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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Einspritzventil für Einspritzen von Fluid. Im Speziellen bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Kraftstoffeinspritzventil für ein Einspritzen von Kraftstoff in einen Verbrennungsmotor.
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Gemäß
JP 2000 -
265 841 A und
JP 2004 -
044 462 A wird herkömmlicherweise ein Kraftstoffeinspritzventil in einem Direkteinspritzmotor und einem Verbrennungsmotor verwendet, in dem Kraftstoff vorgemischt wird. Das Kraftstoffeinspritzventil ist geeignet, entweder einen hohlen Kegelsprühnebel oder einen festen Kegelsprühnebel auszubilden.
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In den vergangenen Jahren jedoch musste ein Kraftstoffeinspritzventil sowohl einen hohlen Kegelsprühnebel als auch einen festen Kegelsprühnebel in einem Einspritzprozess ausbilden. Das herkömmliche Einspritzventil kann jedoch nur entweder einen hohlen Kegelsprühnebel oder einen festen Kegelsprühnebel in einem Einspritzprozess ausbilden.
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Die
EP 1 091 117 A2 offenbart ein Einspritzventil gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1. Weitere gattungsgemäße Einspritzventile sind aus der
US 6 439 484 B2 sowie der
JP 2001 -
263 205 A bekannt.
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In Anbetracht des Vorangegangenen und anderer Probleme ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Einspritzventil zu produzieren das sequentiell einen im Wesentlichen hohlen Kegelsprühnebel und einen im Wesentlichen festen Kegelsprühnebel in einem Einspritzprozess ausbilden kann.
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Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem Einspritzventil gemäß den nebengeordneten Ansprüchen 1, 2 und 17 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung hat ein Einspritzventil eine Düse und ein Ventilelement. Die Düse ist mit einem Ventilsitz verbunden, der mit einer Kraftstoffpassage verbunden ist. Die Düse hat ein Innenumfangsdüsenloch und ein Außenumfangsdüsenloch. Das Innenumfangsdüsenloch ist an einer Innenumfangsseite bezüglich dem Außenumfangsdüsenloch angeordnet. Das Ventilelement ist in einer im Wesentlichen Axialrichtung des Ventilelements bewegbar. Das Ventilelement hat einen Sitzabschnitt. Der Sitzabschnitt steht mit der Kraftstoffpassage in Verbindung, wenn der Sitzabschnitt von dem Ventilsitz gehoben ist. Der Sitzabschnitt blockiert die Kraftstoffpassage, wenn der Sitzabschnitt auf den Ventilsitz gesetzt ist. Kraftstoff in der Kraftstoffpassage wird von dem Innenumfangsdüsenloch und dem Außenumfangsdüsenloch eingespritzt, wenn der Sitzabschnitt des Ventilelements von dem Ventilsitz gehoben wird. Das Innenumfangsdüsenloch hat einen Kraftstoffeinlass, der von dem Ventilsitz um einen Innenabstand Di entfernt ist. Das Außenumfangsdüsenloch hat einen Kraftstoffeinlass, der von dem Ventilelement um einen Außenabstand Do entfernt ist. Der Innenabstand Di ist geringer als der Außenabstand Do. Das Ventilelement hat eine Endfläche hat, wobei diese Endfläche eine im Wesentlichen flache Fläche bildet, und der Innenabstand Di zur Endfläche ist geringer als der Außenabstand Do zur Endfläche. Alternative hat das Ventilelement zwei Endflächen hat, wobei jede dieser Endfläche (28a) eine im Wesentlichen flache Fläche bildet, und der Innenabstand Di zu einer Endfläche ist geringer als der Außenabstand Do zu der anderen Endfläche.
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In dieser Struktur kann das Einspritzventil sequentiell einen im Wesentlichen hohlen Kegelsprühnebel und einen im Wesentlichen festen Kegelsprühnebel in einem Einspritzprozess ausbilden. Deshalb kann verhindert werden, dass Zündfehler auftreten.
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Das Vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden offensichtlicher von der folgenden detaillierten Beschreibung, die mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen gemacht ist. In den Zeichnungen ist:
- 1 eine Teilquerschnitts-Seitenansicht, die einen Verbrennungsmotor zeigt, der mit einem Einspritzventil gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehen ist;
- 2 eine Teilquerschnitts-Seitenansicht, die das Einspritzventil gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
- 3 eine Teilquerschnitts-Seitenansicht, die ein Nadelventil und eine Düsenplatte des Einspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
- 4 eine Teilquerschnitts-Seitenansicht, die das Nadelventil und die Düsenplatte des Einspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
- 5 eine Teilquerschnitts-Seitenansicht, die das Nadelventil und die Düsenplatte des Einspritzventils in einem Ventilsitzzustand gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
- 6 eine Teilquerschnitts-Seitenansicht, die eine Kraftstoffströmung um das Nadelventil und die Düsenplatte des Einspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform zeigt herum in dem Ventilsitzzustand;
- 7 eine Teilquerschnitts-Seitenansicht, die eine Kraftstoffströmung um das Nadelventil und die Düsenplatte des Einspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform herum in dem ventilangehobenen Zustand zeigt;
- 8 eine Teilquerschnitts-Seitenansicht ist, die das Nadelventil und eine Düsenplatte des Einspritzventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 9 eine Teilquerschnitts-Seitenansicht, die das Nadelventil und eine Düsenplatte des Einspritzventils gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 10 eine schematische Seitenansicht, die ein Presswerkzeug für ein Ausbilden der Düsenplatte des Einspritzventils gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt;
- 11 eine Teilquerschnitts-Seitenansicht, die ein Nadelventil und eine Düsenplatte des Einspritzventils gemäß einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
- 12 eine Teilquerschnitts-Seitenansicht, die das Nadelventil und die Düsenplatte des Einspritzventils in dem Ventilsitzzustand gemäß der vierten Ausführungsform zeigt; und
- 13 eine Teilquerschnitts-Seitenansicht, die das Nadelventil und die Düsenplatte zeigt, die zwischen sich ein elastisches Element angeordnet haben, gemäß einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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(Erste Ausführungsform)
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Wie in 1 gezeigt ist, ist ein Kraftstoffeinspritzventil 10 an einem Direkteinspritz-Verbrennungsmotor 1 vorgesehen. Dieser Verbrennungsmotor 1 hat z.B. ein Mitteneinspritzsystem. Das Einspritzventil 10 ist im Wesentlichen an einer Mitte eines Zylinderkopfs 3 vorgesehen, der eine Verbrennungskammer 2 des Verbrennungsmotors 1 definiert, wodurch Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer 2 eingespritzt wird. Kraftstoff, der von dem Einspritzventil 10 eingespritzt wird, und Einlassluft, die von einem Einlassanschluss einströmt, bilden ein Gasgemisch aus. Eine Zündkerze 4 ist in der Umgebung des Einspritzventils 10 in dem Zylinderkopf 3 vorgesehen, wodurch das Gasgemisch gezündet wird.
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Herkömmlicherweise wird ein Kraftstoffeinspritzventil, das eine Seiteneinspritzstruktur hat, auf ein Mitteneinspritzsystem des Verbrennungsmotors 1 angewendet. In dieser Seiteneinspritzstruktur kann ein Sprühnebel von Kraftstoff übermäßig stark werden. Demzufolge kann eine geeignete Gasgemischschicht bzw. Gasgemischlage nicht um die Zündkerze herum ausgebildet werden, und demzufolge können Zündfehler auftreten. Ein Kraftstoffeinspritzventil hat eine andere herkömmliche Struktur, die geeignet ist, um einen Sprühnebel von Kraftstoff auszubilden, um in einer im Wesentlichen hohlen Form zu sein. Dieser hohle Kegelsprühnebel weitet sich den Umfang betreffend nach außen aus, so dass der Sprühnebel von Kraftstoff angehoben bzw. gelichtet wird. In dieser Struktur kann der hohle Kegelsprühnebel des Gasgemisches um die Zündkerze herum ausgebildet werden. Jedoch wird eine Kraftstoffkonzentration in einem Mittelabschnitt des hohlen Kegelsprühnebels von Kraftstoff niedrig. Als eine Folge kann es schwierig sein, einen im Wesentlichen gleichförmigen Verbrennungszustand in der Verbrennungskammer nach einer Zündung des Verbrennungsmotors aufrechtzuerhalten.
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Wie nachstehend beschrieben ist, hat das Einspritzventil 10 dieser Ausführungsform eine Struktur, die sequentiell einen im Wesentlichen hohlen Kegelsprühnebel und einen im Wesentlichen festen Kegelsprühnebel in einem Einspritzprozess für ein Beschränken bzw. Verhindern von Zündungsfehlern ausführen kann.
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Wie in 2 gezeigt ist, hat das Einspritzventil 10 ein Gehäuse 11, das eine im Wesentlichen zylindrische Form hat. Das Gehäuse 11 hat einen ersten magnetischen Abschnitt 12, einen nichtmagnetischen Abschnitt 13 und einen zweiten magnetischen Abschnitt 14. Der nichtmagnetische Abschnitt 13 verhindert, dass der erste magnetische Abschnitt 12 einen magnetischen Kurzschluss bezüglich des zweiten magnetischen Abschnitts 14 verursacht. Der erste magnetische Abschnitt 12, der nichtmagnetische Abschnitt 13 und der zweite magnetische Abschnitt 14 sind einstückig ausgebildet, z.B. durch Verwendung von Laserschweißen. Das Gehäuse 11 kann jedoch aus einem magnetischen Material oder aus einem nichtmagnetischen Material ausgebildet sein, um in einem integrierten zylindrischen Element zu sein. In diesem Fall kann eine thermische Behandlung an diesem integrierten zylindrischen Element durchgeführt werden, so dass das integrierte zylindrische Element teilweise nicht magnetisiert oder magnetisiert sein kann.
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Das Gehäuse 11 hat ein Ende, in das ein Kraftstoffeinlasselement 15 montiert ist. Das Kraftstoffeinlasselement 15 hat einen Kraftstoffeinlassanschluss 16, in den Kraftstoff von einer Kraftstoffpumpe (nicht dargestellt) eingeleitet wird. Kraftstoff, der in den Kraftstoffeinlassanschluss 16 eingeleitet wird, strömt in das Gehäuse 11 durch einen Kraftstofffilter 17, der Fremdkörper entfernt, die in dem Kraftstoff enthalten sind.
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Das Gehäuse 11 hat das andere Ende, an dem ein Düsenhalter 20 vorgesehen ist. Der Düsenhalter 20 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form. Der Düsenhalter 20 hat eine Innenumfangsumgebung, in der ein Ventilkörper 21 vorgesehen ist. Der Ventilkörper 21 hat eine im Wesentlichen zylindrische Form. Der Ventilkörper 21 hat eine Innenumfangsumgebung 21a (4), die eine im Wesentlichen sich verjüngende Form hat, deren Innendurchmesser sich axial zu der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 11 hin verringert. Die Innenumfangsumgebung 21a umgibt eine Kraftstoffpassage 26, in die Kraftstoff, der in das Gehäuse 11 strömt, durch den Düsenhalter 20 zugeführt wird. Die Innenumfangsumgebung 21a definiert einen Ventilsitz 23. Ein Nadelventil 24 wird auf den Ventilsitz 23 gesetzt und wird von dem Ventilsitz 23 angehoben, so dass die Kraftstoffpassage 26 geöffnet und geschlossen wird. Der Ventilkörper 21 hat ein stromabwärtiges Ende axial an der gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 11. Eine Düsenplatte 30 ist an dem stromabwärtigen Ende des Ventilkörpers 21 an der unteren Seite in 4 montiert. Die Düsenplatte 30 hat eine Vielzahl von Düsenlöchern 31, 32, die die Düsenplatte 30 in einer im Wesentlichen Durchgangs-Dickenrichtung der Düsenplatte 30 durchdringen.
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Das Nadelventil 24 ist im Wesentlichen nadelförmig. Das Nadelventil 24 ist in den Innenumfangsumgebungen des Gehäuses 11, des Düsenhalters 20 und des Ventilkörpers 21 im Wesentlichen koaxial mit diesen beherbergt, wobei es im Wesentlichen axial bewegbar ist. Das Nadelventil 24 hat einen Sitzabschnitt 25, der geeignet ist, auf den Ventilsitz 23 gesetzt zu werden, der zu der Kraftstoffpassage 26 des Ventilkörpers 21 freiliegt.
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Ein Antriebsabschnitt 40, der das Nadelventil betätigt bzw. antreibt, besteht aus einem Spulenkörper 41, einer Wicklung 42, einem festen Kern 43, einem Plattengehäuse 44 und einem beweglichen Kern 45. Der Spulenkörper 41 ist aus Harz ausgebildet, um in einer im Wesentlichen zylindrischen Form zu sein. Der Spulenkörper 41 ist an der Außenumfangsumgebung des Gehäuses 11 vorgesehen. Die Wicklung 42 ist um die Außenumfangsumgebung des Spulenkörpers 41 herum gewunden, und ist elektrisch mit einem Anschluss 47 eines Verbindungselements 46 verbunden. Der feste Kern 43 ist aus einem magnetischen Material, wie Eisen, ausgebildet, um in einer im Wesentlichen zylindrischen Form zu sein. Der feste Kern 43 ist an der Innenwand des Gehäuses 11 montiert, wobei er an der Seite der Innenumfangsumgebung der Wicklung 42 ist. Das Plattengehäuse 44 ist aus einem magnetischen Material ausgebildet. Das Plattengehäuse 44 umgibt die Außenumfangsumgebung der Wicklung 42. Die Außenumfangsumgebungen des Spulenkörpers 41 und der Wicklung 42 sind mit einer Harzform 48 bedeckt, die z.B. einstückig mit dem Verbindungselement 46 ausgebildet ist.
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Der bewegliche Kern 45 ist aus einem magnetischen Material, wie Eisen, ausgebildet, um in einer im Wesentlichen zylindrischen Form zu sein. Der bewegliche Kern 45 ist in der Innenumfangsumgebung des Gehäuses 11 koaxial mit diesem beherbergt, wobei er axial verschiebbar ist. Der bewegliche Kern 45 ist an der stromabwärtigen Seite des festen Kerns 43 bezüglich der Kraftstoffströmung angeordnet. Der bewegliche Kern 45 liegt dem festen Kern 43 gegenüber. Das Ende des beweglichen Kerns 45, das an der gegenüberliegenden Seite des festen Kerns 43 bezüglich des beweglichen Kerns 45 ist, ist mit dem Nadelventil 24 so verbunden, dass der bewegliche Kern 45 an dem Nadelventil 24 befestigt ist. Eine Kompressionsdruckfeder 18 hat ein Ende, das an dem beweglichen Kern 45 eingehakt ist. Die Feder 18 hat das andere Ende, das an einem Einstellrohr 19 eingehakt ist, das in den festen Kern 43 presseingesetzt ist. Die Feder 18 dient als ein Vorspannelement. In dieser Struktur wirkt eine Elastizität der Feder 18 als eine Vorspannkraft, die sowohl den beweglichen Kern 45 als auch das Nadelventil 24 zu der gegenüberliegenden Seite des festen Kerns 43 vorspannt. Der Grad des Presseinsetzens des Einstellrohrs 19 in den festen Kern 43 ist gesteuert, so dass eine Vorspannkraft der Feder 18, die auf das Nadelventil 24 aufgebracht wird, eingestellt werden kann.
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Als nächstes wird die Struktur der Düsenplatte 30 und der Umgebungskomponenten um die Düsenplatte 30 herum detailliert beschrieben.
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Wie in 4 gezeigt ist, ist die Düsenplatte 30 z.B. aus einer rostfreien Stahlplatte ausgebildet, um im Wesentlichen kreisförmig zu sein. Die Düsenplatte 30 ist an einer Endfläche 21b des Ventilkörpers 21 an der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffströmung montiert, wobei sie eine Öffnung 21c in dem Ende des Ventilkörpers 21 an der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffströmung bedeckt. Die Düsenlöcher 21, 32 sind in der Düsenplatte 30 so ausgebildet, dass die Düsenlöcher 31, 32 doppelt an der Innenseite und der Außenseite in einem Abschnitt angeordnet sind, der zu der Kraftstoffpassage 26 durch die Öffnung 21c freiliegt. In dieser Struktur liegt der Kraftstoffeinlass von jedem der Düsenlöcher 31, 32 einem Spitzenende 27 der Düsennadel 24 in der Kraftstoffpassage 26 gegenüber. Die Düsenlöcher 31, 32 sind an der stromabwärtigen Seite des Sitzabschnitts 25 des Nadelventils 24 bezüglich der Kraftstoffströmung vorgesehen.
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Genauer gesagt hat das Spitzenende 27 des Nadelventils 24 einen Mittelabschnitt 28, der einem Mittelabschnitt 33 der Düsenplatte 30 gegenüberliegt. Der Mittelabschnitt 33 der Düsenplatte 30 hat eine Vielzahl von Innenumfangsdüsenlöchern 31, die in einer im Wesentlichen Umfangsrichtung bei im Wesentlichen regelmäßigen Intervallen angeordnet sind. Die Düsenplatte 30 hat einen Außenumfangsabschnitt 34, der einem Außenumfangsabschnitt 29 des Spitzenendes 27 des Nadelventils 24 gegenüberliegt. Der Außenumfangsabschnitt 34 der Düsenplatte 30 hat eine Vielzahl von Außenumfangsdüsenlöchern 32, die in einer im Wesentlichen Umfangsrichtung bei im Wesentlichen regelmäßigen Intervallen angeordnet sind. Der Außenumfangsabschnitt 29 des Nadelventils 24 ist zu dem Mittelabschnitt 28 an der Außenumfangsseite des Mittelabschnitts 28 bezüglich der Radialrichtung des Nadelventils 24 benachbart. Der Außenumfangsabschnitt 34 der Düsenplatte 30 ist zu dem Mittelabschnitt 33 von ihr an der Außenumfangsseite des Mittelabschnitts 33 bezüglich der Radialrichtung der Düsenplatte 30 benachbart. Der Außenumfangsabschnitt 34 liegt zu der Kraftstoffpassage 26 frei.
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Jedes der Innenumfangsdüsenlöcher 31 der Düsenplatte 30 hat den Kraftstoffeinlass 31a in einer Endfläche 33a des Mittelabschnitts 33 der Düsenplatte 30. Die Innenumfangsdüsenlöcher 31 sind nach außen bezüglich der Radialrichtung der Düsenplatte 30 zu der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffströmung hin geneigt. Jedes der Außenumfangsdüsenlöcher 32 der Düsenplatte 30 hat den Kraftstoffeinlass 32a in einer Endfläche 34a des Außenumfangsabschnitts 34 der Düsenplatte 30. Die Außenumfangsdüsenlöcher 32 sind nach außen bezüglich der Radialrichtung der Düsenplatte 30 zu der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffströmung hin geneigt. Die Außenumfangsdüsenlöcher 32 sind im Vergleich zu den Innenumfangsdüsenlöchern 31 weiter nach außen geneigt.
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Im Speziellen hat, wie in 5 gezeigt ist, jedes der Außenumfangsdüsenlöcher 32 eine Düsenlochachse Po, die um einen Neigungswinkel θo bezüglich einer Ventilachse O geneigt ist, die im Wesentlichen mit der Mittelachse der Düsenplatte 30 zusammenfällt. Jedes der Innenumfangsdüsenlöcher 31 hat eine Düsenlochachse Pi, die um einen Neigungswinkel θi bezüglich der Ventilachse O geneigt ist. Der Neigungswinkel θo des Außenumfangsdüsenlochs 32 ist größer als der Neigungswinkel θi des Innenumfangsdüsenlochs 31.
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Mit Bezug auf 4 hat der Mittelabschnitt 28 des Spitzenendes 27 des Nadelventils 24 eine Endfläche 28a. Der Außenumfangsabschnitt 29 des Spitzenendes 27 des Nadelventils 24 hat eine Endfläche 29a. Jede dieser Endflächen 28a, 29a bildet eine im Wesentlichen flache Fläche, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ventilachse O ist.
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Der Mittelabschnitt 33 der Düsenplatte 30 hat eine Endfläche 33a axial an der Seite des Nadelventils 24. Der Außenumfangsabschnitt 34 der Düsenplatte 30 hat eine Endfläche 34a an der Seite des Nadelventils 24. Jede der Endflächen 33a, 34a bildet eine im Wesentlichen flache Fläche, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ventilachse O ist. In dieser Struktur steht der Mittelabschnitt 33 der Düsenplatte 30 zu dem Nadelventil 24 über den Außenumfangsabschnitt 34 so hervor, dass die Endfläche 33a im Vergleich zu der Endfläche 34a nahe zu dem Nadelventil 24 ist. Mit Bezug auf 3 ist somit der Sitzabschnitt 25 des Nadelventils 24 auf den Ventilsitz 23 in einem Ventilsitzzustand gesetzt. In diesem Zustand wird ein Innenabstand Di zwischen dem Mittelabschnitt 28 des Nadelventils 24 und dem Kraftstoffeinlass 31a des Innenumfangsdüsenlochs 31 geringer als ein Außenabstand Do zwischen dem Außenumfangsabschnitt 29 des Nadelventils 24 und dem Kraftstoffeinlass 32a des Außenumfangsdüsenlochs 32. Im Speziellen ist der Innenabstand Di in dem Ventilsitzzustand eingestellt, um weniger als 50 % eines Ventilhubs (Anhebung) des Nadelventils 24 zu sein. Genauer gesagt ist der Innenabstand Di in dem Ventilsitzzustand eingestellt, um die folgende Beziehung zu erfüllen: 0 mm < Di < 0,05 mm. Der Außenabstand Do in dem Ventilsitzzustand ist eingestellt, um die folgende Beziehung zu erfüllen: Do > 0,2 mm.
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Mit Bezug auf 4 hat der Mittelabschnitt 33 der Düsenplatte 30 in dieser Ausführungsform die Endfläche 33b an der gegenüberliegenden Seite des Nadelventils 24. Der Kraftstoffauslass 31b von jedem der Innenumfangsdüsenlöcher 31 öffnet in die Endfläche 33b. Der Außenumfangsabschnitt 34 der Düsenplatte 30 hat die Endfläche 34b an der gegenüberliegenden Seite des Nadelventils 24. Der Kraftstoffauslass 32b von jedem von den Außenumfangsdüsenlöchern 32 öffnet in die Endfläche 34b. Jede dieser Endflächen 33b, 34b bildet eine im Wesentlichen flache Fläche aus, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ventilachse O ist. In dieser Struktur hat der Mittelabschnitt 33 die Dicke, die größer ist als die Dicke des Außenumfangsabschnitts 34.
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Als Nächstes wird der Betrieb des Einspritzventils 10 beschrieben.
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Wenn eine Zuführung von Elektrizität zu der Wicklung 42 beendet ist, erzeugen der feste Kern 43 und der bewegliche Kern 45 keine magnetische Kraft zwischen sich. Die Vorspannkraft der Feder 18 wird auf den beweglichen Kern 45 und das Nadelventil 24 aufgebracht, wodurch der bewegliche Kern 45 und das Nadelventil 24 zu der gegenüberliegenden Seite des festen Kerns verschoben werden, um in dem Ventilsitzzustand zu sein. In diesem Ventilsitzzustand ist der Sitzabschnitt 25 des Nadelventils 24 auf den Ventilsitz 23 gesetzt, so dass Kraftstoff in den Düsenlöchern 31, 32 blockiert ist.
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Wenn die Wicklung 42 mit Elektrizität versorgt wird, geht ein magnetischer Fluss durch das Plattengehäuse 44, den Düsenhalter 22, den ersten magnetischen Abschnitt 12, den beweglichen Kern 45, den festen Kern 43 und den zweiten magnetischen Abschnitt 14 hindurch. Somit ist ein magnetischer Kreis unter diesen ausgebildet, wobei eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem festen Kern 43 und dem beweglichen Kern 45 erzeugt wird. Wenn diese magnetische Anziehungskraft zwischen dem festen Kern 43 und dem beweglichen Kern 45 groß wird, bewegen sich der bewegliche Kern 45 und das Nadelventil 24 zu der Seite des festen Kerns 43, so dass der Sitzabschnitt 25 des Nadelventils 24 von dem Ventilsitz 23 angehoben wird. In diesem ventilangehoben Zustand wird Kraftstoff durch die Düsenlöcher 31, 32 hindurch eingespritzt, bis sich der Sitzabschnitt 25 wieder an den Ventilsitz 23 setzt, durch Beenden der Zuführung von Elektrizität zu der Wicklung 42.
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Der Innenabstand Di (3) ist geringer als der Außenabstand Do, sogar in dem ventilangehobenen Zustand. Wie in 6 gezeigt ist, in einem Anfangszustand eines Kraftstoffeinspritzprozesses, bilden der Außenumfangsabschnitt 29 des Nadelventils 24 und die Außenumfangsdüsenlöcher 32 einen Spalt 36 zwischen sich aus. Der Mittelabschnitt 28 des Nadelventils 24 und die Innenumfangsdüsenlöcher 31 bilden einen Spalt 37 zwischen sich aus. In diesem ventilangehobenen Zustand ist der Spalt 37 im Vergleich zu dem Spalt 36 gedrosselt. Deshalb strömt Kraftstoff, der durch die Kraftstoffpassage 26 hindurchgeht, leicht in die Außenumfangsdüsenlöcher 32. Im Gegensatz dazu wird Kraftstoff, der durch die Kraftstoffpassage 26 hindurch strömt, von einem Strömen durch die Innenumfangsdüsenlöcher 31 beschränkt. In dieser Ausführungsform ist der Außenabstand Do im Speziellen größer als 0,2 mm in dem ventilangehobenen Zustand, so dass die Kraftstoffströmung leichter durch die Außenumfangsdüsenlöcher 32 hindurchgehen kann. Im Gegensatz dazu ist der Innenabstand Di weniger als 0,05 mm in dem ventilangehobenen Zustand, so dass die Kraftstoffströmung, die durch die Innenumfangsdüsenlöcher 31 hindurchgeht, ausreichend beschränkt werden kann. Aufgrund dieser Effekte kann Kraftstoff versprüht werden, um eine im Wesentlichen hohle Membran (hohler Kegelsprühnebel) in dem Anfangszustand der Kraftstoffeinspritzung auszubilden. Die im Wesentlichen hohle Membran hat einen Außenumfangsabschnitt, der eine hohe Kraftstoffkonzentration hat. Die Außenumfangsdüsenlöcher 32 sind zu der radialen Außenseite zu der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffströmung hin geneigt, so dass Kraftstoff, der sich von den Außenumfangsdüsenlöchern 32 ausbreitet, in dem anfänglichen Zustand des Einspritzprozesses eine weitwinklige hohle Membran (hohler Sprühnebel) ausbildet. Deshalb kann die Außenumfangsumgebung des Sprühnebels um die Zündkerze 4 gelichtet bzw. angehoben, die in der Umgebung des Einspritzventils 10 angeordnet ist, in dem Anfangszustand des Einspritzprozesses. Somit kann ein Gasgemisch in geeigneter Weise ausgebildet werden, so dass Zündungsfehler in der Verbrennungskammer 2 beschränkt bzw. verhindert werden können. Wenn der Einspritzprozess voranschreitet, erhöhen sich der Innenabstand Di bzw. der Außenabstand Do, während die Dimensionsbeziehungen aufrechterhalten werden, in denen der Innenabstand Di geringer ist als der Außenabstand Do. Deshalb wird, wie in 7 gezeigt ist, der Spalt 37 vergrößert, der zwischen dem Mittelabschnitt 28 des Nadelventils 24 und dem Innenumfangsdüsenloch 31 ausgebildet ist, so dass die Kraftstoffströmung beschleunigt wird, die durch die Innenumfangsdüsenlöcher 31 hindurchgeht. Somit strömt Kraftstoff in der Kraftstoffpassage 26 sowohl in die Innenumfangsdüsenlöcher 31 als auch in die Außenumfangsdüsenlöcher 32, so dass Kraftstoff, der sich von den Innenumfangs- und Außenumfangsdüsenlöchern 31, 32 ausbreitet, einen im Wesentlichen festen Kegelsprühnebel ausbildet, nach einem im Wesentlichen mittleren Punkt des Einspritzprozesses. Die Innenumfangs- und Außenumfangsdüsenlöcher 32, 31 sind radial nach außen zu der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffströmung hin geneigt. Zusätzlich ist der Neigungswinkel θo des Außenumfangsdüsenlochs 32 größer als der Neigungswinkel θi des Innenumfangsdüsenlochs 31. Deshalb wird ein Sprühnebel des Kraftstoffs, der von den Innenumfangsdüsenlöchern 31 eingespritzt wird, im Wesentlichen gleichförmig in der Innenumfangsseite des weitwinkeligen Sprühnebels verteilt, der mit dem Kraftstoff ausgebildet wird, der von den Außenumfangsdüsenlöchern 32 eingespritzt wird, nach dem mittleren Punkt des Einspritzprozesses. Somit kann der Kraftstoffsprühnebel im Wesentlichen über die gesamte Verbrennungskammer 2 vollständig verbreitet werden, nach einem mittleren Punkt des Einspritzprozesses. Als eine Folge kann ein im Wesentlichen gleichförmiger Verbrennungszustand aufrechterhalten werden.
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In dieser Ausführungsform können Zündungsfehler in der Verbrennungskammer 2 beschränkt bzw. verhindert werden, und der Verbrennungszustand kann in der Verbrennungskammer 2 gleichförmig gemacht werden.
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In dieser Ausführungsform dient das Nadelventil 24 als ein Ventilelement, der Mittelabschnitt 28 des Nadelventils 24 dient als ein Innenabschnitt, der den Innenumfangsdüsenlöchern gegenüberliegt, der Außenumfangsabschnitt 29 des Nadelventils 24 dient als ein Außenabschnitt, der den Außenumfangsdüsenlöchern gegenüberliegt. Die Düsenplatte 30 dient als eine Düse, der Außenumfangsabschnitt 34 der Düsenplatte 30 dient als ein Außenumfangsdüsenlochabschnitt, und der Mittelabschnitt 33 der Düsenplatte 30 dient als ein Innenumfangsdüsenlochabschnitt.
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(Zweite Ausführungsform)
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Wie in 8 gezeigt ist, hat ein Kraftstoffeinspritzventil 100 die Düsenplatte 30, die einstückig mit dem Ventilkörper 21 ausgebildet ist. Diese Struktur kann einen Effekt hervorbringen, der gleich zu dem Effekt der ersten Ausführungsform ist.
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(Dritte Ausführungsform)
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Wie in 9 gezeigt, hat ein Kraftstoffeinspritzventil 150 die Düsenplatte 160, die einen Mittelabschnitt 161 hat, der eine Endfläche 161b an der gegenüberliegenden Seite des Nadelventils 24 hat. Der Kraftstoffauslass 31b von jedem der Innenumfangsdüsenlöcher 31 öffnet in die Endfläche 161b des Mittelabschnitts 161. Die Düsenplatte 160 hat einen Außenumfangsabschnitt 162, der eine Endfläche 162b an der gegenüberliegenden Seite des Nadelventils 24 hat. Der Kraftstoffauslass 32b von jedem der Außenumfangsdüsenlöcher 32 öffnet in die Endfläche 162b des Außenumfangsabschnitts 162. Die Endfläche 161b des Mittelabschnitts 161 ist von der Endfläche 162b des Außenumfangsabschnitts 162 ausgespart.
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Jede der Endfläche 161a des Mittelabschnitts 161 an der Seite des Nadelventils 24 und der Endfläche 162a des Außenumfangsabschnitts 162 an der Seite des Nadelventils 24 hat eine Struktur, die gleich zu der Struktur der Endflächen 33a, 34a in der ersten Ausführungsform ist. Deshalb ist in dieser Struktur die Wanddicke des Mittelabschnitts 161 im Wesentlichen die gleiche wie die Wanddicke des Außenumfangsabschnitts 162.
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Wie in 10 gezeigt ist, wird in dieser Ausführungsform ein Presswerkzeug 179 auf einen Mittelabschnitt 160' eines Plattenmaterials 160' gepresst, das eine im Wesentlichen runde Plattenform hat, so dass die Düsenplatte 160 z.B. pressgeformt werden kann. Anschließend werden die Düsenlöcher 31, 32 in der Düsenplatte 160 ausgebildet, die pressgeformt ist, so dass die Düsenplatte 160 leicht hergestellt werden kann. Somit können die Herstellungskosten der Düsenplatte 160 des Einspritzventils 150 verringert werden.
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In dieser Ausführungsform dient die Düsenplatte 160 als die Düse. Der Außenumfangsabschnitt 162 der Düsenplatte 160 dient als der Außenumfangsdüsenlochabschnitt und der Mittelabschnitt 161 der Düsenplatte 160 dient als der Innenumfangsdüsenlochabschnitt.
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(Vierte Ausführungsform)
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Wie in 11 gezeigt ist, hat ein Kraftstoffeinspritzventil 200 eine Düsenplatte 210 und ein Nadelventil 220. Im Speziellen hat die Düsenplatte 210 einen Mittelabschnitt 211, der eine Endfläche 211a hat. Der Kraftstoffeinlass 31a von jedem der Innenumfangsdüsenlöcher 31 öffnet in die Endfläche 211a des Mittelabschnitts 211. Die Düsenplatte 210 hat einen Außenumfangsabschnitt 212, der eine Endfläche 212a hat. Der Kraftstoffeinlass 32a von jedem der Außenumfangsdüsenlöcher 32 öffnet in die Endfläche 212a des Außenumfangsabschnitts 212. Jede dieser Endflächen 211a, 212a formt eine im Wesentlichen flache Fläche aus, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ventilachse ist.
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Das Nadelventil 220 hat ein Ende 221 an der stromabwärtigen Seite der Kraftstoffströmung. Dieses Ende 221 des Nadelventils 220 hat einen Mittelabschnitt 222, der dem Mittelabschnitt 211 der Düsenplatte 210 gegenüberliegt. Das Ende 221 des Nadelventils 220 hat einen Außenumfangsabschnitt 223, der dem Außenumfangsabschnitt 212 der Düsenplatte 210 gegenüberliegt. Dieser Mittelabschnitt 222 des Nadelventils 220 steht zu der Seite der Düsenplatte 210 über den Außenumfangsabschnitt 223 des Nadelventils 220 hervor.
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Der Mittelabschnitt 222 des Nadelventils 220 hat eine Endfläche 222a, die eine im Wesentlichen flache Fläche ausbildet, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ventilachse ist. Der Außenumfangsabschnitt 223 des Nadelventils 220 hat eine Endfläche 223a, die eine im Wesentlichen flache Fläche ausbildet, die im Wesentlichen senkrecht zu der Ventilachse ist.
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In dieser Struktur ist das Nadelventil 220 so nach vorne und hinten bewegbar, dass die Endfläche 222a des Mittelabschnitts 222 des Nadelventils 220 sich regelmäßig zu der Umgebung der Düsenplatte 210 über die Endfläche 223a des Außenumfangsabschnitts 223 des Nadelventils 220 hinaus bewegt. Wie in 12 gezeigt ist, ist der Mittelabschnitt 222 des Nadelventils 220 von dem Kraftstoffeinlass 31a der Innenumfangsdüsenlöcher 31 um den Innenabstand Di in dem Ventilsitzzustand beabstandet. Der Außenumfangsabschnitt 223 des Nadelventils 220 ist von dem Kraftstoffeinlass 32a der Außenumfangsdüsenlöcher 32 um den Außenabstand Do in dem Ventilsitzzustand beabstandet. Der Innenabstand Di wird geringer als der Außenabstand Do in dem Ventilsitzzustand. In dieser Ausführungsform sind der Innenabstand Di und der Außenabstand Do in dem Ventilsitzzustand im Wesentlichen die gleichen wie die Abstände Di, Do in der ersten Ausführungsform.
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Der Mittelabschnitt 211 der Düsenplatte 210 hat eine Endfläche 211b (11) an der gegenüberliegenden Seite des Nadelventils 24. Der Außenumfangsabschnitt 212 der Düsenplatte 210 hat eine Endfläche 212b an der gegenüberliegenden Seite des Nadelventils 24. Die Endflächen 211b, 212b der Düsenplatte 210 haben eine Struktur, die im Wesentlichen dieselbe wie die Struktur der Endflächen 33b, 34b in der ersten Ausführungsform ist. Deshalb ist die Wanddicke des Mittelabschnitts 211 im Wesentlichen dieselbe wie die Wanddicke des Außenumfangsabschnitts 212.
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Diese Struktur kann einen Effekt hervorbringen, der gleich zu dem Effekt der ersten Ausführungsform ist.
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In dieser Ausführungsform dient das Nadelventil 220 als das Ventilelement, der Mittelabschnitt 222 des Nadelventils 220 dient als der Innenabschnitt, der den Innenumfangsdüsenlöchern gegenüberliegt, und der Außenumfangsabschnitt 223 des Nadelventils 220 dient als der Außenabschnitt, der den Außenumfangsdüsenlöchern gegenüberliegt. Die Düsenplatte 210 dient als die Düse, der Außenumfangsabschnitt 212 der Düsenplatte 210 dient als der Außenumfangsdüsenlochabschnitt und der Mittelabschnitt 211 der Düsenplatte 210 dient als der Innenumfangsdüsenlochabschnitt.
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(Fünfte Ausführungsform)
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Wie in 13 gezeigt ist, hat ein Kraftstoffeinspritzventil 250 das Nadelventil 24, das den Mittelabschnitt 28 hat. Dieser Mittelabschnitt 28 hat die Endfläche 28a, an der ein elastisches Element 260 vorgesehen ist. Dieses elastische Element 260 ist z.B. aus einem Elastomer ausgebildet. Das elastische Element 260 ist im Wesentlichen plattenförmig und hat eine freie Länge (Dicke), die größer ist als der Innenabstand Di in dem Ventilsitzzustand. Das elastische Element 260 hat eine Endfläche 260a, die in dichtem Kontakt mit der Endfläche 28a des Mittelabstands 28 des Nadelventils 24 ist. Das elastische Element 260 hat die andere Endfläche 260b, die der Endfläche 33a des Mittelabschnitts 33 der Düsenplatte 30 so gegenüberliegt, dass die andere Endfläche 260b des elastischen Elements 260 geeignet ist, um in dichtem Kontakt mit der Endfläche 33a der Düsenplatte 30 zu sein. In dieser Struktur ist das elastische Element 260 zwischen dem Mittelabschnitt 28 des Nadelventils 24 und den Mittelabschnitt 33 der Düsenplatte 30 in dem Ventilsitzzustand gepresst.
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In einem Anfangszustand des Einspritzprozesses werden in dieser Ausführungsform die Kraftstoffeinlässe 31a der Innenumfangsdüsenlöcher 31 mit dem elastischen Element 260 bedeckt bzw. verschlossen, bis das elastische Element 260 zu der anfänglichen Länge durch Beabstanden des Nadelventils 24 von der Düsenplatte 30 dekomprimiert ist. Dadurch kann zuverlässig verhindert werden, dass Kraftstoff in die Innenumfangsdüsenlöcher 31 in dem Anfangszustand des Kraftstoffeinspritzprozesses strömt. Somit kann ein Grad der Hohlheit des Kraftstoffsprühnebels verbessert werden, so dass der Betrag der Außenumfangsumgebung des Sprühnebels, der um die Zündkerze 4 herum gelichtet wird, erhöht werden kann. Darüber hinaus wird, wenn der Einspritzprozess weiter voranschreitet, der Mittelabschnitt 28 des Nadelventils 24 von den Innenumfangsdüsenlöchern 31 um einen Abstand beabstandet, der größer ist als die anfängliche Länge des elastischen Elements 260. In diesem Zustand kann Kraftstoff in die Innenumfangsdüsenlöcher 31 strömen. Wenn sich der Abstand zwischen dem Mittelabschnitt 28 und den Innenumfangsdüsenlöchern 31 erhöht, erhöht sich die Kraftstoffmenge, die in die Innenumfangsdüsenlöcher 31 strömt. Deshalb bildet der Kraftstoff einen im Wesentlichen festen Kegelsprühnebel nach einem im Wesentlichen mittleren Punkt aus, d.h. einen im Wesentlichen Zwischenpunkt des Einspritzprozesses. Somit kann der Kraftstoffsprühnebel im Wesentlichen über die Verbrennungskammer 2 vollständig verbreitet werden, nach dem Mittelpunkt des Einspritzprozesses. Als Folge können in dieser Ausführungsform Zündungsfehler in der Verbrennungskammer 2 verhindert bzw. beschränkt werden, und der Verbrennungszustand in der Verbrennungskammer 2 kann gleichförmig gemacht werden. Hier ist die anfängliche Länge, d.h. die freie Länge des elastischen Elements 260, die Länge des elastischen Elements 260, die nicht mit externer Kraft beaufschlagt ist.
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Des weiteren kommt in dieser Ausführungsform das elastische Element 260, das an dem Nadelventil 24 befestigt ist, mit der Düsenplatte 30 in Kontakt, bevor der Sitzabschnitt 25 des Nadelventils 24 mit dem Sitzabschnitt 23 in Kontakt kommt, in einen im Wesentlichen Endzustand des Einspritzprozesses. In diesem Zustand ist das elastische Element 260 zwischen dem Nadelventil 24 und der Düsenplatte 30 komprimiert, so dass der Sitzabschnitt 25 zuverlässig auf den Ventilsitz 23 gesetzt werden kann.
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In den vorstehenden Ausführungsformen haben die Einspritzventile 10, 100, 150, 200, 250 den Ventilkörper 21, der in sich den Ventilsitz 23 und die Kraftstoffpassage 26 definiert. Die Düse 30, 160, 210 ist mit dem Ventilkörper 21 verbunden. Die Düse 30, 160, 210 ist an einer gegenüberliegenden Seite der Kraftstoffpassage 26 bezüglich dem Ventilsitz 23. Das Ventilelement 24, 220 ist im Wesentlichen axial in der Kraftstoffpassage 26 beweglich. Das Ventilelement 24, 220 liegt im Wesentlichen dem Ventilsitz 23 axial gegenüber. Das Ventilelement 24, 220 hat den Sitzabschnitt 25, der geeignet ist, um an den Ventilsitz 23 gesetzt zu werden. Die Düse 30, 160, 210 hat das Innenumfangsdüsenloch 31 und das Außenumfangsdüsenloch 32. Das Innenumfangsdüsenloch 31 ist an der Innenumfangsseite der Düse 30, 160, 210 bezüglich des Außenumfangsdüsenlochs 32 angeordnet. Die Kraftstoffpassage 26 ist mit dem Außenumfangsdüsenloch 32 in Verbindung, wenn der Sitzabschnitt 25 des Ventilelements 24, 220 von dem Ventilsitz 23 gehoben ist. Die Kraftstoffpassage 26 wird mit dem Innenumfangsdüsenloch 31 verbunden, wenn der Kraftstoffeinlass 31a von dem Ventilelement 24, 220 beabstandet ist. Das Innenumfangsdüsenloch 31 hat den inneren Kraftstoffeinlass 31a axial an einer Seite des Ventilelements 24, 220. Das Außenumfangsdüsenloch 32 hat den äußeren Kraftstoffeinlass 32a axial an der Seite des Ventilelements 24, 220. Der innere Kraftstoffeinlass 31a ist von dem Ventilelement 24, 220 um einen Innenabstand Di entfernt. Der äußere Kraftstoffeinlass 32a ist von dem Ventilelement 24, 220 um einen Außenabstand Do entfernt. Der Innenabstand Di ist geringer als der Außenabstand Do.
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In dieser Struktur kann das Einspritzventil sequentiell einen im Wesentlichen hohlen Kegelsprühnebel und einen im Wesentlichen festen Kegelsprühnebel in einem Einspritzprozess ausbilden. Deshalb kann verhindert werden, dass Zündfehler auftreten.
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In der vorstehenden dritten bis fünften Ausführungsform kann die Düsenplatte 30, 160, 210 einstückig mit dem Ventilkörper 21 ausgebildet sein, gemäß der Struktur der zweiten Ausführungsform. In der vorstehenden dritten und vierten Ausführungsform kann der Mittelabschnitt 161, 211 der Düsenplatte 160, 210 mit dem elastischen Element 260 versehen sein, das in der fünften Ausführungsform beschrieben ist. In der vorstehenden vierten Ausführungsform kann die Düsenplatte 30 in der ersten Ausführungsform oder die Düsenplatte 160 in der dritten Ausführungsform anstelle der Düsenplatte 210 verwendet werden.
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In der vorstehenden ersten bis fünften Ausführungsform ist das Einspritzventil auf den Direkteinspritz-Benzin-Verbrennungsmotor angewendet, der das Mitteneinspritzsystem hat.
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Das Einspritzventil kann jedoch auf einen Direkteinspritzmotor angewendet werden, der eine andere Struktur hat als ein Mitteneinspritzsystem. Alternativ kann das Einspritzventil auf einen Verbrennungsmotor angewendet werden, der eine Vormischart-Struktur hat, in der Kraftstoff in ein Einlassrohr eingespritzt wird. Des weiteren kann das Einspritzventil auf verschiedene Arten von Dieselmotoren angewendet werden.
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Die vorstehenden Strukturen der Ausführungsformen können in geeigneter Weise kombiniert werden.
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In den vorstehenden Ausführungsformen ist die Struktur, die die Düse und das Ventil hat, auf das Kraftstoffeinspritzventil angewendet. Jedoch ist diese Struktur nicht darauf beschränkt, um in einem Kraftstoffeinspritzventil verwendet zu werden. Diese Ventilstruktur kann auf jedes andere Fluidgerät, wie eine Einspritzstruktur, angewendet werden.
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Verschiedene Modifikationen und Änderungen können verschiedenartig an den vorstehenden Ausführungsformen gemacht werden, ohne von dem Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er in den Ansprüchen definiert ist.
