeler oder „Swirler" bezeichnet), um den Ventilkörper zu
umgeben und den Ventilkörper
gleitend zu halten und um dem Kraftstoff, der in das Einspritzloch
fließt,
eine Wirbel- bzw. Drallbewegung zu verleihen.
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Bei
diesem Kraftstoff-Einspritzventil ist eine Drallrinne in dem Drallgeber
mit einem Krümmungsteil
in einem Rinnenauslass versehen, und eine Schnittkonfiguration der
Drallrinne ist (d.h. im Schnitt gesehen ist diese) so geartet, dass
die Tiefe des Mittelteils größer als
die Tiefe des Endteils.
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Bei
diesem Kraftstoff-Einspritzventil mit der oben beschriebenen Konstruktion
ist der Verlust, der durch die Kollision des Kraftstoffs in den
Auslässen der
Drallrinnen verursacht wird, reduziert, daher ist es möglich, die Zerstäubung des
Kraftstoffsprays zu fördern
und die Verbrennbarkeit eines Motors zu verbessern.
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Kurzbeschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine Schnittansicht, die ein Kraftstoff-Einspritzventil gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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2 ist
eine Schnittansicht, die einen Endteil des Kraftstoff-Einspritzventils
zeigt;
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3 ist
eine Schnittansicht entlang der Linie A-A von 1;
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4 ist
eine perspektivische Ansicht auf eine Bodenfläche eines Drallgebers;
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5 ist
eine Schnittansicht, die eine Konfiguration einer Drallrinne zeigt;
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6 ist
eine Draufsicht, die einen Drallgeber zeigt;
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7 ist
eine Frontansicht, die einen Drallgeber zeigt;
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8 ist
eine Schnittansicht, die eine Konfiguration einer Drallrinne zeigt;
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9 ist
eine Frontansicht, die ein Verfahren zum Bearbeiten einer Endfläche zeigt;
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10 ist
eine Frontansicht, die einen Drallgeber zeigt; und
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11 ist
eine Schnittansicht, die eine Konfiguration einer Drallrinne zeigt.
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Beschreibung der bevorzugten
Ausführungsformen
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Ausführungsform 1
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Eine
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf
die beigefügten
Zeichnungen beschrieben.
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1 ist
eine Schnittansicht, die ein Kraftstoff-Einspritzventil gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden
Erfindung zeigt, 2 ist eine Schnittansicht, die
einen Endteil des Kraftstoff-Einspritzventils zeigt, 3 ist
ein Schnitt entlang der Linie A-A von 1 und 4 ist
eine perspektivische Ansicht auf eine Bodenfläche eines Drallgebers.
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Ein
Kraftstoff-Einspritzventil besteht aus einer Solenoid-Vorrichtung 2 und
einer Ventilvorrichtung 11. Die Solenoid-Vorrichtung 2 wird
gebildet aus einem Gehäuse 3,
das als Jochabschnitt für
einen Magnetkreis dient, einem Statorkern 4, der als Magnetkreis
dient, einer Spule 5, einer Feder 6 und einem Stab 7,
der zum Einstellen der Lage der Feder 6 befestigt ist,
Gummiringen 8, 9 zum Abdichten des Kraftstoffs
und einem Metallring 10, der eine Dichtungsfläche der
Gummiringe 8, 9 hat.
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Die
Ventilvorrichtung 11 besteht aus einem Ventilkörper 12,
der ein Nadelventil ist, einem beweglichen Kern 13, der
integral mit dem Ventilkörper 12 ausgebildet
ist, einem Ventilsitz 14, einem hohlen Ventilhauptkörper 15,
der den Ventilkörper 12 beherbergt,
und einem Drallgeber 16, der dem Kraftstoff eine Drall-
bzw. Wirbelbewegung verleiht.
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Wenn
ein Betätigungssignal
aus einem Mikrocomputer eines Motors in einen Antriebsschaltkreis
des Kraftstoff-Einspritzventils 1 eingespeist wird,
fließt
ein Strom in der Spule 5, und ein magnetischer Fluss wird
in einem Magnetkreis erzeugt, der aus dem Gehäuse 3, dem beweglichen
Kern 13 und dem Statorkern 4 gebildet wird, und
der bewegliche Kern 13 wird durch eine elektromagnetische
Anziehungskraft, die gegenüber
der Druckkraft der Feder 6 überwiegt, auf die Seite des
Statorkerns 4 gezogen.
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Der
Ventilkörper 12,
der integral mit dem beweglichen Kern 13 ausgebildet ist,
wird von dem Sitzabschnitt 14a des Ventilsitzes 14 getrennt,
und zwischen dem Ventilkörper 12 und
dem Sitzabschnitt 14a wird eine Lücke gebildet. Darauf wird Kraftstoff unter
einem Hochdruck von mehr als 2 MPa aus einem Einspritzloch 14b des
Ventilsitzes 14 eingespritzt, und die Einspritzung des
Kraftstoffs beginnt. Wenn der Spule 5 kein Strom zugeführt wird,
gerät der
Ventilkörper 12 mit
dem Sitzabschnitt 14a in Kontakt, und die Einspritzung
wird beendet.
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Kraftstoff
wird von dem oberen Abschnitt des Kraftstoff-Einspritzventils 1 zugeführt, und
er fließt durch
den Innenteil des Statorkerns 4 in den Innenteils des Ventil-Hauptkörpers 15.
Der Kraftstoff gelangt durch ein durchgehendes Loch 16a des
Drallgebers 16 zu den Drallrinnen 16b und passiert
den Sitzabschnitt 14a durch einen Zwischenraumteil 16c, der
einen Rinnenauslass-Teil zwischen dem Ventilkörper 12 und dem Drallgeber 16 darstellt.
Danach wirbelt der Kraftstoff schraubenförmig in dem Einspritzloch 14b,
und der Kraftstoff wird danach nach außen einspritzt.
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5 ist
eine Schnittansicht, die die Konfiguration der Drallrinne 16b zeigt.
Die Schnittkonfiguration der Drallrinne 16b ist so beschaffen,
dass die Tiefe des Mittelteils größer ist als die Tiefe des Endteils.
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Das
heißt,
die Drallrinne 16b hat einen ebenen Teil 16b1 in
der Bodenfläche,
und mit einem Bogenteil 16b2 in ihrem Umfang erhält die Drallrinne 16b eine
halbkreisartige Form. Der Hauptteil des Kraftstoffflusses fließt im ebenen
Teil 16b1, der der tiefste Teil der Drallrinne 16b ist.
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In
den Rinnenauslässen
sind die Drallrinnen 16b mit Krümmungsteilen 16b3 versehen,
die in die Richtung abgeknickt sind, in der die Mittellinie der Drallrinne 16b sich
der Mittelachse des Drallgebers 16 nähert; die Richtung des Kraftstoffstroms
wird entsprechend den transversalen Lagen der Drallrinne 16b geändert.
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6 ist
eine Draufsicht, die einen Zustand des Kraftstoffstroms in den Drallrinnen 16b zeigt.
Bei der Verwendung von e1 bis e3,
f1 bis f3 und g1 bis g3 als Elemente
des jeweiligen Kraftstoffstroms, betrachtet nach transversaler Lage
in der Drallrinne 16b, fließen die Ströme f1 und
f3 im Bogenteil 16b2, die Rinne
ist flach und der Strom ist langsam. Der Strom f2 fließt in dem
ebenen Teil 16b1, die Rinne ist tief, und der Strom ist
schnell. Der schnelle Strom f2 wird durch
einen längeren
Pfeil angezeigt als die langsamen Ströme f1 und
f3.
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Bei
der Änderung
der Position des Stroms von f1 bis f3 ändert
sich die Richtung des Stroms; die Richtung des Stroms wird so geändert, dass
die Richtung des Stroms f3 sich verglichen
mit dem Strom f1 der Mittelachse des Kraftstoff-Einspritzventils 1 annähert.
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Die
Auslässe
der Drallrinnen 16b öffnen
sich auf demselben Kreis 16d, und die Länge des Bogenteils 16e zwischen
den Drallrinnen 16b ist auf weniger als 1/5 der Rinnenbreite 16f gesetzt.
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Das
heißt,
durch das Verringern der Abstände
zwischen den Auslässen
der Drallrinnen 16b und durch das mögliche Erzeugen eines Kraftstoff-Wirbel-Stroms
um den gesamten Umfang desselben Kreises 16d herum ist
es möglich
zu verhindern, dass ein Strom, der in Umfangsrichtung in das unterhalb liegende
Einspritzloch 14b wirbelt, abbricht.
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Durch
die oben beschriebene Konstruktion ist es möglich zu verhindern, dass ein
Spray abbricht, und die Qualität
des Sprays zu verbessern. Darüber hinaus
ist es möglich
zu verhindern, dass ein Wirbel-Strom in das Einspritzloch 14b abbricht,
und zu verhindern, dass Teile auftreten, bei denen Karbon-Ablagerungen
nicht abgewaschen werden.
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Kraftstoffströme, die
an benachbarten Drallrinnen 16b austreten, stoßen an den
Rinnen-Auslassteilen 16c aneinander. Jedoch sind bei der
vorliegenden Erfindung die Krümmungsteile 16b3 in
der Nähe
der Auslässe
der Drallrinnen 16b angeordnet, wodurch der Kollisionswinkel θ1 zwischen den direkt kollidierenden Kraftstoffstrom-Elementen
e3 und f1 kleiner
ist als der Schnittwinkel der Drallrinnen 16b, d.h., der
Kreuzungswinkel θ2 zwischen den Stromelementen e2 und
f2. Letztendlich wird ein Verlust, der durch
Kollision verursacht wird, verringert.
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Für die Kraftstoffstrom-Elemente
e3 und f1 ist die
Geschwindigkeit des Kraftstoffstroms gering, wodurch der Verlust,
der durch die Kollision hervorgerufen wird, verringert wird.
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Wie
oben beschrieben wurde, wird gemäß dieser
Ausführungsform
der Verlust, der durch die Kollision des Kraftstoffs in den Auslässen der
Drallrinnen 16b hervorgerufen wird, verringert, daher ist es
möglich,
die Zerstäubung
des Kraftstoffsprays zu fördern
und die Brennfähigkeit
eines Motors zu verbessern.
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Ausführungsform 2
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform
wird die Tiefe der Drallrinne 16b auf die vorbestimmte
Tiefe endbearbeitet, indem die Endfläche des Drallgebers 16 bearbeitet
wird. 7 ist eine Frontansicht, die einen Zustand des
Drallgebers 16 vor der Bearbeitung seiner Endfläche zeigt,
und 8 ist eine Schnittansicht, die eine Konfiguration
der Drallrinne 16b vor der Bearbeitung zeigt. 9 ist
eine Frontansicht, die ein Verfahren zum Bearbeiten der Endfläche zeigt,
die Endfläche
wird durch eine sich drehende Schleifmaschine bzw. Mahlwerk 21 bearbeitet. 10 ist
eine Frontansicht, die einen Zustand des Drallgebers 16 nach
der Bearbeitung seiner Endfläche
zeigt, 11 ist eine Schnittansicht,
die eine Konfiguration der Drallrinne 16b nach der Bearbeitung
zeigt.
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In
den Figuren werden bei dieser Ausführungsform die Höhe einer
kreisförmigen
ebenen Fläche 16r auf
der äußeren Umfangsseite
oberhalb der Drallrinne 16b und die Höhe des ebenen Teils 16b1 auf
die gleiche Höhe
H1 gebracht, und die Endfläche 16s des
Drallgebers 16 wird geschliffen. Die Höhe der Endfläche 16s ist
mit H2 bezeichnet.
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Wie
in 7 gezeigt ist, wird der Drallgeber 16 durch
Metall-Spritzguss gebildet, danach wird die Endfläche 16s des
Drallgebers 16 wie in 9 gezeigt
durch Schleifen bzw. Mahlen endbearbeitet; danach wird die Tiefe
der Drallrinne 16b ausgehend von L1 auf die Zielabmessung
L2 eines endbearbeiteten Produktes gebracht, wie in 10 und 11 gezeigt
ist.
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Bei
der vorliegenden Erfindung ist die Konfiguration der Drallrinne 16b so
geartet, dass die Mitte tief wird, der mittlere Bodenteil der Drallrinne 16b mit dem
ebenen Teil 16b1 versehen ist und die ebene Fläche, die
die gleiche Höhe
wie der ebene Teil 16b1 hat, außerhalb der Drallrinne 16b ausgebildet
wird. Der ebene Teil 16b1 der Drallrinne 16b und
die kreisförmige
ebene Fläche 16r außerhalb
der Drallrinne 16b werden unter Verwendung derselben Form
in der gleichen ebenen Fläche
ausgebildet.
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Bei
der Bearbeitung der Endfläche 16s wird die
Endfläche 16s so
bearbeitet, dass die Tiefe der Drallrinne 16b ausgehend
von L1 zu L2 wird, jedoch wird die kreisförmige ebene Fläche 16r außerhalb der
Drallrinne 16b in der gleichen ebenen Fläche ausgebildet
wie die Bodenfläche
der Drallrinne 16b. Dadurch werden die Höhe H1 und
die Höhe
H2 bemessen, und der Unterschied zwischen H1 und H2 wird die Tiefe
der Drallrinne 16b.
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Wenn
der Abstand zwischen H1 und H2 L2 wird, ist daher die Bearbeitung
der Endfläche 16s beendet,
die Tiefe der Drallrinne 16b kann L2 werden.
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Bei
der vorliegenden Erfindung wird die kreisförmige ebene Fläche 16r,
die in der gleichen ebenen Fläche
ausgebildet ist, wie der ebene Teil 16b1 der Drallrinne 16b,
auf der Seite der Endfläche 16s,
in der die Drallrinne 16b ausgebildet ist, ausgebildet,
und zwar auf der äußeren Umfangsseite
oberhalb der Drallrinne 16b. Dadurch ist es möglich, die Tiefe
der Drallrinne 16b durch den Unterschied zwischen der Höhe H1 der
ringförmigen
ebenen Fläche 16r und
der Höhe
H2 der Endfläche 16s zu
messen, ferner ist es möglich,
H1 und H2 während
der Bearbeitung zu messen.
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Da
der Drallgeber 16 gemäß der vorliegenden
Erfindung wie oben erwähnt
bearbeitet wird, ist es möglich,
komplizierte Produkte in kurzer Bearbeitungszeit herzustellen. Zum
Messen der Höhen
H1 und H2 wird vorzugsweise ein Höhenmessgerät 22 oder ein Laser-Höheninstrument
wie in 9 gezeigt verwendet. Vorzugsweise wird ferner
der Drallgeber 16 durch Sintern oder Kaltschmieden ausgebildet.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist es, wie oben erwähnt
wurde, möglich,
ein Kraftstoff-Einspritzventil in kurzer Bearbeitungszeit herzustellen, daher
ist es möglich,
ein Kraftstoff-Einspritzventil mit geringen Kosten herzustellen.
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Darüber hinaus
ist es möglich,
die Dispersion der Tiefe der Drallrinne 16b zu unterdrücken, wodurch
es möglich
ist, ein Kraftstoff-Einspritzventil zu montieren, welches kaum eine
Dispersion des Sprays eines Motors erzeugt, und es ist möglich, die Verschlechterung
der Emission des Motors in Schranken zu halten.