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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzdüse, einen Kraftstoffinjektor mit der Kraftstoffeinspritzdüse und auf ein Herstellungsverfahren der Kraftstoffeinspritzdüse, und sie bezieht sich insbesondere darauf, dass diese zum Einspritzen von Kraftstoff in Zylinder einer Brennkraftmaschine (die im weiteren Verlauf lediglich als „Kraftmaschine” bezeichnet wird) geeignet sind.
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Die
US 6,616,072 B2 und deren Äquivalent
JP 2001 317 431 A offenbaren einen Kraftstoffinjektor, der mit einer Einspritzöffnungsplatte an einem kraftstoffstromabwärtigen Ende eines Ventilkörpers versehen ist. Die Einspritzöffnungsplatte hat eine Einspritzöffnung. Ein Ventilelement wird auf- und abgehoben, um Kraftstoff durch die Einspritzöffnungen intermittierend einzuspritzen. Bei einer solchen Einspritzöffnungsplatte mit einem Einspritzöffnungsinjektor ist es häufig nötig, die Flüssigkeit, etwa den Kraftstoff, die durch die Einspritzöffnungen eingespritzt werden sollen, zu zerstäuben.
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Es ist möglich, die eingespritzte Flüssigkeit effektiv zu zerstäuben, indem die Flüssigkeit an einer Innenfläche der Einspritzöffnung in Umfangsrichtung strömen gelassen wird. In der
US 6,616,072 B2 erstreckt sich die Einspritzöffnung so, dass sie in einer Richtung der Dicke der Einspritzöffnungsplatte geneigt ist, und so, dass ein Durchmesser der Einspritzöffnung allmählich größer wird, wenn er näher an die stromabwärtige Seite herankommt, um die Flüssigkeit in der Umfangsrichtung an der Innenfläche der Einspritzöffnung strömen zu lassen.
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Jedoch funktioniert die in der
US 6,616,072 B2 offenbarte Struktur nicht genug darin, die Flüssigkeit zum zufriedenstellenden Zerstäuben der eingespritzten Flüssigkeit in der Umfangsrichtung an der Innenfläche der Einspritzöffnung strömen zu lassen.
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Ferner ist aus der
JP 2001 263 205 A eine Fluideinspritzdüse gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 bekannt. Eine weitere Fluideinspritzdüse ist aus der
JP 2001 214 839 A bekannt.
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In Hinsicht auf den vorstehend beschriebenen Sachverhalt ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Kraftstoffeinspritzdüse, einen verbesserten Kraftstoffinjektor mit der Kraftstoffeinspritzdüse und ein Herstellungsverfahren der verbesserten Kraftstoffeinspritzdüse zu schaffen, mit denen das Zerstäuben der eingespritzten Flüssigkeit noch zufriedenstellender ist.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Fluideinspritzdüse mit den Merkmalen von Anspruch 1, einem Kraftstoffinjektor mit den Merkmalen von Anspruch 9, und einem Herstellungsverfahren für eine Fluideinspritzdüse gemäß Anspruch 10 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
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Merkmale und Vorteile der Erfindung werden ebenso wie Betriebsverfahren und die Funktion der zugehörigen Teile aus einem Studium der nachstehenden ausführlichen Beschreibung, den beiliegenden Ansprüchen und den Zeichnungen ersichtlich, die alle einen Teil dieser Anmeldung bilden. In den Zeichnungen ist:
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1A eine schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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1B eine Schnittansicht der Fluideinspritzdüse aus 1A entlang einer Linie IB-IB;
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1C eine weitere Schnittansicht der Fluideinspritzdüse aus 1A entlang einer Linie IC-IC in 1B;
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2 eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Düsenabschnitt eines Kraftstoffinjektors mit der Kraftstoffeinspritzdüse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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3 eine Schnittansicht, die den Kraftstoffinjektor gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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4A eine schematische Schnittansicht, die ein erstes Herstellungsverfahren der Fluideinspritzdüse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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4B eine Schnittansicht, die eine Stanze aus 4A entlang einer Linie IVB-IVB zeigt;
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4C eine Schnittansicht, die die durch das erste Herstellungsverfahren gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel erzeugte Kraftstoffeinspritzdüse zeigt;
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5A eine schematische Schnittansicht, die einen ersten Prozess eines zweiten Herstellungsverfahrens der Fluideinspritzdüse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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5B eine Schnittansicht, die eine Stanze aus 5A entlang einer Linie VB-VB zeigt;
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5C eine Schnittansicht, die ein durch den ersten Prozess des zweiten Herstellungsverfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildetes provisorisches Loch zeigt;
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6A eine schematische Schnittansicht, die einen zweiten Prozess des zweiten Herstellungsverfahrens der Fluideinspritzdüse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
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6B eine Schnittansicht einer Stanze aus 6A entlang einer Linie VIB-VIB;
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6C eine Schnittansicht der Stanze aus 6A entlang einer Linie VIC-VIC;
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6D eine Schnittansicht der Stanze aus 6A entlang einer Linie VID-VID;
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6E eine Schnittansicht, die die durch den zweiten Prozess des zweiten Herstellungsverfahrens gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildete Fluideinspritzdüse zeigt;
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7A eine schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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7B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 7A entlang einer Linie VIIB-VIIB zeigt;
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7C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 7A entlang einer Linie VIIC-VIIC aus 7B zeigt;
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8A eine schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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8B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 8A entlang einer Linie VIIIB-VIIIB zeigt;
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8C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 8A entlang einer Linie VIIIC-VIIIC aus 8B zeigt;
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9A eine schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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9B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 9A entlang einer Linie IXB-IXB zeigt;
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9C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 9A entlang einer Linie IXC-IXC aus 9B zeigt;
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10A eine schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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10B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 10A in einer Richtung von Pfeil XB gesehen zeigt;
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10C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 10A entlang einer Linie XC-XC in 10B zeigt;
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11A eine schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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11B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 11A in einer Richtung von Pfeil XIB gesehen zeigt;
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11C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 11A entlang einer Linie XIC-XIC aus 11B zeigt;
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12A eine schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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12B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 12A entlang einer Linie XIIB-XIIB zeigt;
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12C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse von 12A entlang einer Linie XIIC-XIIC in 12B zeigt;
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13A eine schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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13B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 13A entlang einer Linie XIIIB-XIIIB zeigt;
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13C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 13A entlang einer Linie XIIIC-XIIIC in 13B zeigt;
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14A eine schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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14B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 14A entlang einer Linie XIVB-XIVB zeigt;
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14C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 14A entlang einer Linie XIVC-XIVC in 14B zeigt;
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15A eine schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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15B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 15A entlang einer Linie XVB-XVB zeigt;
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15C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 15A entlang einer Linie XVC-XVC in 15B zeigt;
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16A eine schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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16B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 16A entlang einer Linie XVIB-XVIB zeigt;
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16C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 16A entlang einer Linie XVIC-XVIC in 16B zeigt;
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17A eine schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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17B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 17A gesehen in einer Richtung eines Pfeils XVIIB zeigt;
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17C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 17A entlang einer Linie XVIIC-XVIIC in 17B zeigt;
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18A eine schematische Perspektivansicht einer Fluideinspritzdüse gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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18B eine Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 18A gesehen in einer Richtung von einem Pfeil XVIIIB zeigt;
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18C eine weitere Schnittansicht, die die Fluideinspritzdüse aus 18A entlang einer Linie XVIIIC-XVIIIC in 18B zeigt; und
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19 eine vergrößerte Schnittansicht, die einen Düsenabschnitt eines Kraftstoffinjektors mit einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß dem vierzehnten Ausführungsbeispiel zeigt.
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Im Nachstehenden werden Ausführungsbeispiele einer Fluideinspritzdüse, eines Kraftstoffinjektors mit der Fluideinspritzdüse und eines Herstellungsverfahrens der Fluideinspritzdüse gemäß der vorliegenden Erfindung ausführlich beschrieben. Jede der erfindungsgemäßen Fluideinspritzdüsen ist in dem Kraftstoffinjektor für einen Ottomotor eingebaut.
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(Erstes Ausführungsbeispiel)
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3 zeigt einen Kraftstoffinjektor 1, der eine Fluideinspritzdüse 2 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung hat. Der Kraftstoffinjektor 1 hat ein Gehäuse 11, das aus Formkunststoff gefertigt ist und ein magnetisches Rohr 12, einen Statorkern 30, eine auf einen Spulenkern 40 gewickelte Spule 41 usw. bedeckt. Ein Ventilkörper 13 ist durch Laserschweißen oder dergleichen mit dem Magnetrohr 12 verbunden. Eine Düsennadel 20 als ein Ventilelement ist in dem Magnetrohr 12 und dem Ventilkörper 13 installiert, so dass sie darin hin und her bewegbar ist. Der Düsenkörper 20 ist mit einem Anschlagabschnitt 21 zum Aufsitzen auf einen an einer Innenfläche 14 des Ventilkörpers 13 ausgebildeten Ventilsitz 14A versehen. Die Innenfläche 14 ist in einer konischen Gestalt an einer Innenumfangswand des Ventilkörpers 13 ausgebildet, um einen Kraftstoffdurchlass 50 als einen Fluiddurchlass zu bilden. Die Innenfläche 14 konvergiert zu einer kraftstoffstromabwärtigen Seite.
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Wie in 2 gezeigt ist, hat eine Führungsendfläche 20A einer Düsennadel 20 eine nahezu ebene Gestalt. Eine Kraftstoffkammer 51 als eine Fluidkammer ist durch die Führungsendfläche 20a der Düsennadel 20, eine kraftstoffeinlassseitige Endfläche 26 der Einspritzöffnungsplatte 25 und die Innenfläche 14 geteilt, so dass sie ein flacher und nahezu scheibenförmiger Raum ist.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist an einer dem Anschlagabschnitt 21 der Düsennadel 20 entgegengesetzten Seite ein Verbindungsabschnitt 22 vorgesehen und dieser ist mit einem beweglichen Kern 31 verbunden. Ein Statorkern 30 ist mit einem nicht-magnetischen Rohr 32 verbunden und das nicht-magnetische Rohr 32 ist mit dem magnetischen Rohr 12 verbunden, und zwar jeweils durch Laserschweißen oder dergleichen.
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Wie in 2 gezeigt ist, ist die Einspritzöffnungsplatte 25 an einer kraftstromabwärtigen Endfläche 13a des Ventilkörpers 13 angeordnet. Die Einspritzöffnungsplatte 25 hat die Gestalt einer dünnen Scheibe. 2 zeigt einen Querschnitt, der entlang einer solchen gekrümmten Ebene genommen ist, dass die Querschnittsgestalten der Einspritzöffnungen 100 gezeigt sind. Die Einspritzöffnungsplatte 25 ist an dem Ventilkörper 13 laserangeschweißt, so dass sie an der Endfläche 13a des Ventilkörpers 13 anliegt. Die Einspritzöffnungsplatte 25 ist mit einer Vielzahl von Einspritzöffnungen 100 versehen, die um eine sich entlang einer Richtung der Dicke der Einspritzöffnungsplatte 25 erstreckenden Mittelachse 27 angeordnet sind.
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Die Einspritzöffnung 100 ist in einer Kreislinie 200 eines Schnittbereichs der Innenfläche 14 und einer oberen Fläche 26 der Einspritzöffnungsplatte 25 angeordnet. Die Einspritzöffnung 100 ist zu der Mittelachse 27 der Einspritzöffnungsplatte 25 geneigt, so dass sie sich im Wesentlichen von ihrem Einlass 102 zu ihrem Auslass 104 radial auswärts erstreckt. Wie in 1A gezeigt ist, ist ein Durchmesser des Auslasses 104 größer als der des Einlasses 102. Das heißt, ein Durchmesser der Einspritzöffnung 100 wird von dem Einlass 102 zu dem Auslass 104 größer.
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Wie in 1A bis 1C gezeigt ist, hat die Einspritzöffnung 100 eine Innenfläche 106, die mit einem Vorsprungabschnitt 110 versehen ist, der an deren Seite der Mittellinie 27 angeordnet ist. Das heißt, der Vorsprungabschnitt 110 ist an der Seite der Mittelachse 27 angeordnet, an der ein durch die Einspritzöffnung 100 hindurchströmender Kraftstoff verdichtet bzw. komprimiert wird. Der Vorsprungabschnitt 110 ist zu der Mittelachse 27 geneigt, so dass er sich von dem Einlass 102 zu dem Auslass 104 der Einspritzöffnung 100 radial auswärts erstreckt.
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Der Vorsprungabschnitt 110 hat zwei ebene Seitenflächen 112. Wie in 1B gezeigt ist, bilden die Seitenflächen 112 einen Winkel θ2 miteinander an einer gedachten Ebene, die parallel zu der Einspritzöffnungsplatte 25 verläuft, so dass der Winkel θ2 größer als 0° und kleiner als 180° ist. Das heißt, der Vorsprungabschnitt 110 steht radial einwärts in die Einspritzöffnung 100 vor. Die beiden Seitenflächen 112 haben nahezu die gleichen Flächen. Eine Breite einer jeden Seitenfläche 122 nimmt von dem Einlass 102 zu dem Auslass 104 der Einspritzöffnung 100 zu. An dem Einlass 102 hat die Einspritzöffnung 100 bzgl. einer zu der Mittelachse 27 der Einspritzlochplatte 25 senkrechten Richtung einen nahezu ovalen Querschnitt. Mit Ausnahme des Einlasses 102 hat die Einspritzöffnung 100 einen Querschnitt, der die Innenfläche 106 an einer gedachten ovalen Linie 210 und die Seitenflächen 112 innerhalb der gedachten ovalen Linie 210 beinhaltet. Die gedachte ovale Linie 210 kann einen perfekten Kreis beinhalten.
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Wie in 1C gezeigt ist, bilden eine Firstlinie 113, an der sich die beiden Seitenflächen 112 schneiden, und die Mittelachse 27 einen Winkel θ1 miteinander. Der Winkel θ1 ist größer als 0° und kleiner als 90°.
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Wie in 3 gezeigt ist, ist an der kraftstoffstromabwärtigen Seite des Einstellrohrs 34 eine Feder 35 angeordnet, um die Düsennadel 20 in Richtung des Ventilsitzes 14a vorzuspannen. Eine Vorspannkraft der Feder 35 wird durch Einstellen der Position des Einstellrohrs 34 in seiner axialen Richtung geändert.
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Eine Spule 41, die auf den Spulenkörper 40 gewickelt ist, ist so in dem Gehäuse 11 positioniert, dass sie einen unteren Endabschnitt des Statorkerns 30 und einen oberen Endabschnitt des magnetischen Rohrs 12, die so angeordnet sind, dass sie zwischen sich ein nicht magnetisches Rohr 32 zwischenlegen, und einen Außenumfang des nicht-magnetischen Rohrs 32 bedeckt. Die Spule 41 ist elektrisch an einem Anschluss 42 angeschlossen, um von dem Anschluss 42 elektrische Antriebsenergie zu der Spule 41 zuzuführen.
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Nachstehend wird nun ein Herstellungsverfahren der Einspritzöffnungsplatte 25 beschrieben. Wie in 4A gezeigt ist, wird das plattenförmige Basismaterial 120 der Einspritzöffnungsplatte 25 mit einer Stanze 122 gestanzt, so dass diese zu der in 4C gezeigten Kraftstoffeinspritzplatte 25 wird. Wie in 4A und 4B gezeigt ist, hat die Stanze 122 eine konische Gestalt, von der ein Teil eine Nut 123 aufweist.
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5A bis 5C und 6A bis 6E zeigen ein zweites Herstellungsverfahren einer Einspritzöffnungsplatte 25, das sich von dem in 4A bis 4C vorstehend beschriebenen Herstellungsverfahren unterscheidet.
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(1) Erster Prozess
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Zunächst wird, wie in 5A gezeigt ist, eine Basismaterialplatte 120 der Einspritzöffnungsplatte 25 mit einer Stanze 126, die einen halbkreisförmigen Querschnitt hat, wie in 5B gezeigt ist, von einer Seitenfläche der Basismaterialplatte 120 gestempelt. Somit wird, wie in 5C gezeigt ist, in der Basismaterialplatte 120 ein provisorisches Loch 127 ausgebildet, das einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweist.
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(2) Zweiter Prozess
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Als nächstes wird, wie in 6A gezeigt ist, die Basismaterialplatte 120 mit einer Stanze 130, die eine in Übereinstimmung mit einer Gestalt des Vorsprungabschnitts 110 gestaltete Nut 132 aufweist, wie in 6B bis 6D gezeigt ist, von einer anderen Seitenfläche der Basismaterialplatte 120 gestempelt. Somit wird in der Basismaterialplatte 120, die die in 6E gezeigte Einspritzöffnungsplatte 25 werden soll, die Einspritzöffnung 100 ausgebildet.
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Gemäß dem in 5A bis 5C und 6A bis 6E gezeigten zweiten Herstellungsverfahren wird der Vorsprungabschnitt 110 so ausgebildet, dass dessen Seitenflächen 112 parallel zu einer Prozessachse 128 sind oder die Prozessachse 128 annähern, je näher sie zum Auslass 124 kommen. Die Prozessachse verläuft entlang der Prozessrichtung 128. In dem ersten Ausführungsbeispiel nimmt der Durchmesser der Einspritzöffnung 100 zu, wenn er näher zu dem Auslass 104 kommt. Somit sind die Seitenflächen 112 des Vorsprungabschnitts 110 parallel zu einer Prozessachse 128 oder nähern die Prozessachse 128 an, wenn sie näher zu dem Auslass 104 kommt.
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Nun wird nachstehend ein Betrieb des Kraftstoffinjektors 1 beschrieben.
- (1) Während die Energiezufuhr zu der Spule 41 AUS ist, werden der bewegliche Kern 31 und die Düsennadel 20 durch die Vorspannkraft der Feder 35 in Richtung des Ventilsitzes 14a bewegt, so dass der Anschlagabschnitt 21 auf dem Ventilsitz 14a aufsitzt. Daher ist der Kraftstoffdurchlass 50 geschlossen, so dass der Kraftstoff nicht von den einzelnen Einspritzöffnungen 100 eingespritzt wird.
- (2) Wenn die Energiezufuhr zu der Spule 41 eingeschaltet ist, wird in der Spule 41 eine elektromagnetische Anziehungskraft erzeugt, die den beweglichen Eisenkern 31 in Richtung des Statorkerns 30 anziehen kann. Wenn der bewegliche Kern 31 durch die elektromagnetische Anziehungskraft in Richtung des Statorkerns 30 angezogen wird, wird die Düsennadel 20 in Richtung des Statorkerns 30 bewegt, so dass der Anschlagabschnitt 21 den Ventilsitz 14a verlässt. Als ein Ergebnis strömt der Kraftstoff von dem offenen Abschnitt zwischen dem Anschlagabschnitt 21 und dem Ventilsitz 14a in die Kraftstoffkammer 51. Somit betritt der Kraftstoff, der in die Kraftstoffkammer 51 geströmt ist, die Einspritzöffnung 100.
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Wie in 1B gezeigt ist, versetzt der Vorsprungabschnitt 110 den von dem Einlass 102 in die Einspritzöffnung 100 strömenden Kraftstoff so, dass er in einer Umfangsrichtung der Innenfläche 106 strömt. Eine Querschnittsfläche der Einspritzöffnung 100 wird mit Ausnahme des Vorsprungabschnitts 110 allmählich größer, je näher sie an den Auslass 104 kommt, so dass sich der Kraftstoff beim Strömen entlang der Innenfläche 106 der Einspritzöffnung 100 in Richtung des Auslasses 104 ausdehnt. Somit wird der Kraftstofffilm dünn und gleichmäßig, wenn er aus der Einspritzöffnung 100 heraus eingespritzt wird, so dass er zufriedenstellend zerstäubt wird.
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In dem ersten Ausführungsbeispiel ist die Einspritzöffnung 100 mit 0,4 ≤ t/d ≤ 1,2 spezifiziert, wobei d einen Durchmesser des Einlasses 102 der Einspritzöffnung 100 bezeichnet und t eine Dicke der Einspritzöffnungsplatte 25 bezeichnet. Der Durchmesser d des Einlasses 102 wird folgendermaßen bestimmt. Wie in 1C gezeigt ist, schneidet die Innenfläche 106 unter der Annahme, dass die Einspritzöffnung 100 keinen Vorsprungabschnitt 110 hat, eine gedachte Ebene, die zu der Einspritzlochplatte 25 senkrecht steht und die beide Mittelpunkte des Einlasses 102 und des Auslasses 104 beinhaltet an zwei Schnittlinien 222, 224. Die eine Schnittlinie 222 der Schnittlinien 222, 224, die mit einer Fläche 26 der Einspritzöffnungsplatte 25 an der Seite des Einlasses 102 einen spitzen Winkel bildet, schneidet sich mit der einlassseitigen Fläche an einem Schnittpunkt 223. Der Durchmesser d ist ein Abstand von dem Schnittpunkt 223 zu der anderen Schnittlinie 224 der Schnittlinien 222, 224.
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Wenn in der Einspritzöffnungsplatte 25 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel t/d ≤ 0,4 ist, dann spritzt die Einspritzöffnung 100 den Kraftstoff in unstetig schwankenden Richtungen ein. Wenn t/d > 1,4 ist, dann flockt der die Einspritzöffnung 100 passierende Kraftstoff aus, so dass er gleichmäßig verdirbt und eine dünnschichtige Kraftstoffeinspritzung hervorruft und die Zerstäubung des Kraftstoffstrahls behindert. Folglich ist es durch Beibehalten eines Verhältnisses von 0,4 ≤ t/d ≤ 1,2 möglich, den Kraftstoff in einer bevorzugten Richtung einzuspritzen und den Kraftstoffstrahl effizient zu zerstäuben.
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In jedem der nachstehenden Ausführungsbeispiele versetzt der Vorsprungabschnitt den in den Einlass strömenden Kraftstoff so, dass er in der Umfangsrichtung entlang der Innenfläche der Einspritzöffnung strömt.
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(Zweites, drittes und viertes Ausführungsbeispiel)
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Die 7A bis 7C zeigen eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 8A bis 8C zeigen eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 9A bis 9C zeigen eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die im wesentlichen gleichen Komponenten wie jene des ersten Ausführungsbeispiels werden nicht nochmals besonders beschrieben und sie sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In dem zweiten und dritten Ausführungsbeispiel, wie in 7A, 7B oder 8A, 8B gezeigt ist, ist die Einspritzöffnung 100 anstatt mit einem Vorsprungabschnitt 110, der zwei Seitenflächen 112 hat, wie es in dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist, mit einem Vorsprungabschnitt 140 oder 142 versehen, der eine konvexe Seitenfläche 141 oder eine ebene Seitenfläche 143 hat. In dem vierten Ausführungsbeispiel ist die Einspritzöffnung 100 mit einem Vorsprungabschnitt 144 versehen, der zwei Seitenflächen 146 hat, die in einer konkaven Art und Weise angeordnet sind, wie dies in 9A, 9B gezeigt ist.
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In dem zweiten bis vierten Ausführungsbeispiel ist jeder der Vorsprungabschnitte 140, 142, 144 an der der Mittelachse 27 zugewandten Seite der Innenfläche 106 angeordnet. Wie in 7C, 8C, 9C gezeigt ist, sind die Vorsprungabschnitte 140, 142, 144 zu der Mittelachse 27 der Einspritzöffnungsplatte 25 geneigt, so dass sie sich von einem Einlass 102 zu einem Auslass 104 radial auswärts erstrecken. Wie in 7C, 10C, 11C gezeigt ist, bilden jeweils die Seitenflächen 141, 143 der Vorsprungabschnitte 140, 142 und eine Talweglinie 147 zwischen den beiden Seitenflächen 146 einen Winkel θ1 mit der Mittelachse 27, so dass 0° < θ1 < 90° ist.
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(Fünftes und sechstes Ausführungsbeispiel)
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10A bis 10C zeigen eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 11A bis 11C zeigen eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die zu den Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels im Wesentlichen gleichen Komponenten werden nicht nochmals ausführlich beschrieben und sind mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In dem ersten bis vierten Ausführungsbeispiel ist die Einspritzöffnung 100 mit dem Vorsprungabschnitt 110, 140, 142 oder 144 versehen, der sich über die gesamte Tiefe der Einspritzöffnung 100 von dem Einlass 102 zu dem Auslass 104 erstreckt. In dem vierten und sechsten Ausführungsbeispiel ist die Einspritzöffnung 100 mit einem Vorsprungabschnitt 150 oder 154 versehen, der sich von einem mitteltiefen Abschnitt der Einspritzöffnung 100 zu dem Auslass 104 erstreckt.
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In dem in 10A bis 10C gezeigten fünften Ausführungsbeispiel hat der Vorsprungabschnitt 150 zwei Seitenflächen 152.
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In dem in 11A bis 11C gezeigten sechsten Ausführungsbeispiel hat der Vorsprungabschnitt 154 zwei Seitenflächen 156 und eine obere Fläche 157, die der Seite des Einlasses 102 der Einspritzöffnung zugewandt ist.
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Wie in 10C, 11C gezeigt ist, bildet jeweils die Firstlinie 153 zwischen den beiden Flächen 152 und die Firstlinie 158 zwischen den beiden Seitenflächen 156 einen Winkel θ1 mit der Mittelachse 27 der Einspritzöffnungsplatte 25, wobei 0° < θ1 < 90° ist. Ferner bilden, wie in 10B gezeigt ist, die Konturlinien an den beiden Seitenflächen 153, die zu der Mittelachse 27 senkrecht sind, einen Winkel θ2 miteinander, wobei 0° < θ2 < 180° ist. Wie in 11B gezeigt ist, bilden die Konturlinien an den beiden Seitenflächen 156, die zu der Mittelachse 27 senkrecht sind, ebenso einen Winkel θ2 miteinander, wobei 0° < θ2 < 180° ist.
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In dem sechsten Ausführungsbeispiel kann die Firstlinie 158 des Vorsprungabschnitts 154 parallel zu der Mittelachse 27 angeordnet sein. In diesem Fall wird der Winkel θ1 als durch die obere Fläche 157 und die Mittelachse 27 gebildet betrachtet, so dass θ1 = 90° ist. Die vorliegende Erfindung beinhaltet den Wert 90° im Bereich eines Winkels θ1, den der Vorsprungabschnitt und die Mittelachse miteinander bilden.
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(Siebtes Ausführungsbeispiel)
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12A bis 12C zeigen eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Komponenten, die im Wesentlichen gleich mit den Komponenten des ersten Ausführungsbeispiels sind, werden nicht nochmals ausführlich beschrieben und sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In dem siebten Ausführungsbeispiel ist die Einspritzöffnung 100 mit einem konvexen Vorsprungabschnitt 160 an der Innenfläche 106 versehen, der dem an der Seite der Mittelachse 27 gelegenen Vorsprungabschnitt 110 gegenüber liegt.
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Wenn der Vorsprungabschnitt 110 die Strömungsrichtung des Kraftstoffs entlang der Innenfläche 106 ändert, dann kann der Kraftstoff einer dem Vorsprungabschnitt 110 gegenüberliegenden Seite der Innenfläche 106 kollidieren, so dass er ausflockt. Somit beschränkt in dem siebten Ausführungsbeispiel der zweite Vorsprungabschnitt 160, der so ausgebildet ist, dass er dem Vorsprungabschnitt 110 zugewandt ist, den Kraftstoff darin, daran zu kollidieren. Somit ist es möglich zu verhindern, dass der Kraftstoff ausflockt und zu einer nicht zerstäubten Einspritzung wird.
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(Achtes Ausführungsbeispiel)
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13A bis 13C zeigen eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Komponenten, die im Wesentlichen die gleichen Komponenten wie die des ersten Ausführungsbeispiels sind, werden nicht nochmals ausführlich beschrieben und sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In dem achten Ausführungsbeispiel ist die Einspritzöffnung 100, wie in 13B gezeigt ist, mit einem Vorsprungabschnitt 162 versehen, der eine ebene große Seitenflächen 164 und eine ebene kleine Seitenfläche 165 hat. Die große Seitenfläche 164 hat eine Fläche, die größer als die der kleinen Seitenfläche 165 ist. Die große Seitenfläche 164 zwingt den Kraftstoff zu einer Seite der Innenfläche 106 an der großen Seitenfläche 164 mehr als dass die kleine Seitenfläche 165 den Kraftstoff zu einer Seite der Innenfläche 164 an der kleinen Seitenfläche 165 zwingt. Somit ist der aus der Einspritzöffnung 100 gestrahlte Kraftstoff zu der Seite der kleinen Seitenfläche 165 der Innenfläche 106 geneigt. Somit kann die Richtung des aus der Einspritzöffnung 100 ausgestrahlten Kraftstoffs modifiziert werden, indem das Verhältnis der Flächen der großen und kleinen Seitenflächen 164, 165 festgelegt wird. Folglich ist es möglich, einen Zerstäubungswinkel des aus einer Vielzahl der Einspritzöffnungen 100 ausgestrahlten Kraftstoffs festzulegen.
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(Neuntes, zehntes und elftes Ausführungsbeispiel)
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14A bis 14C zeigen eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 15A bis 15C zeigen eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 14A bis 14C zeigen eine Einspritzöffnung gemäß einem elften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Komponenten, die im Wesentlichen die gleichen Komponenten wie die des ersten Ausführungsbeispiels sind, werden nicht nochmals ausführlich beschrieben und sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In dem in 14A bis 14C gezeigten neunten Ausführungsbeispiel hat die Einspritzöffnung 100 einen Querschnitt einer Innenfläche 106 mit einer größeren Abplattung bzw. Ovalheit als jener der Einspritzöffnung 100 des ersten Ausführungsbeispiels. Die große Abplattung der Einspritzöffnung 100 verringert einen Strahlwinkel des aus der Einspritzöffnung 100 ausgestrahlten Kraftstoffs in der Richtung einer kleineren Achse des gedachten Kreises 210.
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Dementsprechend ist es möglich, einen Zerstäubungswinkel des von einer Vielzahl der Einspritzöffnungen 100 ausgestrahlten Kraftstoffs festzulegen.
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In dem in 15A bis 15C gezeigten zehnten Ausführungsbeispiel hat die Einspritzöffnung 100 eine Innenfläche 106 mit einem Paar ebener Flächen 108 zusätzlich zu dem Vorsprungabschnitt 110. Die ebenen Flächen 108 sind an beiden Seiten der Innenfläche 106 angeordnet, so dass sie sich in einer Richtung einer Nebenachse des elliptisch geformten gedachten Kreises 210 zugewandt sind. Die ebenen Flächen 108 belegen ausgehend von einem Einlass 102 zu einem Auslass 104 der Einspritzöffnung 100 einen größeren Prozentsatz der Innenfläche 106. Das heißt, wenn man sich von dem Einlass 102 zu dem Auslass 104 bewegt, stehen die ebenen Flächen 106 nach innen des gedachten Kreises 210 weiter vor, so dass sie die Einspritzöffnung 100 abgeplatteter machen. Somit wird ein Strahlwinkel des von der Einlassöffnung 100 ausgestrahlten Kraftstoffs in der Richtung der Nebenachse des gedachten Kreises 210 verringert. Folglich ist es möglich, einen Zerstäubungswinkel des von einer Vielzahl der Einspritzöffnungen 100 ausgestrahlten Kraftstoffs festzulegen.
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In dem in 16A bis 16C gezeigten elften Ausführungsbeispiel hat die Einspritzöffnung 100 eine Innenfläche 106, die so ausgebildet ist, dass eine dem Vorsprungabschnitt 110 gegenüberliegende Seite nach innen vorsteht, wenn man sich von dem Einlass 102 zu dem Auslass 104 bewegt. Das heißt, wenn man sich von dem Einlass 102 zu dem Auslass 104 der Einspritzöffnung 100 bewegt, steht die dem Vorsprungabschnitt 110 gegenüberliegende Seite der Innenfläche 106 innerhalb eines elliptischen gedachten Kreises 210 weiter vor, so dass ein Durchmesser der Einspritzöffnung 100 in einer Richtung einer Hauptachse des gedachten Kreises 210 verkürzt wird. Somit wird ein Strahlwinkel des aus der Einspritzöffnung 100 ausgestrahlten Kraftstoffs in der Richtung der Hauptachse des gedachten Kreises 210 verkleinert. Folglich ist es möglich, einen Zerstäubungswinkel des von einer Vielzahl der Einspritzöffnungen 100 ausgestrahlten Kraftstoffs festzulegen.
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(Zwölftes Ausführungsbeispiel)
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17A bis 17C zeigen eine Einspritzöffnung 100 gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Komponenten, die im Wesentlichen die gleichen Komponenten wie jene des ersten Ausführungsbeispiels sind, werden nicht nochmals ausführlich beschrieben und sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In dem zwölften Ausführungsbeispiel ist die Einspritzöffnung 100 mit einem Vorsprungabschnitt 170 versehen, der zwei innerhalb eines gedachten Kreises 210 über die gesamte Länge von dem Einlass 102 zu dem Auslass 104 der Einspritzöffnung 100 vorstehende Seitenflächen 172 hat.
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(Dreizehntes Ausführungsbeispiel)
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18A bis 18C zeigen eine Einspritzöffnungsplatte 25 gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Komponenten, die im Wesentlichen die gleichen Komponenten wie jene des ersten Ausführungsbeispiels sind, werden nicht nochmals ausführlich beschrieben und sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In jedem der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele ist die Einspritzöffnung 100 zu der Mittelachse 27 geneigt, so dass sie sich ausgehend von dem Einlass 102 zu dem Auslass 104 von der Mittelachse 27 weg erstreckt. Im Gegensatz dazu erstreckt sich im dreizehnten Ausführungsbeispiel die Einspritzöffnung 180 im Wesentlichen parallel zu der Mittelachse 27 der Einspritzöffnungsplatte 25. Die Einspritzöffnung 180 hat eine Innenfläche 186, die mit einem Vorsprungabschnitt 190 versehen ist. Der Vorsprungabschnitt 190 ist an der Seite der Mittelachse 27 der Innenfläche 186 angeordnet und springt einwärts in die Einspritzöffnung 180 vor.
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Wie in 18B gezeigt ist, hat der Vorsprungabschnitt 190 zwei ebene Seitenflächen 192. Gesehen in einer Richtung der Mittelachse 27 bilden die Seitenflächen 192 einen Winkel θ2 miteinander, der eine Beziehung von 0° < θ2 < 180° erfüllt. Das heißt, der Vorsprungabschnitt 190 springt in der Einspritzöffnung 180 radial einwärts vor. Die Seitenfläche 192 wird ausgehend von einem Einlass 182 zu einem Auslass 184 der Einspritzöffnung 180 breiter. Die Einspritzöffnung 180 hat an dem Einlass 182 einen perfekt kreisförmigen Querschnitt. Mit Ausnahme der Querschnittsposition an dem Einlass liegt die Innenfläche 186 mit Ausnahme des Vorsprungabschnitts 190 an einem gedachten Kreis 230, der mit dem Einlass 182 übereinstimmt, wenn man ihn in einer Richtung parallel zu der Mittelachse 27 betrachtet. Wie vorstehend beschrieben ist, durchdringt die Einspritzöffnung die Einspritzöffnungsplatte 25 nahezu parallel zu der Mittelachse 27. Das heißt, in dem dreizehnten Ausführungsbeispiel hat die Einspritzöffnung 180 eine Mittelachse 220, die parallel zu der Mittelachse 27 der Einspritzöffnungsplatte 25 verläuft. Somit ist ein Durchmesser d der Einspritzöffnung 180 gleich einem Durchmesser des Einlasses 182 bestimmt. Der Vorsprungabschnitt 190 springt von dem gedachten Kreis 230 radial einwärts vor. Wie in 18C gezeigt ist, bildet eine Firstlinie 193 zwischen den beiden Seitenflächen 192 einen Winkel θ1 mit Bezug auf die Mittelachse 27, der eine Beziehung von 0° < θ1 < 90° erfüllt.
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(Vierzehntes Ausführungsbeispiel)
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19 zeigt eine Einspritzöffnungsplatte 25 gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung und deren Umgebungsabschnitte. Die Komponenten, die im wesentlichen gleich wie jene des ersten Ausführungsbeispiels sind, werden nicht noch mal ausführlich beschrieben und sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.
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In dem vierzehnten Ausführungsbeispiel ist der Ventilkörper 13 an seinem kraftstoffeinspritzseitigen Ende mit einem Vertiefungsabschnitt 15 versehen, wie in 19 gezeigt ist. Der Vertiefungsabschnitt 15 und die Einspritzöffnungsplatte 25 bilden eine Kraftstoffkammer 52 zwischen sich, die eine Gestalt einer ebenen Scheiben aufweist. Die Kraftstoffkammer 52 ist mit dem Kraftstoffdurchlass an der kraftstoffstromaufwärtigen Seite in Verbindung. Die Kraftstoffkammer 52 hat einen Durchmesser, der größer als ein Durchmesser einer unteren Endöffnung ist, die durch die Innenfläche 14 gebildet wird. Eine Erstreckungsebene der Innenfläche 14 teilt die Kraftstoffkammer 52 in eine Zentralkammer 53 und eine Randkammer 54. Sowohl die Zentralkammer 53 als auch die Randkammer 54 sind mit Einspritzöffnungen 240 versehen. Die Einspritzöffnungen 240 sind in einer oder mehreren Gestalten ausgebildet, wie sie in den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen beschrieben sind. Die Einspritzöffnungen 240 sind mit den Vorsprungabschnitten an der Seite der Mittelachse 27 vorgesehen, wo sich der Kraftstoffstrom zusammenzieht.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen fördern die Vorsprungabschnitte, dass der Kraftstoff ein filmartiger Strom wird, der sich ausbreitet und zerstäubt wird.
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(Weitere Ausführungsbeispiele)
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In dem in 4A bis 4C, 5A bis 5C und 6A bis 6E gezeigten ersten Ausführungsbeispiel ist die Einspritzöffnung 100 durch einen Stanzpressprozess ausgebildet. Die Einspritzöffnung 100 kann ebenso durch eine elektrische Entladungsverarbeitung mit einer Elektrode ausgebildet werden, die im Wesentlichen die gleiche Gestalt wie die in den Figuren gezeigte Gestalt aufweist.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Vorsprungabschnitte an der Seite der Mittelachse 27 in der Einspritzöffnung 100 angeordnet. Die Vorsprungabschnitte können an anderen Stellen in der Einspritzöffnung angeordnet sein, wie zum Beispiel auf der Gegenseite der Mittelachse 27.
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Die Innenfläche der Einspritzöffnung kann in einer Polygongestalt vorliegen, die sich von dem perfekten Kreis und dem elliptischen Querschnitt unterscheidet.
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In den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen wird das Kraftstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden Erfindung als ein Kraftstoffeinspritzventil verwendet, das in einem Ottomotor eingebaut ist. Das Kraftstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden Erfindung kann auf jegliche Arten von Injektoren zum Einspritzen von zu zerstäubender Flüssigkeit angewendet werden. Diese Beschreibung der Erfindung ist lediglich beispielhafter Natur und daher ist es beabsichtigt, dass Abänderungen, die nicht von dem Kern der Erfindung abweichen, im Bereich der Erfindung liegen. Solche Abänderungen sind nicht als Abweichung vom Umfang der Erfindung zu betrachten.
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Eine Fluideinspritzdüse (2) hat eine Einspritzöffnungsplatte (25), eine Einspritzöffnung (100) und einen Vorsprungabschnitt (110). Die Einspritzöffnungsplatte (25) ist an einem stromabwärtigen Ende eines Fluideinspritzventils (3) zu montieren, so dass deren Mittelachse koaxial zu dem Fluideinspritzventil (3) verläuft. Die Einspritzöffnung durchdringt die Einspritzöffnungsplatte (25) zwischen einem Einlass (102) und einem Auslass (104). Der Vorsprungabschnitt (110) springt von einer Innenfläche (106) der Einspritzöffnung (100) vor, um eine Richtung zumindest eines Teils eines durch die Einspritzöffnung (100) passierenden Fluidstroms zu versetzen, so dass er in einer Umfangsrichtung der Innenfläche (106) strömt.
