DE102007000701A1

DE102007000701A1 - Kraftstoffeinspritzgerät

Info

Publication number: DE102007000701A1
Application number: DE102007000701A
Authority: DE
Inventors: Hiroto Kariya Fujii; Yuusuke Kariya Ootani
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2006-09-07
Filing date: 2007-09-06
Publication date: 2008-04-30
Also published as: CN101139967B; US20080105767A1; CN101139967A; JP2008064038A

Abstract

Ein Kraftstoffeinspritzgerät hat einen Düsenabschnitt (10), in den Kraftstoff strömt. Der Düsenabschnitt (10) hat mindestens ein Düsenloch (11b). Kraftstoff wird durch das mindestens eine Düsenloch (11b) eingespritzt. Jedes des mindestens einen Düsenlochs (11b) hat einen Düsenlochauslassbereich. Eine Querschnittsfläche des Düsenlochauslassbereichs verkleinert sich entweder kontinuierlich oder stufenweise in eine Richtung entgegen gesetzt zu einer Kraftstoffströmungsrichtung.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzgerät.
Im Stand der Technik ist ein Gerät, wie es beispielsweise in dem Dokument JP-A-2006-200378 dargelegt ist, als ein Kraftstoffeinspritzgerät bekannt, das Hochdruckkraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer innerhalb eines Maschinenzylinders bei zum Beispiel einem Dieselverbrennungsmotor einspritzt und zuleitet. Im Folgenden ist ein Beispiel des Aufbaus eines Dieselverbrennungsmotor-Kraftstoffeinspritzgeräts, das bisher allgemein eingesetzt wurde und auch das in dem Dokument JP-A-2006-200378 dargelegte Gerät beinhaltet, insbesondere auch im Hinblick auf den Aufbau eines Einspritzabschnitts (eines Düsenabschnitts) unter Bezugnahme auf die 15 beschrieben. Die 15 ist eine schematische Ansicht, die in einem vergrößerten Maßstab den Einspritzabschnitt (den Düsenabschnitt) eines Kraftstoffeinspritzventils der Mehrlochart zur Verwendung in dem Gerät zeigt. Obwohl dies der Einfachheit der Beschreibung halber hier nicht gezeigt ist, sind ein Aktuator für eine Düsennadel 52, die einen Kraftstoffkanal öffnet und schließt, der zu Einspritzlöchern führt, und zahlreiche andere Elemente, die einen Ventilmechanismus betreffen, an der hinteren Endseite (der Nadelabhebeseite) eines zylindrischen Düsenkörpers 51 angeordnet.
Wie dies in der 15 gezeigt ist, ist der Durchmesser des zylindrischen Düsenkörpers 51, der den Einspritzabschnitt (den Düsenabschnitt) des Gerätes bildet, zu seiner vorderen Endseite hin verkleinert und er ist an seinem vorderen Endteil 51a an seinem vordersten Ende teilweise nach außen erweitert. Eine halbkugelförmige Einspritzkammer B ist in dem Innenraum der Erweiterung ausgebildet. Zusätzlich dazu sind säulenförmige Düsenlöcher 51b, in denen der Weg eine konstante Querschnittsfläche hat, in dem vorderen Endteil 51a in einer Anzahl vorgesehen, die als die Kraftstoffeinspritzlöcher zum Verbinden des Inneren und des Äußeren des vorderen Endteils 51a benötigt werden, und diese Düsenlöcher 51b sind miteinander durch die Einspritzkammer B verbunden. Außerdem ist die Düsennadel 52, die den Kraftstoffweg öffnet und schließt, der sich von einem Aufnahmeabschnitt D zu den Düsenlöchern 51b erstreckt, in dem Aufnahmeabschnitt D im Inneren des Düsenkörpers 51d in einer Weise aufgenommen, dass sie in ihrer axialen Richtung verschiebbar ist. Das vordere Ende der Düsennadel 52 ist in einer verjüngten Form ausgearbeitet und wird axial verschoben (nach oben oder nach unten bewegt), um dadurch einer Innenwand (einem Abschnitt mit verkleinertem Durchmesser) des Düsenkörpers 51, der in ähnlicher Weise in einer verjüngten Form ausgebildet ist, an einem Sitzabschnitt C, der sich stromaufwärtig der Einspritzkammer B an der stromaufwärtigen Seite der Strahlöffnungen 51b befindet nahe zu kommen oder sich von diesem zu entfernen. Genauer gesagt ist der Abstand zwischen der sich verjüngenden schiefen Fläche 52a (der Sitzfläche) der Düsennadel 52 und der schiefen Fläche 51c der Innenwand des Düsenkörpers 51, die dieser gegenüberliegt, gemäß des nach oben erfolgenden Verschiebungsbetrags (des Anhebebetrags) der Düsennadel 52 variabel. Wenn der Anhebebetrag der Düsennadel 52 am geringsten ist (wenn die Nadel aufsitzt) liegen die gegenüberliegenden Oberflächen genauer gesagt in Berührung und es existiert kein Spalt zwischen diesen gegenüberliegenden Flächen. Wenn der Anhebebetrag größer wird, sind die gegenüberliegenden Flächen weiter beabstandet. und der Spalt zwischen diesen vergrößert sich mehr.
Das Gerät steuert die Energiebeaufschlagung/Energiebeabschlagung für solch ein Einspritzventil in binärer Weise, wodurch der Anhebebetrag der Düsennadel 52 gemäß einer Energiebeaufschlagungszeitdauer variabel gemacht wird und ein Kraftstoff, der von einer Seite eines Aufnahmeabschnitts D zugeleitet wird, letztlich zu der Außenseite A des Ventils eingespritzt wird, indem er nacheinander den Sitzabschnitt C, die Einspritzkammer B und die Düsenlöcher 51b durchläuft. Genauer gesagt wird bei dem Gerät, wenn das Einspritzventil mit Energie beabschlagt wird (ausgeschaltet wird), die Nadel 52 durch ein Drängelement wie zum Beispiel eine gewickelte Feder zu der vorderen Endseite (zu den Düsenlöchern 51b hin) gedrängt. Somit wird der Weg zwischen der Nadel 52 und der Innenwandfläche des Düsenkörpers 51 geschlossen, um einen Zustand einzurichten (einen Nadelsitzzustand), in dem ein Kraftstoffzuleitweg von dem Aufnahmeabschnitt D zu den Düsenlöchern 51b an dem Sitzabschnitt C zwischen dem Aufnahmeabschnitt D und der Einspritzkammer B abgeschnitten ist. Andererseits wird, wenn das Einspritzventil mit Energie beaufschlagt wird (eingeschaltet ist), die Nadel 52 durch einen vorbestimmten Aktuator aktiviert und wird während der Energiebeaufschlagung kontinuierlich nach oben verschoben (abgehoben), bis eine Abhebegrenze erreicht ist. Somit wird die Nadel 52 von der schiefen Fläche 51c gelöst und der Sitzabschnitt C wird geöffnet, so dass der Kraftstoff aus dem Aufnahmeabschnitt D durch den Sitzabschnitt C in die Einspritzkammer B eingeleitet wird und weiter durch die Düsenlöcher 51b zu der Außenseite A des Ventils eingespritzt wird. Außerdem wird bei dem Gerät eine Strömungskanalfläche eines Teils (des Sitzabschnitts C) des Kraftstoffzuleitwegs gemäß dem Anhebebetrag der Nadel 52 variabel gemacht und ein Einspritzverhältnis (eine Kraftstoffmenge, die pro Zeiteinheit eingespritzt wird) wird auch gemäß der Strömungskanalfläche variabel gemacht. Daher können das Einspritzverhältnis und die Einspritzmenge auf der Basis von Parametern (der Energiebeaufschlagungszeitdauer und einem Kraftstoffdruck) gesteuert werden, die den Anhebebetrag der Nadel 52 betreffen.
Bei dem in der 15 exemplarisch dargestellten Gerät ist eine Sprühweise von Kraftstoff, der aus den Düsenlöchern 51b eingespritzt wird, im Wesentlichen konstant und kann nicht gesteuert werden. Bei einer Fahrzeugmaschine oder desgleichen verändert sich allerdings eine optimale Sprühweise gemäß dem Betriebszustand der Maschine und es ist erwünscht, den Kraftstoff jederzeit in der optimalen Sprühweise entsprechend dem Maschinenbetriebszustand einzuspritzen. In den letzten Jahren wurden daher Untersuchungen zur Entwicklung und zur praktischen Umsetzung eines Gerätes durchgeführt, bei dem Kraftstoffeinspritzungen in einer Vielzahl von verschiedenen Sprühweisen durch eine einzige Kraftstoffeinspritzvorrichtung (ein Kraftstoffeinspritzventil) ermöglicht werden.
Mittels eines Beispiels wurde ein Gerät gezeigt, bei dem, wie es in dem Dokument JP-A-2006-105067 dargelegt ist, eine Vielzahl von Düsennadeln für entsprechende Düsenlöcher vorgesehen ist und die Aktivierungen der Düsennadeln einzeln gesteuert werden, wodurch die Vielzahl von Düsenlöchern wahlweise geöffnet und geschlossen werden können.
Außerdem wurde ein Gerät vorgeschlagen, bei dem, wie dies in dem Dokument JP-A-2001-263201 dargelegt ist, ein Ventil der Drehart angeordnet ist, so dass die Querschnittsflächen der einzelnen Düsenlöcher, die in einem Düsenkörper ausgebildet sind, variabel gemacht werden und die Drehposition des Ventils gesteuert wird, wodurch jedes gewünschte Düsenloch, das aus der Vielzahl von Düsenlöchern ausgewählt wird, einen Hochdruckkraftstoff einspritzen kann.
Mit diesen Geräten waren allerdings die Erhöhung der Anzahl der Bauteile und eine Verkomplizierung des Aufbaus unabdingbar.
Die vorliegende Erfindung geht die vorstehend genannten Nachteile an. Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzgerät vorzusehen, bei dem Kraftstoff in einer Vielzahl von verschiedenen Sprühweisen unter Verwendung eines einfacheren Aufbaus eingespritzt wird.
Um diese Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist ein Kraftstoffeinspritzgerät mit einem Düsenabschnitt vorgesehen, in den Kraftstoff strömt. Der Düsenabschnitt hat mindestens ein Düsenloch. Kraftstoff wird durch das mindestens eine Düsenloch eingespritzt. Jedes des mindestens einen Düsenlochs besitzt einen Düsenlochauslassbereich. Eine Querschnittsfläche des Düsenlochauslassbereichs verkleinert sich entweder kontinuierlich oder stufenweise in einer Richtung entgegen gesetzt zu einer Kraftstoffströmungsrichtung.
Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist auch ein Kraftstoffeinspritzgerät mit einem Düsenabschnitt vorgesehen, in den Kraftstoff strömt. Der Düsenabschnitt hat mindestens ein Düsenloch. Kraftstoff wird durch das mindestens eine Düsenloch eingespritzt. Jedes des mindestens einen Düsenlochs ist derart aufgebaut, dass eine Ablöseposition, die sich zwischen einem Einlass- und einem Auslassendabschnitt von jedem des mindestens einen Düsenlochs befindet, gemäß einer Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs variabel ist. An der Ablöseposition löst sich Kraftstoff von einer Wandfläche eines jeden des mindestens einen Düsenlochs ab, während er von dem Einlassendabschnitt zu dem Auslassendabschnitt eines jeden des mindestens einen Düsenlochs strömt.
Zudem ist, um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, ein Kraftstoffeinspritzgerät mit einem Düsenabschnitt vorgesehen, in den Kraftstoff strömt. Der Düsenabschnitt hat mindestens ein Düsenloch. Kraftstoff wird durch das mindestens eine Düsenloch eingespritzt. Jedes des mindestens einen Düsenlochs ist so aufgebaut, dass eine Ablöseposition, die sich zwischen einem Einlass- und einem Auslassendabschnitt eines jeden des mindestens einen Düsenlochs befindet, gemäß einer Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs aus dem Auslassendabschnitt eines jeden des mindestens einen Düsenlochs und anderen Positionen als dem Auslassendabschnitt zwischen dem Einlass- und dem Auslassendabschnitt eines jeden des mindestens einen Düsenlochs wählbar ist. An der Ablöseposition löst sich Kraftstoff von einer Wandfläche eines jeden des mindestens einen Düsenlochs ab, während er von dem Einlassendabschnitt zu dem Auslassendabschnitt eines jeden des mindestens einen Düsenlochs strömt.
Zusätzlich dazu ist, um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, ein Kraftstoffeinspritzgerät mit einer Düse, in die Kraftstoff strömt, und einer Düsennadel vorgesehen. Die Düse hat mindestens ein Düsenloch. Kraftstoff wird durch das mindestens eine Düsenloch eingespritzt. Jedes des mindestens einen Düsenlochs hat einen Düsenlochauslassbereich. Eine Querschnittsfläche des Düsenlochauslassbereichs verkleinert sich entweder kontinuierlich oder stufenweise in einer Richtung entgegen gesetzt zu einer Kraftstoffströmungsrichtung. Die Düsennadel ist im Inneren der Düse angeordnet, um dadurch einen Kraftstoffzufuhrweg, durch den Kraftstoff in jedes des mindestens einen Düsenlochs strömt, zwischen der Düsennadel und einer Innenwandfläche der Düse zu definieren, und um eine Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs an einem Sitzabschnitt, der sich an einer stromaufwärtigen Seite eines jeden des mindestens einen Düsenlochs in der Kraftstoffströmungsrichtung befindet, zu verändern. Folglich wird eine Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der durch jedes des mindestens einen Düsenlochs strömt, gemäß der Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs an dem Sitzabschnitt verändert.
Die Erfindung ist zusammen mit ihren zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen aus der folgenden Beschreibung, den angefügten Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen verständlich.
1 ist eine schematische Längsschnittansicht eines Kraftstoffeinspritzventils (einer Einspritzvorrichtung), das in einem Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird;
2 ist eine vergrößerte Ansicht eines Düsenabschnitts (eines Einspritzabschnitts) gemäß dem Ausführungsbeispiel;
3A ist eine Schnittansicht eines Düsenlochs des Geräts gemäß dem Ausführungsbeispiel;
3B ist eine schematische Ansicht, die eine dreidimensionale Form des Düsenlochs durch eine hypothetische Kontur gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
4A ist eine graphische Darstellung, die einen Zustand der Querschnittsfläche eines Kraftstoffzuleitwegs des Kraftstoffeinspritzgeräts (des Einspritzventils) in einem Zustand eines minimalen Anhebebetrags einer Nadel zeigt;
4B ist eine graphische Darstellung, die einen Zustand einer Querschnittsfläche des Kraftstoffzuleitwegs in einem Zustand eines maximalen Anhebebetrags der Nadel zeigt;
5A ist eine veranschaulichende Ansicht, die eine Einspritzform des Kraftstoffeinspritzgeräts in einem Zustand eines geringen Anhebebetrags der Nadel zeigt (Weg im Allgemeinen abgeschnitten);
5B ist eine vergrößerte Teilansicht eines Bereichs, der ein Düsenlochs des Kraftstoffeinspritzgeräts der 5A umgibt;
5C ist eine veranschaulichende Ansicht, die eine Einspritzform des Kraftstoffeinspritzgeräts in einem Zustand eines großen Anhebebetrags der Nadel zeigt (Nadel im Allgemeinen vollständig abgehoben);
5D ist eine vergrößerte Teilansicht des Bereichs, der das Düsenloch der 5C umgibt;
6 ist eine graphische Darstellung, die die Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzgeräts (des Einspritzventils) zeigt;
7A ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen Aspekt von Kraftstoffeinspritzmustern gemäß dem Ausführungsbeispiel zeigt;
7B ist ein Zeitablaufdiagramm, das einen weiteren Aspekt der Kraftstoffeinspritzmuster zeigt;
8A ist eine Schnittansicht, die ein erstes abgewandeltes Beispiel einer Form des Düsenlochs zeigt;
8B ist eine Schnittansicht, die ein zweites abgewandeltes Beispiel der Form des Düsenlochs zeigt;
8C ist eine Schnittansicht, die ein drittes abgewandeltes Beispiel der Form des Düsenlochs zeigt;
8D ist eine Schnittansicht, die ein viertes abgewandeltes Beispiel der Form des Düsenlochs zeigt;
9A ist eine Schnittansicht, die ein fünftes abgewandeltes Beispiel der Form des Düsenlochs zeigt;
9B ist eine Schnittansicht, die ein sechstes abgewandeltes Beispiel der Form des Düsenlochs zeigt;
10A ist eine Schnittansicht, die ein siebtes abgewandeltes Beispiel der Form des Düsenlochs zeigt;
10B ist eine Schnittansicht, die ein achtes abgewandeltes Beispiel der Form des Düsenlochs zeigt;
10C ist eine Schnittansicht, die ein neuntes abgewandeltes Beispiel der Form des Düsenlochs zeigt;
11A ist eine Schnittansicht, die ein zehntes abgewandeltes Beispiel der Form des Düsenlochs zeigt;
11B ist eine Schnittansicht, die ein elftes abgewandeltes Beispiel der Form des Düsenlochs zeigt;
11C ist eine Schnittansicht, die ein zwölftes abgewandeltes Beispiel der Form des Düsenlochs zeigt;
12 ist eine Schnittansicht, die ein abgewandeltes Beispiel des Kraftstoffeinspritzgeräts zeigt;
13A ist eine schematische Ansicht, die eine dreidimensionale Form des Düsenlochs durch eine hypothetische Kontur gemäß einem abgewandelten Beispiel der Form des Düsenlochs zeigt;
13B ist eine schematische Ansicht, die eine weitere dreidimensionale Form des Düsenlochs durch eine hypothetische Kontur gemäß einem abgewandelten Beispiel der Form des Düsenlochs zeigt;
14A ist eine Schnittansicht des Düsenlochs gemäß einem abgewandelten Beispiel der Form des Düsenlochs;
14B ist eine schematische Ansicht, die eine dreidimensionale Form des Düsenlochs durch eine hypothetische Kontur gemäß dem abgewandelten Beispiel der Form des Düsenlochs zeigt; und
15 ist eine vergrößerte Ansicht eines Aufbaus eines Düsenabschnitts (eines Einspritzabschnitts) eines vormals vorgeschlagenen Kraftstoffeinspritzgeräts für einen Dieselverbrennungsmotor.
Im Folgenden ist ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, das ein Kraftstoffeinspritzgerät gemäß der vorliegenden Erfindung verkörpert. Das Einspritzgerät dieses Ausführungsbeispiels ist in einem Hochdruckeinspritzsystem (einem Common-Rail-System) montiert, dessen gesteuertes Objekt zum Beispiel ein sich hin und her bewegender Dieselverbrennungsmotor ist, der eine Fahrzeugmaschine ist. das heißt, das Gerät ist in gewisser Weise ein Kraftstoffeinspritzgerät für einen Dieselverbrennungsmotor, das für den Dieselverbrennungsmotor (die Brennkraftmaschine) angeordnet ist und zum Einspritzen und Zuleiten eines Hochdruckkraftstoffs (zum Beispiel unter einem Einspritzdruck von „1400 Atmosphären") direkt in eine Verbrennungskammer in einem Maschinenzylinder (als Direkteinspritzzuleitung) in der selben Weise wie bei dem in dem Dokument JP-A-2006-200378 dargelegten Gerät verwendet wird.
Zunächst ist der Überblick über den Ventilaufbau des Kraftstoffeinspritzgeräts gemäß diesem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben.
Wie dies in der 1 gezeigt ist, ist das Kraftstoffeinspritzventil mit einem Düsenabschnitt (einem Einspritzabschnitt) 10 zum Einspritzen von Kraftstoff aus dem Ventil durch Kraftstoffeinspritzlöcher an der vorderen Endseite eines Ventilkörperabschnitts 20 und einem Aktivierungsabschnitt 30 zum Aktivieren des Ventils an der hinteren Endseite des Ventilkörperabschnitts 20 aufgebaut. In diesem Fall ist der Düsenabschnitt 10 zum Beispiel in solch einer Weise ausgebildet, dass eine Düse, die ein separates Bauteil ist, an dem vorderen Ende des Ventilkörperabschnitts 20 angebracht ist.
Der Innenraum eines Düsenkörpers 11 und Gehäuse 21, 31 (diese Gehäuse können einstückig oder getrennt ausgebildet sein), die die zylindrischen Außenformen der vorstehend genannten Abschnitte definieren, sind durch Trennplatten 21a, 31a entsprechend den Bereichen der entsprechenden Abschnitte untergliedert und der Bereich des Ventilkörperabschnitts 20 ist weiter durch eine Trennplatte 21b untergliedert. Somit werden Räume D, E, F, G in dem Düsenkörper 11 ausgebildet und die Gehäuse 21, 31 und die benachbarten Räume sind durch Säulenlöcher 21c, 21d (die jeweils in den Trennplatten 21a, 21b ausgebildet sind) und eine Auslassöffnung 31b (die in der Trennplatte 31a ausgebildet ist) durchleitbar verbunden, die um die Achse des Ventils herum ausgebildet sind. Hier sind die Räume G und E durch einen Entweichkanal 21e verbunden, der im Inneren des Ventils ausgebildet ist. Zusätzlich dazu zudem sind ein Kraftstoffkanal 21f und eine Einlassöffnung 21g, durch die aus einer Common-Rail (einer Drucksammelleitung) 40 durch eine Hochdruckkraftstoffleitung (nicht gezeigt) geschickter Kraftstoff dazu gebracht wird, in die entsprechenden Räume D und F zu strömen, im Inneren des Ventils ausgebildet. Außerdem ist ein Aktivierungsabschnitt 30 mit einem säulenförmigen Rückführloch 31c (einem Kraftstoffrückführöffnung) zum Rückführen des im Inneren des Raums D befindlichen Kraftstoffs in einem Kraftstofftank versehen und der Raum G und der Kraftstofftank sind durch das Rückführloch 31c eine nicht gezeigte Leitung, die mit diesem Rückführloch 31c verbunden ist, durchleitbar verbunden.
Bei solch einem Einspritzventil sind Kraftstoffeinspritzlöcher (Düsenlöcher) an dem Düsenabschnitt 11 an der vorderen Endseite vorgesehen. Genauer gesagt ist der Durchmesser des zylindrischen Düsenkörpers 11 zu dem vorderen Ende hin verkleinert und ist teilweise an seinem vorderen Endteil 11a an seinem vordersten Ende nach außen erweitert und ein halbkugelförmiger Raum (eine Einspritzkammer) B ist im Inneren der Erweiterung ausgebildet (definiert). Zusätzlich dazu sind die Düsenlöcher 11b (winzige Löcher), die jeweils einen Durchmesser von zum Beispiel etwa „0,15 mm" haben, in dem vorderen Endteil 11a in einer Anzahl (zum Beispiel 6 bis 8) vorgesehen, die als die Kraftstoffeinspritzlöcher zum in Verbindung bringen des Inneren und Äußeren des Ventils benötigt wird. Das heißt das Kraftstoffeinspritzventil ist ein Kraftstoffeinspritzventil der Mehrlochart. Die einzelnen Düsenlöcher 11b sind miteinander durch die Einspritzkammer B verbunden (stehen durch sie in Verbindung). Der Düsenkörper 11 ist zum Beispiel aus einem Metall gemacht und die Düsenkörper 11b können zum Beispiel durch eine Laserbearbeitung derart ausgebildet sein, dass sie gewünschte Formen haben (die im Folgenden im Detail erläutert sind). Außerdem kann es effektiv sein, nach Bedarf eine Fluidpolitur oder desgleichen nach der Laserbearbeitung durchzuführen.
Der Aufbau des Inneren des Ventils ist im Folgenden von der vorderen Endseite her nacheinander beschrieben.
Zuerst ist in dem Düsenabschnitt 10 eine säulenförmige Düsennadel 12, die den Kraftstoffweg öffnet und schließt, der sich von dem Raum (dem Aufnahmeabschnitt) D zu den Düsenlöchern 11b erstreckt, in dem Aufnahmeabschnitt D in dem Düsenkörper 11 aufgenommen. Die Düsennadel 12 wird in ihrer axialen Richtung gleiten gelassen, während sie durch das Loch 21c geführt wird, und die Fläche des Wegs zwischen dem Aufnahmeabschnitt D und der Einspritzkammer B (die Querschnittsfläche des Kraftstoffzuleitwegs zum Zuleiten von Kraftstoff zu den Düsenlöchern 11b) ist gemäß der Höhe des Betrags der axial nach oben erfolgenden Verschiebung (des Abhebebetrags) der Düse 12 variabel gemacht. Das heißt, in einem Fall, in dem zum Beispiel die Kraftstoffeinspritzung bei dem Einspritzventil gestoppt wird, wird die Fläche des Wegs zwischen dem Aufnahmeabschnitt D und der Einspritzkammer B durch die Nadel 12 zu „0" gemacht (der Weg wird abgeschnitten).
Die 2 zeigt den Düsenabschnitt 10 in einem vergrößerten Maßstab. Im Übrigen entspricht die 2 der vorstehend angeführten 15 und ist eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs N1, der durch eine Strichpunktlinie in der 1 gekennzeichnet ist.
Wie dies in der 2 gezeigt ist, hat der Düsenabschnitt 10 des Einspritzventils denselben grundlegenden Aufbau wie bei dem vorstehenden Gerät (dem Einspritzventil), das in der 15 exemplarisch dargestellt ist. Genauer gesagt sind das distale Ende der Düsennadel 12 und die Innenwand (der Abschnitt mit verkleinertem Durchmesser) des Düsenkörpers 11 in verjüngten Formen ausgearbeitet und die Nadel 12 wird in ihrer axialen Richtung verschoben (nach oben oder nach unten bewegt), wodurch der Abstand zwischen der verjüngten schiefen Fläche 12a (der Sitzfläche) der Nadel 12 und der verjüngten schiefen Fläche 11c der Innenwand des Düsenkörpers 11, die dieser gegenüber liegt, und letztendlich die Querschnittsfläche des Kraftstoffzuleitwegs zum Zuleiten von Kraftstoff zu den Düsenlöchern 11b an einem Sitzabschnitt C variabel gemacht, der sich stromaufwärtig der Einspritzkammer B an der stromaufwärtigen Seite der Düsenlöcher 11b befindet.
Wie dies in der 2 gezeigt ist, sind die Formen der Düsenlöcher allerdings zwischen dem Kraftstoffeinspritzgerät (dem Kraftstoffeinspritzventil) dieses Ausführungsbeispiels und dem vorangehenden Gerät in der 15 sehr verschieden. Im Folgenden ist die Form jedes Düsenlochs 11b unter Bezugnahme auf die 3A bis 4B detailliert dargelegt. Zusätzlich dazu ist die 3B eine schematische Ansicht, die die dreidimensionale Form des Düsenlochs 11b mit virtuellen Umrisslinien zeigt, indem ein Gehäuse angenommen wird, bei dem nur das Düsenloch 11b aus einer in etwa axialen Richtungsseite in Bezug auf den Blickpunkt der 3A zu sehen ist. Außerdem stellt in jeder der 3A, 3B eine Düsenlochachse Y, die durch eine Strichpunktlinie angezeigt ist, die Mittelachse des Düsenlochs 11b dar, die sich von dem Einlass zu dem Auslass des Düsenlochs 11b erstreckt.
Wie dies in den 3A, 3B gezeigt ist, hat das Düsenloch 11b einen Bereich X2-X3 (Düsenlochauslassbereich), dessen Querschnittsfläche von dem Düsenlochauslassende X2 zu einer Düsenlocheinlassseite hin kontinuierlich kleiner wird. Genauer gesagt hat der Bereich X2-X3 ein zylindrisch verjüngtes Bohrloch T, dessen Durchmesser konzentrisch (wobei die Mittelachse die Düsenlochachse Y ist) von dem Düsenlochauslassende X2 zu der Düsenlocheinlassseite hin verkleinert ist, und dessen zylindrische Fläche eine verjüngte schiefe Fläche ist.
In den 3A, 3B hat das Düsenloch als das Kraftstoffeinspritzloch den Düsenlochauslassbereich. Daher kann sich in einem Fall, in dem Kraftstoff durch das Düsenloch von der Düsenlocheinlassseite des Düsenlochauslassbereichs, die eine kleinere Querschnittsfläche hat, zu seinem Düsenlochauslass hin weitergeht, der eine größere Querschnittsfläche hat, Kraftstoff von der gesamten Wandfläche an mindestens den zwei Punkten eines Düsenlocheinlassseiten-Endabschnitts und eines Düsenlochauslassseiten-Endabschnitts (entsprechend dem Auslassende des Düsenlochs) in dem Düsenlochauslassbereich des Düsenlochs ablösen. Zudem wird die Ablöseposition (an welcher von diesen Endabschnitten sich der Kraftstoff ablöst) gemäß der Höhe der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs variabel gemacht. Genauer gesagt erhöht sich, wenn sich die Querschnittsfläche des Düsenlochs vergrößert, die Menge des Kraftstoffs, die durch das Düsenloch strömen kann, auf dieses Ausmaß. Dementsprechend muss die Strömungsgeschwindigkeit verkleinert werden, damit Kraftstoff weiterhin entlang der Lochwandfläche strömt. Hinsichtlich der Strömungsrichtung von Kraftstoff muss der Kraftstoff nicht nur in einer trägen Strömungsrichtung strömen, sondern auch in einer Richtung nach außen. In dieser Hinsicht kann, wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs hoch wird, der Kraftstoff, der durch das Düsenloch strömt, das in den 3A, 3B gezeigt ist, die Strömungsgeschwindigkeit an der Position, an der sich die Querschnittsfläche des Düsenlochs verändert (sich bei einer Betrachtung von der Düsenlocheinlassseite vergrößert), die Strömungsgeschwindigkeit nicht ausreichend verkleinern (und kann die Richtung nicht ändern) und löst sich von der Lochwandfläche ab.
Gewöhnlicherweise ist die Sprühform des Kraftstoffs, der aus dem Düsenloch eingespritzt wird, hauptsächlich durch eine Düsenlochform an der Ablöseposition (insbesondere einer Lochinnenwandfläche, die sich mit dem Kraftstoff in Kontakt befindet) und dem Zustand des Kraftstoffs an der Ablösung (wie beispielsweise der Strömungsgeschwindigkeit und der Strömungsrichtung) bestimmt. Gemäß dem Aufbau, bei dem solch eine Ablöseposition von Kraftstoff durch die Höhe der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs variabel gemacht ist, kann die Sprühform von Kraftstoff leicht gesteuert werden, indem die Höhe der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der durch das Düsenloch strömt, sogar in dem Fall eines Gerätes variabel gemacht wird, das ein einziges Einspritzventil hat und das keine Vielzahl von Einspritzventilen hat.
Es wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die 4A, 4B beschrieben, der Winkel der verjüngten schiefen Fläche der verjüngten Bohrung T eingestellt ist. Die 4A, 4B sind graphische Darstellungen, in denen jeweils die horizontale Achse den Kraftstoffweg (den Kraftstoffzuleitweg) darstellt und bei der die vertikale Achse jeweils die Querschnittsfläche des Kraftstoffwegs darstellt. Die 4A, 4B zeigen kontinuierlich, wie sich die Querschnittsfläche des Kraftstoffzuleitwegs des Einspritzventils dieses Ausführungsbeispiels verändert, und insbesondere, wie sich die Querschnittsfläche des Kraftstoffzuleitwegs von der Umgebung der Sitzposition C bis zu dem Düsenloch 11b verändert.
Wie dies in den 4A, 4B gezeigt ist, ist das Einspritzventil gemäß diesem Ausführungsbeispiel mit dem Sitzabschnitt C (entsprechend dem Sitz der Nadel 12) auf halbem Weg von einem Weg mit einer großen Querschnittsfläche, der in dem Aufnahmeabschnitt D ( 2) ausgebildet ist, zu der Einspritzkammer B mit einer in gewisser Weise kleineren Querschnittsfläche als dem vorstehend genannten Weg versehen. Wenn die Nadel 12 axial verschoben wird, wird ein Abstand zwischen der verjüngten schiefen Fläche 12a (der Sitzfläche) und der verjüngten schiefen Fläche (Düseninnenwand) 11c in dem Sitzabschnitt C variabel gemacht und der Zustand der Querschnittsfläche wird in Übereinstimmung mit dem bewegbaren Bereich der Nadel variabel gemacht, das heißt von dem Zustand der 4A bis zu dem Zustand der 4B.
Wie dies in den graphischen Darstellungen gezeigt ist, erhöht sich in beiden Zuständen der 4A, 4B die Querschnittsfläche von dem Sitzabschnitt C zu ihrer stromabwärtigen Seite hin. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwei Vergrößerungsgradienten βc, βf (entsprechend den Steigungen der Graphen in den 4A, 4B); das Vergrößerungsverhältnis βc (4A) der Querschnittsfläche von dem Sitzabschnitt C zu seiner stromabwärtigen Seite in den Zustand, in dem die Querschnittsfläche einen Sitzabschnitt C durch die Nadel 12 minimiert ist, und das Vergrößerungsverhältnis βf ( 4B) der Querschnittsfläche von dem Sitzabschnitt C zu seiner stromabwärtigen Seite in dem Zustand, in dem die Querschnittsfläche an dem Sitzabschnitt C durch die Nadel 12 maximiert ist, auf Werte eingestellt, bei denen keine Ablösung an dem Sitzabschnitt C auftritt. Durch das Einstellen der Vergrößerungsverhältnisse βc, βf auf solche Werte tritt die Ablösung unabhängig davon, ob die Nadel 12 innerhalb ihres bewegbaren Bereichs positioniert ist, nicht an dem Sitzabschnitt C auf. Andererseits hat eine Querschnittsfläche von dem Düsenlocheinlassende X1 zu dem Düsenlochauslassende X2 des Düsenlochs 11b einen Bereich (einen verjüngten Bereich), dessen Querschnittfläche von dem Düsenlochauslassende X2 zu der Düsenlocheinlassseite hin kontinuierlich kleiner wird, so dass er der Düsenlochform entspricht, die in den 3A, 3B gezeigt ist. Zusätzlich dazu ist der Winkel (der Durchmesservergrößerungswinkel) der verjüngten schiefen Fläche der verjüngten Bohrung T (3A, 3B) so eingestellt, dass das Vergrößerungsverhältnis β (in diesem Bereich konstant) des verjüngten Bereichs die Beziehung "βf < β < βc" erfüllt.
Auf diese Weise ist der Winkel der verjüngten schiefen Fläche der verjüngten Bohrung T (3A, 3B) auf der Basis der Vergrößerungsverhältnisse βc, βf an der stromabwärtigen Seite des Sitzabschnitts C eingestellt, wenn die Nadel 12 an den entsprechenden Begrenzungspositionen (der minimalen und der maximalen Anhebeposition) liegt.
Bei solch einem Kraftstoffeinspritzgerät entspricht die Querschnittsfläche an dem Sitzabschnitt der Position der Düsennadel und die Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff, der durch das Düsenloch strömt, entspricht der Querschnittsfläche an dem Sitzabschnitt. Das heißt, bei solch einem Gerät kann die Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff, der durch das Düsenloch strömt, durch variables Steuern der Position der Düsennadel eingestellt werden. Allerdings wird in dem Zustand (dem vollständig geschlossenen Zustand), in dem die Querschnittsfläche an dem Sitzabschnitt durch die Düsennadel minimiert ist, die Querschnittfläche üblicherweise zu „0" (Absperrzustand), so dass sich die Querschnittsfläche von dem Sitzabschnitt zu seiner stromabwärtigen Seite hin vergrößert. Auch in dem Zustand (dem vollständig geöffneten Zustand), in dem die Querschnittsfläche an dem Sitzabschnitt maximiert ist, vergrößert sich die Querschnittsfläche oft von dem Sitzabschnitt zu seiner stromabwärtigen Seite. In dem Fall, in dem sich die Querschnittfläche vergrößert, kann sich Kraftstoff abhängig von dem Vergrößerungsverhältnis der Querschnittsfläche möglicherweise von der Lochwandfläche ablösen, während er von dem Sitzabschnitt nach stromabwärts strömt. Zusätzlich dazu wird, wenn sich in diesem Fall Kraftstoff von der Lochwandfläche ablöst, die Beziehung zwischen der Position der Düsennadel und der Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff kompliziert oder die Korrelation zwischen diesen verschwindet, so dass die Verschlechterung der Steuerfähigkeit eintritt. Um solch eine Steuerung präzise und zuverlässig durchzuführen, sollte die Ablösung an dem Sitzabschnitt dementsprechend wünschenswerter Weise an jeder Position der Düsennadel innerhalb ihres bewegbaren Bereichs verhindert werden. Im Allgemeinen sind die Vergrößerungsverhältnisse βc βf daher bei dem Kraftstoffeinspritzgerät dieser Art bei Werten bestimmt, bei denen die Ablösung nicht an dem Sitzabschnitt auftritt.
In Anbetracht dieser Punkte haben die Erfinder den vorstehend gezeigten Aufbau erfunden. Das heißt, mindestens ein Vergrößerungsverhältnis β des Abschnitts, dessen Querschnittsfläche in einer Richtung des Düsenlochauslasses vergrößert ist, in dem Düsenlochauslassbereich ist so eingestellt, dass er die Beziehung „βf < β < βc" erfüllt. Genauer gesagt löst sich, wenn die Beziehung von „β < βc" erfüllt ist, Kraftstoff sogar dann nicht an dem Abschnitt des Vergrößerungsverhältnisses β ab, wie bei dem Sitzabschnitt des Vergrößerungsverhältnisses βc, zumindest in dem Zustand, in dem die Querschnittsfläche an dem Sitzabschnitt im Wesentlichen minimiert ist. Andererseits löst sich im Hinblick auf die Beziehung „β > βf" in einem Fall, in dem diese Beziehung nicht erfüllt ist, das heißt in dem „β ≤ βf" gilt, Kraftstoff sogar dann nicht an dem Abschnitt des Vergrößerungsverhältnisses β ab, wenn die Querschnittsfläche des Kraftstoffzuleitwegs an dem Sitzabschnitt maximiert ist, das heißt wenn die Position der Düsennadel auf eine Position gesteuert ist, die dafür verantwortlich ist, die Ablösung zu verursachen. Aus diesen Gründen sollte in dem Fall des Ausbildens des Ablösepunkts, bei dem sich Kraftstoff nicht in einem Bereich ablöst, in dem die Querschnittsfläche des Kraftstoffzuleitwegs an dem Sitzabschnitt klein ist (die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der durch das Düsenloch strömt, ist niedrig), und bei dem sich Kraftstoff in einem Bereich ablöst, in dem die Querschnittsfläche des Kraftstoffzuleitwegs an dem Sitzabschnitt groß ist (die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der durch das Düsenloch strömt, ist hoch), das Vergrößerungsverhältnis des Abschnitts mit dem Ablösepunkt wünschenswerter Weise so eingestellt sein, dass es die Beziehung "βf < β < βc" wie bei dem vorstehend beschriebenen Aufbau erfüllt. Zusätzlich dazu kann, wenn solch ein Ablösepunkt ausgebildet werden kann, das Vorhandensein oder Nicht-Vorhandensein der Ablösung von Kraftstoff und letztlich die Sprühform leicht auf der Basis der Aktivierung der Düsennadel (zum Beispiel der Höhe eines Anhebebetrags in dem Fall einer Nadel der Anhebeart) gesteuert werden.
Außerdem ist, wie dies in 3A, 3B gezeigt ist, eine gerade Bohrung P (gerader Düsenlochabschnitt), der linear ist (genauer gesagt säulenförmig, wobei die Düsenlochachse Y die Mittelachse ist) als ein Teil des Düsenlochs 11b in einem Bereich X1-X3 an der stromaufwärtigen Seite des Bereichs X2-X3 in einer Kraftstoffströmungsrichtung vorgesehen. Eine Querschnittsfläche der geraden Bohrung P ist in der axialen Richtung konstant. Die gerade Bohrung P arbeitet so, dass sie die Richtwirkung in der Strömungsrichtung des Kraftstoffs intensiviert. Konkret werden wegen des Vorsehens der geraden Bohrung P an der stromaufwärtigen Seite der verjüngten Bohrung T sogar dann, wenn Kraftstoff in das Düsenlocheinlassende X1 des Düsenlochs 11b mit streuenden Richtungen einströmt, die Richtungen (die Strömungsrichtungen) von Kraftstoff im Wesentlichen in die Richtung der Bohrung P (der Richtung parallel zu der Düsenlochachse Y) vereinheitlicht, wenn der Kraftstoff durch die gerade Bohrung P läuft. Dementsprechend strömt Kraftstoff mit hoher Richtwirkung in die verjüngte Bohrung T.
Bei dem Düsenloch 11b mit solch einer Form sind die Querschnittsformen der Bereiche X1-X2 des gesamten Lochs, das heißt mit anderen Worten jede Schnittform des Düsenlochs 11b von dem Einlass bis zu dem Auslass, ein Kreis um die Düsenlochachse Y. Das heißt, das Düsenloch 11b ist mit einer dreidimensionalen Form von hoher Symmetrie ausgebildet, so dass jeder der Schnitte X1-X2 des gesamten Lochs in Bezug auf die Düsenlochachse Y als die Symmetrieachse punktsymmetrisch ist.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist solch ein Düsenabschnitt, 10 angeordnet, so dass Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer des Dieselverbrennungsmotors (nicht gezeigt) eingespritzt wird. Somit wird Hochdruckkraftstoff, der von der Common-Rail 40 zugeleitet wird, direkt in die Verbrennungskammer in dem Maschinenzylinder (als Direkteinspritzung) eingespritzt und zugeleitet. Im Folgenden ist der Ventilinnenaufbau an der hinteren Endseite des Düsenabschnitts (des Einspritzabschnitts) 10, nämlich der Innenaufbau des Ventilkörperabschnitts 20, durch hautsächliche erneute Bezugnahme auf die 1 beschrieben.
Der Ventilkörperabschnitt 20 hat einen Befehlskolben 26 synchron zu der Düsennadel 12 in dem Raum F innerhalb des Gehäuses 21. Der Kolben 26 hat die Form einer Säule, die einen größeren Durchmesser als die Nadel 12 hat, und wird ähnlich der Nadel 12 in der axialen Richtung gleiten gelassen, während er durch eine Gehäusewandfläche geführt wird, die den Raum F definiert. Außerdem ist an der Ventilhinterendseite (der oberen Seite in der 1) des Kolbens 26 in dem Raum F eine Befehlskammer Fc, die durch die Gehäusewandfläche und die obere Oberfläche des Kolbens 26 definiert ist, als ein Teil des Raums F definiert. Hochdruckkraftstoff aus der Common-Rail 50 strömt durch die Einlassöffnung 21g in die Befehlskammer Fc.
Die Nadel 12 und der Kolben 26 sind durch einen Druckzapfen 22 (eine Verbindungswelle) verbunden, die durch den Raum E und das Loch 21b in der axialen Richtung hindurch läuft. Der Zapfen 22 durchdringt die Innenseite der Spirale einer Feder 23 (einer Spiralfeder), die in dem Raum E aufgenommen ist. Zusätzlich dazu ist ein Ende der Feder 23 an der Wandfläche der Trennplatte 21b angebracht und das andere Ende ist an der hinteren Endfläche der Nadel 12 angebracht und die Nadel 12 wird durch die Ausdehnungskraft der Feder 23 zu dem Ventilvorderende gedrängt.
Außerdem ist auch ein Stopper 24, durch den die Verschiebung der Nadel 12 in Richtung des Ventilrückendes (der Abhebeseite des Ventils) an einer vorbestimmten Position behindert ist, in dem Raum E ausgebildet. Der Stopper 24 ist einstückig mit der Gehäusewandfläche ausgebildet und die hintere Endfläche der Nadel 12 liegt an dem Stopper 24 an, während die Nadel 12 angehoben wird und nicht weiter voranschreiten kann. Das heißt, der maximale Anhebebetrag der Nadel 12 und folglich die Position (die Grenzposition) der Nadel 12 bei einem maximalen Anhebebetrag (einem vollständigen Abheben des Ventils) ist durch die Ausbildungsposition des Stoppers 24 bestimmt. Die Position (die Grenzposition) der Nadel 12 bei dem minimalen Anhebebetrag ist die Nadelposition zu dem Zeitpunkt, an dem die Querschnittsfläche des Wegs zwischen dem Aufnahmeabschnitt D und der Einspritzkammer B auf „0" eingestellt ist (der Weg abgeschnitten ist), das heißt, wenn die Nadel 12 in Anlage an der Innenwandfläche des Düsenkörpers 11 stoppt (wenn die Nadel 12 aufsitzt). Der bewegbare Bereich der Nadel 12 befindet sich zwischen den beiden Grenzpositionen (der maximalen und minimalen Anhebeposition).
Der Aktivierungsabschnitt hat ein Zweiwegeventil (TWV), das aus einem äußeren Ventil 32, einer Feder 33 (einer Spiralfeder) und einem Solenoid 34 gebildet ist, in dem Raum G innerhalb des Gehäuses 31. In einem (energiebeabschlagten) Zustand, in dem das Zweiwegeventil nicht mit Energie beaufschlagt ist, wird das äußere Ventil 32 durch die Ausdehnungskraft der Feder 33 (die Ausdehnungskraft entlang der axialen Richtung) in eine Richtung gedrängt, in der eine Kraftstoffausflussöffnung für die Befehlskammer Fc, nämlich die Auslassöffnung 31b, geschlossen ist. Andererseits wird, wenn das Solenoid 34 des Zweiwegeventils mit Energie beaufschlagt ist (das Solenoid 34 magnetisiert ist), das äußere Ventil 32 durch die magnetische Kraft des Solenoids 34 gegen die Ausdehnungskraft der Feder 33 angezogen und wird zu einer Seite hin verschoben, an der die Auslassöffnung 31b geöffnet wird. Bei diesem Einspritzventil wird durch das Ausbilden eines Kraftstoffdruckkreislaufs basierend auf einer solchen Aktivierung des Zweiwegeventils über die Befehlskammer Fc der Anhebebetrag der Nadel 12 gesteuert. Zusätzlich dazu sind ein Schaltkreis zum Steuern der Energiebeaufschlagung des Aktivierungsabschnitts 30, ein Programm zum Durchführen einer Einspritzsteuerung des Schaltkreises etc. in zum Beispiel einer ECU (einer elektronischen Steuereinheit) für eine Maschinensteuerung oder einer ECU für eine Kraftstoffeinspritzsteuerung installiert, die mit der ECU für die Maschinensteuerung in Verbindung gebracht werden kann.
Das Kraftstoffeinspritzgerät dieses Ausführungsbeispiels steuert die Energiebeaufschlagung/Energiebeabschlagung des Zweiwegeventils, das den Aktivierungsabschnitt hauptsächlich bildet, in binärer Weise (durch Aktivierungsimpulse) durch Verwenden solch eines Einspritzventils, um den Anhebebetrag der Düsennadel 12 durch eine Energiebeaufschlagungszeitdauer variabel zu machen. Dann wird der Hochdruckkraftstoff, der von der Common-Rail 40 durch den Kraftstoffkanal 21f sequentiell in den Aufnahmeabschnitt D geleitet wird, schlussendlich durch den Sitzabschnitt C (2), die Einspritzkammer B und die Düsenlöcher 11b in dieser Reihenfolge zu der Außenseite A (2) des Ventils eingespritzt. In diesem Fall wird der Kraftstoff im Wesentlichen durch Gravitation durch die Düsenlöcher 11b geleitet.
Genauer gesagt sinkt bei dem Gerät dann, wenn sich das Zweiwegeventil (genauer gesagt das Solenoid 34) in dem energiebeabschlagten (AUS) Zustand befindet, das äußere Ventil 32 zu dem Ventilvorderende hin ab und schließt die Auslassöffnung 31b. In diesem Zustand werden, wenn der Hochdruckkraftstoff aus der Common-Rail 40 durch den Kraftstoffkanal 21f in die Einspritzkammer B und durch die Einlassöffnung 21g in die Befehlskammer Fc geleitet wird, beide Drücke der Einspritzkammer B und der Befehlskammer Fc gleich einem Raildruck und eine Kraft wird auf den Befehlskolben 26, der einen größeren Durchmesser als der untere Teil der Nadel 12 hat, in einer Richtung des Ventilvorderendes auf der Basis einer Differenz zwischen den Druckaufnahmebereichen des Befehlskolbens 26 und dem unteren Teil der Nadel 12 aufgebracht. Somit wird der Kolben 26 nach unten zu dem Ventilvorderende gedrückt und die Nadel 12, die durch die Feder 23 zu dem Ventilvorderende gedrängt wird, schneidet den Kraftstoffzuleitweg, der sich von der Common-Rail 40 zu den Düsenlöchern 11b erstreckt, an dem Teil zwischen dem Aufnahmeabschnitt D und der Einspritzkammer B ab, das heißt an dem Sitzabschnitt C (2) (als ein Nadelsitzzustand). Während der Energiebeabschlagung wird daher die Einspritzung von Kraftstoff nicht durchgeführt (das Ventil ist normalerweise geschlossen). Außerdem wird überschüssiger Kraftstoff unter dem Kolben 26 (zum Beispiel Entweichkraftstoff aus dem Nadelgleitabschnitt) durch den Entweichkanal 21e und das Rückführloch 31c in den Kraftstofftank zurückgeführt.
Andererseits wird während der Energiebeaufschlagung (EIN) das äußere Ventil 32 durch die magnetische Kraft des Solenoids 34 zu dem Ventilrückende angezogen, um dadurch die Auslassöffnung 31b zu öffnen. Wenn die Auslassöffnung 31b geöffnet ist, strömt in der Befehlskammer Fc befindlicher Kraftstoff durch die Auslassöffnung 31b, das Rückführloch 31c und den Entweichkanal 21e in den Kraftstofftank aus und unter den Kolben 26 und der Druck der Befehlskammer Fc und folglich die Kraft, um den Kolben 26 nach unten zu drücken, wird durch den Ausfluss von Kraftstoff verkleinert. Dementsprechend wird der Kolben 26 zusammen mit der einstückig verbundenen Nadel 12 nach oben zu dem Ventilrückende gedrückt. Wenn die Nadel 12 nach oben gedrückt wird (wenn das Ventil abgehoben wird), wird die Nadel 12 von der verjüngten schiefen Fläche 11c abgelöst und der Kraftstoffzuleitweg, der zu den Düsenlöchern 11b führt, wird an dem Sitzabschnitt C (2) geöffnet. Hochdruckkraftstoff wird durch den Sitzabschnitt C in die Einspritzkammer B geleitet und der zugeleitete Kraftstoff wird durch die Düsenlöcher 11b zu der Außenseite A des Ventils, nämlich in die Verbrennungskammer des Dieselverbrennungsmotors, eingespritzt und zugeleitet. In dem Gerät ist die Querschnittsfläche des Teils (des Sitzabschnitts C) des Kraftstoffzuleitwegs gemäß dem Anhebebetrag der Nadel 12 variabel gemacht und eine Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der in die Düsenlöcher 11b strömt, und letztendlich ein Einspritzverhältnis (eine Menge von Kraftstoff, die pro Zeiteinheit eingespritzt wird) wird auch gemäß der Querschnittsfläche variabel gemacht. Dementsprechend können das Einspritzverhältnis und die Einspritzmenge durch variables Steuern der Parameter (der Energiebeaufschlagungszeitdauer und des Kraftstoffdrucks), die den Anhebebetrag der Nadel 12 betreffen, gesteuert werden.
Im Folgenden sind die Arten, in denen Kraftstoff in das Kraftstoffeinspritzgerät gemäß dieser Erfindung eingespritzt wird, unter Bezugnahme auf die 5A bis 7B beschrieben.
Die 5A bis 5D sind veranschaulichende Ansichten, die die Formen (die Einspritzformen) von Kraftstoff zeigen, der von dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß diesem Ausführungsbeispiel eingespritzt wird.
Wie dies in den 5A und 5B gezeigt ist, strömt dann, wenn die Nadel 12 um einen kleinen Betrag nach oben angehoben ist, durch die Düsenlöcher 11b von dem Einlass zu dem Auslass des Düsenlochs 11b und strömt entlang der Wandfläche des Düsenlochs 11b zu dem Düsenlochauslassende X2. Die Form eines Sprühnebels SP1, der aus dem Einspritzventil eingespritzt wird, entspricht der Düsenlochform (insbesondere der Innenwandfläche des Lochs, die sich mit dem Kraftstoff in Kontakt befindet) an einer Ablöseposition, nämlich dem Düsenlochauslassende X2. Daher hat, wie dies in der 5A gezeigt ist, der Sprühnebel SP1 in diesem Fall einen weiten Sprühwinkel SP11 und eine kurze Sprühlänge SP12 entsprechend einer Eindringtiefe.
Andererseits wird, wenn die Nadel 12 um einen großen Betrag nach oben angehoben wird, wie es in 5C, 5D gezeigt ist, die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs mit einem Anstieg der Querschnittsfläche des Sitzabschnitts C höher als in dem Fall des kleinen Anhebebetrags. Kraftstoff, der durch das Düsenloch 11b strömt, kann seine Strömungsgeschwindigkeit nicht verkleinern (oder seine Richtung wechseln) und löst sich von der Lochwandfläche an der Position (der Änderungsposition X3) ab, an der sich die Querschnittsfläche des Düsenlochs 11b verändert (sich die Fläche bei einer Betrachtung von der Düsenlocheinlassseite erhöht). In diesem Fall stimmt dementsprechend die Form eines Sprühnebels SP2, der von dem Einspritzventil eingespritzt wird, mit der Wandfläche der geraden Bohrung P (3A, 3B) überein. Wie dies in der 5C gezeigt ist, wird ein Sprühwinkel SP21 schmäler als der Sprühwinkel SP11 und eine Sprühlänge SP22 wird größer als die Sprühlänge SP12.
Auf diese Weise wird bei dem Kraftstoffeinspritzgerät (dem Einspritzventil) gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Ablöseposition (an der Position aus dem Düsenlochauslassende X2 und dem Übergangspunkt X3, an dem sich der Kraftstoff ablöst) und folglich die Einspritzform des Kraftstoffs gemäß der Höhe der Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff, der durch das Düsenloch strömt, variabel gemacht.
Die 6 ist eine grafische Darstellung, die die Einspritzcharakteristik des Kraftstoffeinspritzgeräts (des Einspritzventils) gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt, und sie veranschaulicht ein Verhältnis zwischen einer Aktivierungsimpulsvorführung und einer Einspritzmenge zu jeder von vier Arten von Einspritzdrücken (charakteristische Linien L1-L4). Die charakteristischen Linien L1-L4 zeigen die voneinander verschiedenen Einspritzcharakteristiken der Einspritzdrücke. Die charakteristische Linie L1 zeigt die Einspritzcharakteristik zu einem Zeitpunkt, an dem der Einspritzdruck am geringsten ist, und die Einspritzdrücke erhöhen sich in der Reihenfolge der charakteristischen Linien L2, L3 und L4.
Wie dies in der 6 gezeigt ist, wird die Kraftstoffeinspritzmenge aus dem Einspritzventil größer, wenn die Aktivierungsimpulsfortführung (die Energiebeaufschlagungszeitdauer) für das Einspritzventil (das Solenoid 34 in der 1) länger wird. In einem Bereich, in dem die Aktivierungsimpulsfortführung kürzer als eine Grenzlinie L0 ist, wird die Einspritzung von Kraftstoff in einer Art des Sprühnebels SP1 durchgeführt, wie dies in der 5A gezeigt ist. Wenn sich die Aktivierungsimpulsfortführung so verlängert, dass sie die Grenzlinie L0 überschreitet, wird die Einspritzung von Kraftstoff in einer Art des Sprühnebels SP2 durchgeführt, wie dies in der 5C gezeigt ist. Zusätzlich dazu wird eine Grenzzeitdauer, die durch die Grenzlinie L0 angezeigt wird, das heißt die Aktivierungsimpulsfortführung, bei der die Sprühnebelformen ineinander übergehen, für den größeren Einspritzdruck kürzer.
Außerdem sind die 7A, 7B Zeitablaufdiagramme, die jeweils einen Aspekt der Kraftstoffeinspritzmuster und insbesondere den Übergang eines Einspritzverhältnisses in der Nähe eines TDC (eines oberen Totpunkts) zeigen. Zusätzlich dazu ist solch ein Kraftstoffeinspritzmuster nicht fixiert, sondern das optimale Muster wird gewöhnlicher Weise auf der Basis eines Maschinenlaufzustands (zum Beispiel einem benötigten Drehmomentwert oder einer Maschinendrehzahl) in jedem Fall unter Bezugnahme auf eine Zuordnung oder desgleichen sequentiell eingestellt.
Wie dies in jeder der 7A, 7B gezeigt ist, werden in dem veranschaulichten Beispiel mehrere Kraftstoffeinspritzungen (Mehrstufeneinspritzungen) für eine einzige Verbrennung durchgeführt. Genauer gesagt wird zuerst eine geringe Menge von Kraftstoff als eine Piloteinspritzung (L11, L21) eingespritzt. Dementsprechend wird das Vermischen von Kraftstoff und Luft unmittelbar vor der Zündung unterstützt und die Verzögerung eines Zündzeitpunkts wird verkürzt, um dadurch die Erzeugung von NOx zu begrenzen und um Verbrennungslärm und Vibrationen zu verkleinern. Nach der Piloteinspritzung (zum Beispiel unmittelbar an dem TDC) wird eine Kraftstoffeinspritzung, deren Einspritzmenge größer als bei der Piloteinspritzung ist, das heißt eine Haupteinspritzung zur Erzeugung eines Abgabedrehmoments (L12, L22) durchgeführt. Zudem wird eine Nacheinspritzung (L13, L23), deren Einspritzmenge geringer als bei der Haupteinspritzung und größer als bei der Voreinspritzung ist, zu einem Zeitpunkt, der um eine vorbestimmte Zeitdauer später als die Haupteinspritzung liegt, nach einem gewissen Zeitabstand durchgeführt, wodurch die Verbrennung durch die Haupteinspritzung fortgeführt wird. Folglich wird unverbrannter Kraftstoff (im Wesentlichen HC) zu dem Oxidationskatalysator eines DPF (eines Dieselpartikelfilters) hinzugefügt, der in einem Abgassystem angeordnet ist, um dadurch die angesammelten PM des DPF durch die sich ergebende Reaktionswärme (die Wärme, die durch eine Oxidationsreaktion erzeugt wird) zu verbrennen und letztlich den DPF zu regenerieren.
Genauer gesagt wird in dem Fall des Einspritzmusters, das in der 7A gezeigt ist, das Einspritzventil zuerst von einem Zeitpunkt t11 bis zu einem Zeitpunkt t12 mit Energie beaufschlagt, um die Voreinspritzung durchzuführen. Die Nadel 12 wird während der Energiebeaufschlagung angehoben. Währenddessen erhöht sich das Einspritzverhältnis gemäß dem Betrag der Anhebung der Nadel 12. Das heißt, während der Energiebeaufschlagung erhöht sich das Einspritzverhältnis proportional zu der Energiebeaufschlagungszeitdauer (der Aktivierungsimpulsfortführung). Danach sinkt, wenn die Energiebeaufschlagung zu dem Zeitpunkt t12 gestoppt wird, die Nadel 12 allmählich ab und auch das Einspritzverhältnis verkleinert sich allmählich gleichförmig zu dem Anhebebetrag der Nadel 12. Bei dieser Einspritzzeitdauer überschreitet sogar das maximale Einspritzverhältnis nicht ein Grenzeinspritzverhältnis entsprechend der Grenzlinie L0 (6) (ein Einspritzverhältnis, das durch eine Grenzlinie L10 in der 7A angedeutet ist), das heißt das Einspritzverhältnis, bei dem die Sprühnebelformen ineinander übergehen. Mit dieser Einspritzung wird Kraftstoff dementsprechend immer in einer Art des Sprühnebels SP1 eingespritzt, der in der 5A gezeigt ist.
Anschließend wird, um die Haupteinspritzung durchzuführen, das Einspritzventil von einem Zeitpunkt t13 bis zu einem Zeitpunkt t15 mit Energie beaufschlagt. In diesem Fall erhöht sich auch das Einspritzverhältnis gemäß dem Anhebebetrag der Nadel 12 und es beginnt sich gleichzeitig mit dem Stopp der Energiebeaufschlagung zu verkleinern. In diesem Fall überschreitet allerdings bei einem Zeitpunkt t14 vor dem Zeitpunkt t15 das Einspritzverhältnis den Wert der Grenzlinie L10 und die Sprühnebelformen gehen von dem Sprühnebel SP1 in der 5A in den Sprühnebel S22 in der 5C über. Dementsprechend wird die Haupteinspritzung mit dem Sprühnebel des schmalen Sprühwinkels und der großen Sprühlänge durchgeführt.
Nach der Haupteinspritzung wird das Einspritzventil von einem Zeitpunkt t16 bis zu einem Zeitpunkt t17 mit Energie beaufschlagt, um dadurch die Nacheinspritzung durchzuführen.
Andererseits ist das Einspritzmuster, das in der 7B gezeigt ist, im Grunde dasselbe wie in dem Fall der 7A. Das heißt, die Zeitpunkte t21, t22, t27, t28 entsprechen jeweils den Zeitpunkten t11, t12, t16, 17. In diesem Fall wird das Einspritzverhältnis allerdings bei der Haupteinspritzung gesättigt, wie dies in der 7B gezeigt ist. Genauer gesagt wird das Einspritzventil von einem Zeitpunkt t23 bis zu einem Zeitpunkt t26 mit Energie beaufschlagt und das Einspritzverhältnis erhöht sich gemäß dem Anhebebetrag der Nadel 12 während der Energiebeaufschlagung. Bei einem Zeitpunkt t24 überschreitet das Einspritzverhältnis den Wert einer Grenzlinie L20 (ein Grenzeinspritzverhältnis) und die Sprühnebelformen gehen ineinander über. Danach ist das Einspritzverhältnis zu einem Zeitpunkt t25 gesättigt. Dies ist der Fall, da eine Einspritzverhältnisbegrenzung (eine obere Grenze des Einspritzverhältnisses) auf der Basis von zum Beispiel dem Erreichen des maximalen Anhebebetrags (der Anhebebetrag der Nadel 12 wird durch den Stopper 24 in der 1 geregelt) und der Form der Düsenlöcher 11b (zum Beispiel der Querschnittsfläche) eingestellt.
Auf diese Weise werden in beiden Fällen der 7A, 7B die Piloteinspritzung und die Nacheinspritzung (untergeordnete Einspritzungen) mit den Sprühnebeln ( 5A) des weiten Sprühwinkels und der geringen Sprühlänge durchgeführt und die Haupteinspritzung wird mit dem Sprühnebel (5C) des schmalen Sprühwinkels und der großen Sprühlänge durchgeführt.
Hier dienen die untergeordneten Einspritzungen, die vor und nach der Haupteinspritzung durchgeführt werden, nur als ergänzende Einspritzungen zu der Haupteinspritzung und somit werden geringere Mengen von Kraftstoff als bei der Haupteinspritzung eingespritzt, um der Ursprung der Verbrennung durch die Haupteinspritzung zu werden und die Verbrennung fortzuführen. Zusätzlich dazu werden gewöhnlicher Weise solche untergeordneten Einspritzungen vorzugsweise an einem Teil durchgeführt, der nahe einer Zündposition innerhalb der Verbrennungskammer ist. Andererseits kann gewöhnlicher Weise die Haupteinspritzung zur Erzeugung des Abgabedrehmoments vorzugsweise so durchgeführt werden, dass eine entfernte Position bei einer hohen Kraftstoffdichte erreicht wird. In dieser Hinsicht wird durch das Verwenden des Kraftstoffeinspritzmusters, das in der 7A oder 7B gezeigt ist, Kraftstoff in dem Fall jeder untergeordneten Einspritzung mit dem in der 5A gezeigten Sprühnebel (dem Sprühnebel mit weitem Sprühwinkel und geringer Sprühlänge) eingespritzt, wodurch der bedeutende Sprühnebel konzentriert in der Umgebung der Zündposition ausgebildet werden kann. In dem Fall der Haupteinspritzung wird der Kraftstoff zudem mit dem in der 5C gezeigten Sprühnebel (dem Sprühnebel mit schmalem Sprühwinkel und langer Sprühlänge) eingespritzt, wodurch der Sprühnebel ausgebildet werden kann, der die entfernte Position bei der hohen Kraftstoffdichte erreicht. Auf diese Weise werden gemäß dem Kraftstoffeinspritzgerät dieses Ausführungsbeispiels vorteilhafte Verbrennungscharakteristiken als die Verbrennungscharakteristiken des Dieselverbrennungsmotors zur Verwendung in zum Beispiel einem Fahrzeug erzielt.
Gemäß diesem Ausführungsbeispiel, das vorstehend detailliert beschrieben ist, werden hervorragende Vorteile erzielt, die im Folgenden genannt sind.

(1) Als das Kraftstoffeinspritzgerät, bei dem Kraftstoff, der zu dem Düsenabschnitt 10 (dem Einspritzabschnitt) geleitet wird, durch die Düsenlöcher 11b eingespritzt wird, ist jedes Düsenloch 11b so ausgebildet, dass es einen Düsenlochauslassbereich X2-X3 hat (eine verjüngte Bohrung T), deren Querschnittsfläche kontinuierlich von dem Düsenlochauslassende X2 zu dem Düsenlocheinlass kleiner wird (3A, 3B). Somit kann durch das variable Steuern der Höhe der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der durch das Düsenloch strömt, die Sprühnebelform leicht gesteuert werden.
(2) Das Düsenloch 11b ist so ausgebildet, dass es eine Form hat, bei der im Hinblick darauf, wo sich von dem Düsenlocheinlass (dem Düsenlocheinlassende X1) zu dem Düsenlochauslass (dem Düsenlochauslassende X2) der Kraftstoff, der durch das Loch von dem Düsenlocheinlass zu dem Düsenlochauslass strömt, von einer Lochwandfläche ablöst, eine Ablöseposition der Lochwandfläche abhängig von der Höhe der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs variabel gemacht wird (3A bis 5D). Somit kann durch das variable Steuern der Höhe der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der durch das Düsenloch strömt, die Sprühform des Kraftstoffs leicht gesteuert werden.
(3) Das Düsenloch 11b ist so ausgebildet, dass es eine Form hat, bei der unter Berücksichtigung dessen, ob sich der Kraftstoff, der durch das Düsenloch von dem Düsenlocheinlass (dem Düsenlocheinlassende X1) zu dem Düsenlochauslass (dem Düsenlochauslassende X2) strömt, von der Lochwandfläche ablöst, an dem Düsenlochauslassende X2 oder an einer stromaufwärtigen Seite des Düsenlochauslassendes X2 (an dem Übergangspunkt X3) jede dieser Ablösepositionen abhängig von der Höhe der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs ausgewählt werden kann (3A bis 5D). Somit kann durch das variable Steuern der Höhe der Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff, der durch das Düsenloch strömt, die Sprühnebelform des Kraftstoffs leicht gesteuert werden.
(4) Das Düsenloch 11b ist so ausgebildet, dass es einen Punkt (den Übergangspunkt X3), der ein anderer Punkt als das Düsenlocheinlassende und das Düsenlochauslassende ist, als einen Ablösepunkt hat, an dem sich Kraftstoff, der durch das Loch strömt, leicht von der Lochwandfläche ablöst, indem sich seine Strömungsgeschwindigkeit erhöht (3A bis 5D). Aufgrund des Vorsehens solch eines Ablösepunkts (des Übergangspunkts X3) wird die Auswahl der Sprühnebelformen des Kraftstoffs verbreitert und schlussendlich kann die Sprühnebelform mit einem höheren Maß an Flexibilität variabel gemacht werden.
(5) Der Übergangspunkt X3 als der Ablösepunkt ist durch starkes Verändern eines Veränderungsverhältnisses der Querschnittsfläche des Düsenlochs 11b ausgebildet. Somit kann der Ablösepunkt leicht ausgebildet werden.
(6) Die lineare gerade Bohrung P (der gerade Düsenlochabschnitt), die eine konstante Querschnittsfläche in ihrer axialen Richtung hat, ist als eine Einrichtung zur Intensivierung der Richtwirkung des Kraftstoffs in seiner Strömungsrichtung (Richtwirkungs-Verbesserungseinrichtung) an einem Teil (X1-X3) des Düsenlochs 11b an einer stromaufwärtigen Seite des Bereichs X2-X3 (des Düsenlochauslassbereichs) vorgesehen (3A, 3B). Die Leichtigkeit der Ablösung von Kraftstoff wird auch durch die Strömungsrichtung des Kraftstoffs beeinflusst. Genauer gesagt kann, wenn die Richtwirkung des Kraftstoffs, der in dem Düsenlochauslassbereich strömt, niedrig ist (der Kraftstoff strömt in streuenden Richtungen), die Art der Ablösung ungleichförmig werden und die unregelmäßigen Veränderungen der Sprühnebelform und die Verschlechterung der Steuerbarkeit können eintreten. In dieser Hinsicht wird, wenn die Richtwirkungs-Verbesserungseinrichtung an der für den Kraftstoff stromaufwärtigen Seite des Düsenlochauslassbereichs vorgesehen ist (zum Beispiel vor dem Düsenloch an der mittleren Position des Düsenlochs), Kraftstoff entsprechend einer hohen Richtwirkung ordentlicher und regulärer abgelöst werden und letztendlich kann ein Kraftstoffeinspritzgerät mit exzellenten Sprüheigenschaften und hoher Steuerfähigkeit erzeugt werden. Somit kann das Kraftstoffeinspritzgerät mit exzellenter Sprüheigenschaft und hoher Steuerfähigkeit realisiert werden.
(7) Zudem wird die gerade Bohrung P als ein Teil des Düsenlochs 11b als eine Einrichtung zur Intensivierung der Richtwirkung (Richtwirkungs-Verbesserungseinrichtung) verwendet, wodurch die Richtwirkung des Kraftstoffs in seiner Strömungsrichtung leicht blos durch die Form des Düsenlochs 11b intensiviert werden kann.
(8) Der Bereich X2-X3 (der Düsenlochauslassbereich) ist aus einem zylindrischen Loch (einer verjüngten Bohrung T) ausgebildet, deren Durchmesser konzentrisch von der Düsenlochauslassseite zu dem Düsenlocheinlass verkleinert ist (3A, 3B). Somit ist die Herstellung des Geräts (insbesondere die Bearbeitung des Düsenlochs) vereinfacht und die Sprühnebelform von guter Qualität wird leicht erzielt.
(9) Zudem ist im Hinblick auf die Form des gesamten Düsenlochs 11b das Düsenloch 11b in einer dreidimensionalen Form ausgebildet ist, bei der eine Punktsymmetrie mit einer Symmetrieachse, die die Düsenlochachse Y ist (eine Linie, die die Mittelachse des Düsenlochs von dem Einlass zu dem Auslass des Düsenlochs anzeigt) für jeden einzelnen Abschnitt des Düsenlochs 11b von dem Einlass zu seinem Auslass (3A, 3B) gilt, so dass die Herstellung weiter vereinfacht ist und Sprühnebelform von guter Qualität erzielt wird.
(10) Es sind die Düse (der Düsenabschnitt 10) als ein Einspritzabschnitt und die Düsennadel 12 vorgesehen, die in der Düse angeordnet ist und durch die die Querschnittsfläche des Kraftstoffzuleitwegs für das Zuleiten von Kraftstoff zu jedem Düsenloch 11b an dem Sitzabschnitt C, der sich stromaufwärtig des Düsenlochs 11b befindet, variabel gemacht wird. Somit wird die Strömungsgeschwindigkeit der Kraftstoffströmung durch das Düsenloch 11b gemäß der Größe der Querschnittsfläche des Kraftstoffzuleitwegs an einem Sitzabschnitt C variabel gemacht, der durch die Nadel 12 variabel gemacht wird. In einem Fall, in dem „βc" das Vergrößerungsverhältnis der Querschnittsfläche des Wegs von dem Sitzabschnitt C stromabwärts in einem Zustand bezeichnet, in dem die Querschnittsfläche des Sitzabschnitts C durch die Nadel 12 minimiert ist, und in dem „βf" das Vergrößerungsverhältnis der Querschnittsfläche des Wegs von dem Sitzabschnitt C stromabwärts in einem Zustand bezeichnet, in dem die Querschnittsfläche des Sitzabschnitts C durch die Nadel 12 maximiert ist, ist das Vergrößerungsverhältnis „β" des Bereichs X2-X3 (des Düsenlochauslassbereichs) so eingestellt, dass es dem Verhältnis von „βf < β < βc" genügt (4A, 4B). Dementsprechend kann der Ablösepunkt leicht dort ausgebildet werden, wo Kraftstoff sich nicht leicht ablöst, wenn die Querschnittfläche des Kraftstoffzuleitwegs an dem Sitzabschnitt C klein ist (wenn die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der durch das Düsenloch 11b strömt, niedrig ist), und wo sich Kraftstoff dann ablöst, wenn die Querschnittsfläche des Kraftstoffzuleitwegs an dem Sitzabschnitt C groß ist (wie die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der durch das Düsenloch 11b strömt, hoch ist). Durch Ausbilden solch eines Ablösepunkts kann das Vorhandensein oder Nichtvorhandensein der Ablösung von Kraftstoff und letztendlich die Sprühnebelform leicht auf der Basis der Aktivierung der Nadel 12 (der Höhe eines Anhebebetrags) gesteuert werden.
(11) Die Innenwand der Düse an dem Sitzabschnitt C ist in einer verjüngten Form ausgebildet. Die Nadel 12 ist so ausgebildet, dass sie eine Sitzfläche (eine verjüngte schiefe Fläche 12a) hat, die der verjüngten Düseninnenwand (der verjüngten schiefen Fläche 11c) mit dem Kraftstoffzuleitweg dazwischen gegenüberliegt. Durch das variabel Machen des Spalts zwischen der Sitzfläche und der Düseninnenwand durch die Nadel 12 wird die Querschnittsfläche des Kraftstoffzuleitwegs variabel gemacht. Mit dem Kraftstoffeinspritzgerät dieser Art wird die Position (der Anhebebetrag) der Nadel 12 gesteuert, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der durch das Düsenloch 11b strömt, gemäß der Querschnittsfläche eines Sitzabschnitts C variabel gesteuert werden kann.
(12) Dieses Kraftstoffeinspritzgerät ist als ein Kraftstoffeinspritzgerät für einen Dieselverbrennungsmotor ausgebildet, das für das Zuleiten von Kraftstoff zu dem Dieselverbrennungsmotor in einem Hochdruckeinspritzsystem (einem Common-Rail-System) verwendet wird. Derweil ist für einen Benzinverbrennungsmotor eine Technik bekannt, bei der in Blasen umgewandelter Kraftstoff dazu gebracht wird, vor einem Düsenloch zu kollidieren, wodurch der Kraftstoff von einer Lochwandfläche an dem Einlassende des Düsenlochs abgelöst wird und die Verteilung des Einspritzkraftstoffs unterstützt wird. Bei einem Kraftstoffeinspritzgerät, das solch eine Technik einsetzt, enthält ein Sprühnebel, der durch das Düsenloch eingespritzt wird, nicht nur einen flüssigen säulenförmigen Teil sondern auch einen Teil, der durch einen Druck von einem umgebenden Gas in eine Flüssigkeitsfilmform gebracht wird. Wie dies aus der Tatsache verständlich ist, dass solch eine Technik bekannt ist, ist Benzin ein Kraftstoff, der die Eigenschaft hat, sich leicht von der Lochwandfläche abzulösen, und er kann leicht einen flüssigkeitsfilmförmigen Bereich in dem Sprühnebel ausbilden. Zusätzlich dazu agieren diese Eigenschaften des Benzins in dem Fall der Realisierung der Innovation als unvorteilhafte Faktoren, beispielsweise das Ablösen von Kraftstoff an dem Einlassende des Düsenlochs unabhängig von der Querschnittsfläche des Düsenlochs, wie es vorstehend gezeigt ist. Bei dem Benzinverbrennungsmotor wird daher der Zustand des variabel Machens der Sprühnebelform des Kraftstoffs durch die Auswahl des Ablösepunkts schwer und eine Beschränkung hinsichtlich der Gestaltung zum Beispiel eines Geräteaufbaus (zum Beispiel des Düsenaufbaus) wird ernst. In Anbetracht der Eigenschaften von Leichtöl, das der Dieselverbrennungsmotor als Kraftstoff verwendet und das sich nicht relativ leicht ablöst, strömt Leichtöl leicht entlang der Lochwandfläche in dem Einspritzbereich eines geringes Einspritzverhältnisses (einer niedrigen Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit) und schlussendlich kann ein Maß an Flexibilität bei der Gestaltung eines Geräteaufbaus (zum Beispiel des Düsenaufbaus) hoch gehalten werden.
(13) Der Einspritzabschnitt (der Düsenabschnitt 10) ist so angeordnet, dass er Kraftstoff direkt in die Verbrennungskammer der Maschine einspritzt. Ein Programm (eine Einspritzsteuereinrichtung) zur Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff, der durch das Düsenloch 11b strömt, ist installiert, so dass in dem Bereich mit hohem Einspritzverhältnis einer Haupteinspritzung (dem Bereich, in dem das Einspritzverhältnis höher als ein Einspritzverhältnis ist, das durch die Grenzlinie L10 in der 7A oder L20 in der 7B angezeigt wird) Kraftstoff an einer Position (einem Übergangspunkt X3) abgelöst wird, die eine kleinere Querschnittsfläche als an der Ablöseposition (dem Düsenlochauslassende X2) in dem Bereich mit hohem Einspritzverhältnis einer untergeordneten Einspritzung (einer Piloteinspritzung oder einer Nacheinspritzung) hat. Folglich werden vorteilhafte Verbrennungscharakteristiken als die Verbrennungscharakteristiken des Dieselverbrennungsmotors zur Verwendung zum Beispiel in Fahrzeugen erzielt. Zusätzlich dazu kann, obwohl hier das Programm verwendet wird, dieselbe Funktion durch eine fest geschaltete Schaltung oder desgleichen realisiert werden.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf den beschriebenen Inhalt des Ausführungsbeispiels beschränkt, sondern kann so ausgeführt werden, wie es im Folgenden mittels Beispielen dargelegt ist.

• Das Ausführungsbeispiel hat sich mittels eines Beispiels auf den Fall bezogen, in dem die Erfindung für die Solenoideinspritzvorrichtung verwendet wird, aber die Erfindung ist im Wesentlichen in derselben Weise auch auf ein Einspritzventil einer anderen Art wie zum Beispiel eine Piezoeinspritzvorrichtung anwendbar, die durch einen Piezoaktuator aktiviert wird. Zusätzlich dazu kann derselbe Vorteil wie der vorstehend genannte Vorteil (12) oder ein ähnlicher Vorteil bei zumindest dem Kraftstoffeinspritzgerät für einen Dieselverbrennungsmotor erzielt werden.
• Die Verwendung in dem Dieselverbrennungsmotor ist keine unabdingbare Bedingung, sondern die Erfindung ist auch auf ein Kraftstoffeinspritzgerät zur Verwendung in einer anderen Maschine als dem Dieselverbrennungsmotor anwendbar. Die Erfindung ist auch zum Beispiel in einem direkteinspritzenden Benzinverbrennungsmotor vorteilhaft.
• Die Anzahl der Düsenlöcher und die Größe jedes Düsenlochs sind wie gewünscht und die Erfindung ist nicht auf das Kraftstoffeinspritzventil der Mehrlochart beschränkt, sondern ist auch auf ein Kraftstoffeinspritzventil der Einlochart anwendbar.
• Hinsichtlich des Stoppers, der den bewegbaren Bereich der Nadel bestimmt, ist ein Element (zum Beispiel der Stopper 24) zur mechanischen Regelung der Bewegung der Nadel nicht beschränkend, sondern es kann ein Element jeder gewünschten Art verwendet werden. Es ist auch erlaubt, zum Beispiel ein Element anzunehmen, das die Bewegung der Nadel durch einen Druckausgleich regelt. Da allerdings der Stopper kein unabdingbarer Bestandteil ist, kann er weggelassen werden, wenn er nicht speziell benötigt wird.
• Die Form des Düsenlochs 11b als eine Kraftstoffeinspritzdüse ist nicht auf das in den 3A, 3B gezeigte beschränkt. Insofern ein Düsenloch einen Düsenlochauslassbereich hat, dessen Querschnittsfläche kontinuierlich oder stufenweise von dem Düsenlochauslassende zu dem Düsenlocheinlass hin kleiner wird, ist die Anwendung der Erfindung möglich und zumindest die beabsichtigte Aufgabe wird sogar dann bewältigt, wenn die Form in dem Umfang geeignet verändert wird. Im Folgenden sind Beispiele der Düsenlochformen, die von den in der 3A, 3B gezeigten Formen verschieden sind (Abwandlungen der Düsenlochformen), unter Bezugnahme auf die 8A bis 14B beschrieben. Zusätzlich dazu sind die 8A bis 12 und die 14A Schnittansichten, die jeweils der 3A entsprechend, und die 13A, 13B und die 14B sind veranschaulichende Ansichten, die jeweils der 3B entsprechen. Die in den 8A bis 13B exemplarisch dargestellten Formen sind dreidimensionale Formen von hoher Symmetrie, wobei in jeder von diesen, wie bei der in der 3A, 3B gezeigten Form, die Punktsymmetrie, bei der die Symmetrieachse die Düsenlochachse Y ist, für jeden der Abschnitte der Bereiche X1-X2 des gesamten Lochs gilt.

Es ist möglich, die in der 8A gezeigte Form anzunehmen, bei der das Verkleinerungsverhältnis der Querschnittsfläche in dem Düsenlochauslassbereich (zum Beispiel in einem Schritt oder in mehreren Schritten) von der Düsenlochauslassseite zu dem Düsenlocheinlass stufenweise kleiner wird. Auf diese Weise werden in dem in der 8A gezeigten Beispiel eine verjüngte Bohrung T1 (Bereich X3-X4) und eine verjüngte Bohrung T2 (Bereich X4 -X2) von zueinander unterschiedlichen Neigungswinkeln kontinuierlich an der Auslassseite der geraden Bohrung P (Bereich X1-X3) vorgesehen und das Verkleinerungsverhältnis der Querschnittsfläche in dem Düsenlochauslassbereich (Bereich X2-X3 wird stufenweise (an einem Übergangspunkt X4) von dem Düsenlochauslassende X2 zu dem Düsenlocheinlass kleiner (T1 < T2 für den Neigungswinkel). Dementsprechend kann der Ablösepunkt leicht an einer Position (einem Übergangspunkt X4) ausgebildet werden, an der das Verkleinerungsverhältnis der Querschnittsfläche kleiner wird. Auf diese Weise wird durch das Versehen des Düsenlochs mit dem Ablösepunkt zusätzlich zu dem Düsenlocheinlassende und dem Düsenlochauslassende die Auswahl der Sprühnebelform von Kraftstoff ausgeweitet und letztendlich kann die Sprühnebelform in einem größeren Maß an Flexibilität verändert werden. Außerdem ist in dem Fall der Ausbildung, die auf diese Weise die Vielzahl von verjüngten Bohrungen von verschiedenen Neigungswinkeln hat, mindestens ein Neigungswinkel so eingestellt, dass er das Verhältnis von „βf < β < βc" erfüllt, wodurch derselbe Vorteil wie der Vorteil (10) oder ein dazu ähnlicher Vorteil erzielt werden kann.
Es ist möglich, die in der 8B gezeigte Form einzusetzen, bei der das Verkleinerungsverhältnis der Querschnittsfläche in dem Düsenlochauslassbereich von der Düsenlochauslassseite zu dem Düsenlocheinlass kontinuierlich kleiner wird. Die Strömungsgeschwindigkeit muss stark verkleinert werden und die Richtung muss stark verändert werden, damit der Kraftstoff weiter entlang der Lochwandfläche insbesondere an einer Position strömt, an der das Veränderungsverhältnis der Querschnittsfläche (das Vergrößerungsverhältnis der Querschnittsfläche bei einer Betrachtung von der Düsenlocheinlassseite) in dem Düsenloch groß ist. In dem Düsenlochauslassbereich tritt dementsprechend die Ablösung von Kraftstoff von der Lochwandfläche insbesondere an der Position leicht auf, an der das Veränderungsverhältnis (das Vergrößerungsverhältnis) der Querschnittsfläche groß ist. Daher kann mit dem vorstehend genannten Aufbau, bei dem das Verkleinerungsverhältnis von der Düsenlochauslassseite zu dem Düsenlocheinlass kleiner wird, mit anderen Worten bei dem das Vergrößerungsverhältnis von der Düsenlocheinlassseite zu dem Düsenlochauslass größer wird, die Position der Ablösung von der Lochwandfläche und letztlich die Sprühnebelform von Kraftstoff mit einem größeren Maß an Flexibilität basierend auf der Höhe der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der durch das Düsenloch strömt, verändert werden. Im Übrigen wird bei dem Beispiel, das in der 8B gezeigt ist, ein gewölbtes Loch M (Bereich X3-X2), in dem das Verkleinerungsverhältnis der Querschnittsfläche in dem Düsenlochauslassbereich (Bereich X2-X3) kontinuierlich (stufenlos) zu dem Düsenlocheinlass kleiner wird, im Anschluss an die Auslassseite der geraden Bohrung P (Bereich X1-X3) vorgesehen. Folglich kann die Position der Ablösung von der Lochwandfläche und letztlich die Sprühnebelform des Kraftstoffs mit einem größeren Maß an Flexibilität auf der Basis der Höhe der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs, der durch das Düsenloch 11b strömt, verändert werden.
Wie dies in der 8C gezeigt ist, kann das Düsenloch 11b so aufgebaut sein, dass eine Vielzahl von Arten (zum Beispiel zwei Arten) von Sprühnebeln, deren Sprühwinkel identisch sind, korrekt verwendet wird. Im Übrigen ist bei dem Beispiel, das in der 8C gezeigt ist, an der Auslassseite der geraden Bohrung P1 (Bereich X1-X3) die andere gerade Bohrung P2 (Bereich X4-X2) zudem mit einer verjüngten Bohrung T (Bereich X3-X4) versehen, die dazwischengesetzt ist, und die Querschnittsfläche des Bereichs X2-X3 (des Düsenlochauslassbereichs) wird stufenweise von dem Düsenlochauslassende X2 zu dem Düsenlocheinlass kleiner (P1 < P2 für die Querschnittsfläche). Im Übrigen können bei diesem Beispiel die zwei Arten von Sprühnebeln, deren Sprühbreiten bei den Einspritzungen (den Ablösungen) verschieden sind, (in Übereinstimmung mit den Querschnittsflächen an den Übergangspunkten X3, X4) geeignet verwendet werden und die Sprühlänge (die Eindringtiefe) verändert sich in Überseinstimmung mit der Differenz der Sprühbreiten, wodurch ein Vorteil ähnlich dem Vorteil (13) erzielt werden kann.
Es ist möglich, die in der 8D gezeigte Form einzusetzen, bei der der Endabschnitt des Düsenauslassbereichs mit einem Stufenabschnitt S versehen ist, der die Querschnittsfläche des Düsenlochs 11b in einer Richtung zu der Außenseite des Lochs vergrößert, wobei die Richtung rechtwinklig zu der Düsenlochachse X des Düsenlochs 11b ist. Im Übrigen sind bei dem in der 8D gezeigten Beispiel an der Auslassseite eine verjüngte Bohrung T1 (Bereich X1-X3) und eine weitere verjüngte Bohrung T2 (Bereich X4-X2) vorgesehen, wobei die gerade Bohrung P (Bereich X3-X4) dazwischen angeordnet ist, und der Stufenabschnitt S ist an dem Übergangspunkt X4 entsprechend dem Endabschnitt des Düsenlochauslassbereichs (Bereich X2-X4) vorgesehen. Das heißt, bei diesem Beispiel agiert die gerade Bohrung P, die auf halbem Weg des Düsenlochs 11b vorgesehen ist, so, dass es die Richtwirkung intensiviert, und der Bereich X2-X4, der sich an der bezüglich des Kraftstoffs stromabwärtigen Seite (der Düsenlochauslassseite) der geraden Bohrung P befindet, entspricht dem Düsenlochauslassbereich. Gemäß solch einem Stufenabschnitt S kann ein Ablösepunkt, an dem sich der Kraftstoff, der durch das Düsenloch 11b strömt, zuverlässiger von der Lochwandfläche ablöst, ausgebildet werden.
Wie dies in den 9A, 9B gezeigt ist, können sogar dann, wenn die Düsenlocheinlassseite des Düsenlochs 11b nach Belieben bearbeitet ist, dieselben Vorteile wie die vorstehend beschriebenen Vorteile oder zu diesen ähnliche Vorteile erzielt werden, solange der Düsenlochauslassbereich an der Düsenlochauslassseite ausgebildet ist. Im Übrigen sind bei dem in der 9A gezeigten Beispiel eine in umgekehrter Richtung verjüngte Bohrung RT (Bereich X1-X3), die den Durchmesser des Lochs zu dem Auslass hin verkleinert, in umgekehrter Richtung zu einer verjüngten Bohrung T an der Düsenlocheinlassseite ausgebildet, und die gerade Bohrung P (Bereich X3-X4) und die verjüngte Bohrung T (Bereich X4-X2) sind aufeinanderfolgend im Anschluss an der Auslassseite der umgekehrten verjüngten Bohrung RT vorgesehen. Außerdem ist bei dem in der 9 gezeigten Beispiel eine gerade Bohrung P1 an der Düsenlocheinlassseite ausgebildet, und eine gerade Bohrung P2 (Bereich X3-X4) und die verjüngte Bohrung T (Bereich X4-X2) sind aufeinanderfolgend an der Auslassseite der geraden Bohrung P1 mit einem umgekehrten Stufenabschnitt RS ausgebildet, der den Durchmesser des Lochs in einer Richtung zu der Innenseite des Lochs in umgekehrter Richtung zu dem Stufenabschnitt S verkleinert, der dazwischengesetzt ist. Bei jedem Beispiel entspricht der Bereich X2-X3 dem Düsenlochauslassbereich.
Im Gegensatz zu der geraden Bohrung P, die eine konstante Querschnittsfläche in der axialen Richtung des Düsenlochs 11b hat, kann ein Loch, das eine im Wesentlichen konstante Querschnittsfläche in der axialen Richtung hat (ein Bereich, dessen Querschnittsfläche in der axialen Richtung annähernd konstant ist), wie dies in den 10A bis 10C gezeigt ist, anstelle der geraden Bohrung P eine Richtwirkung intensivieren. In diesem Fall kann dementsprechend ein Vorteil ähnlich den Vorteilen (6) oder (7) erzielt werden. Im Übrigen ist bei dem Beispiel, das in der 10A gezeigt ist, im Anschluss an die Auslassseite einer verjüngten Bohrung T1 (Bereich X1-X3) eines geringen Neigungswinkels eine verjüngte Bohrung T2 vorgesehen (Bereich X3-X2), deren Verjüngungswinkel größer als bei der verjüngten Bohrung T1 ist. Außerdem ist bei dem Beispiel, das in der 10B gezeigt ist, das Düsenloch 10b durch ein gewölbtes Loch M (Bereich X1-X2) ausgebildet, dessen Veränderungsverhältnis (das Verkleinerungsverhältnis der Querschnittsfläche) in der Nähe des Düsenlocheinlassendes X1 klein ist. Übrigens entspricht in jedem der Fälle der 10A, 10B der Bereich X2-X1 dem Düsenlochauslassbereich. Außerdem sind bei dem Beispiel, das in der 10C gezeigt ist, im Anschluss an die Auslassseite eines in umgekehrter Richtung gekrümmten Lochs RM (Bereich X1-X3), das das Verkleinerungsverhältnis der Querschnittsfläche zu dem Auslass hin kontinuierlich kleiner macht, in umgekehrter Richtung zu dem gekrümmten Loch M eine verjüngte Bohrung T1 (Bereich X3-X4) und eine verjüngte Bohrung T2 (Bereich X4 -X2) mit untereinander verschiedenen Neigungswinkeln vorgesehen (T1 < T2 für den Neigungswinkel). Außerdem entspricht in diesem Fall der Bereich X2-X3 dem Düsenlochauslassbereich. Allerdings kann, um eine Richtwirkung in einer beabsichtigten Richtung zuverlässig zu intensivieren, die Richtwirkung des Kraftstoffs vorzugsweise unter Verwendung der geraden Bohrung P verbessert werden, die die Querschnittsfläche in der axialen Richtung des Düsenlochs 11B wie bei der in den 3A, 3B gezeigten Form konstant macht.
Es ist keine unabdingbare Ausbildung, dass solch eine Einrichtung zur Intensivierung der Richtwirkung an der auf den Kraftstoff bezogenen stromaufwärtige Seite des Düsenlochauslassbereichs vorgesehen ist. Abhängig von zum Beispiel dem Aufbau des Einspritzventils kann das Düsenloch 11b ohne das Ausbilden solch einer Einrichtung geformt sein, wie dies in jeder der 11A bis 11C gezeigt ist. Im Übrigen ist bei dem Beispiel, das in der 11A gezeigt ist, das Düsenloch 11b durch eine verjüngte Bohrung T (Bereich X1-X2) ausgebildet. Bei dem in der 11B gezeigten Beispiel ist die gerade Bohrung P (Bereich X3-X2) im Anschluss an die Auslassseite der verjüngten Bohrung T (Bereich X1-X3) vorgesehen. Übrigens entspricht bei jedem der Fälle der 11A, 11B der Bereich X2-X1 dem Düsenlochauslassbereich. Außerdem sind bei dem in der 11C gezeigten Beispiel eine Vielzahl von verjüngten Bohrungen von unterschiedlichen Neigungswinkeln; eine verjüngte Bohrung T1 (Bereich X1-X3), eine verjüngte Bohrung T2 (Bereich X3-X4) und eine verjüngte Bohrung T3 (Bereich X4-X2) aufeinanderfolgend von der Düsenlocheinlassseite her vorgesehen und das Verkleinerungsverhältnis der Querschnittsfläche des Düsenlochauslassbereichs (Bereich X2-X3) wird stufenweise (bei einem Übergangspunkt X4) von dem Düsenlochauslassende X2 zu dem Düsenlocheinlass hin kleiner (T1 > T2 < T3 für den Neigungswinkel).
Außerdem kann ein Element zur Intensivierung einer Richtwirkung separat von dem Düsenloch 11b vorgesehen sein, ohne in dem Düsenloch 11b selbst vorgesehen zu sein. Wie dies in der 12 mit Hilfe eines Beispiels gezeigt ist, wird ein Richtwirkungs-Verbesserungselement 11d (zum Beispiel ein Rohr oder eine Platte), das eine Kraftstoffströmung in das Düsenloch 11b leitet, während die Richtwirkung in einer vorbestimmten Richtung intensiviert wird (zum Beispiel in einer Richtung rechtwinklig zu der Einlasswandfläche des Düsenlochs 11b), eingesetzt und es wird vor dem Düsenloch 11b (an einer auf den Kraftstoff bezogenen stromaufwärtigen Seite von 11b) vorgesehen. Folglich wird ein Vorteil ähnlich dem Vorteil (6) erzielt. Zusätzlich dazu ist ein solcher Aufbau insbesondere dann effektiv, wenn er für das Düsenloch 11b angenommen wird, das den Aufbau mit der geraden Bohrung P hat (zum Beispiel der Aufbau der 11A), wie bei dem in der 12 gezeigten Beispiel.
Obwohl die säulenförmigen Löcher bis hierhin vorgeschlagen wurden, sind sie nicht beschränkend, sondern das Düsenloch 11b kann, wie dies in den 13A, 13B gezeigt ist, als ein Loch in einer polygonalen Pfeilerform oder als ein Loch in einer Form ausgebildet sein, bei der ein säulenförmiger Teil und ein polygonaler pfeilerförmiger Teil kombiniert sind. Im Übrigen zeigt die 13A ein Beispiel, das ein quadratisches pfeilförmiges Loch verwendet und die 13B zeigt ein Beispiel, das ein Loch in einer Form verwendet, das einen säulenförmigen Teil (Bereich X1-X3) und einen hexagonalen pfeilerförmigen Teil (Bereich X3-X2) in Kombination verwendet.
Es ist auch möglich, eine Form einzusetzen, die in Bezug auf die Düsenlochachse Y asymmetrisch ist, wie es in den 14A, 14B gezeigt ist. Bei dem in den 14A, 14B gezeigten Beispiel ist im Anschluss an die Auslassseite der geraden Bohrung P (Bereich X1-X3) eine einseitige verjüngte Bohrung AS (Bereich X3-X2) vorgesehen, bei der eine Seite linear ist und bei der nur eine Seitenwand an der anderen Seite verjüngt und asymmetrisch ausgearbeitet ist. Auch in diesem Fall ist ein Ablösepunkt an dem Übergangspunkt X3 zwischen der geraden Bohrung und der einseitigen Bohrung AS ausgebildet. Alternativ dazu kann ein beliebiges Loch aus einem langen säulenförmigen Loch, einem elliptischen zylinderförmigen Loch etc. angenommen werden.
Außerdem kann jede gewünschte Form eingesetzt werden, indem die verjüngte Bohrung T, das gewölbte Loch M, die gerade Bohrung P, der Stufenabschnitt S, das in umgekehrter Richtung gekrümmte Loch RM, der umgekehrte Stufenabschnitt RS etc. geeignet kombiniert werden. Kurz gesagt kann das Loch den Düsenlochauslassbereich haben, dessen Querschnittsfläche von dem Düsenlochauslassende zu dem Düsenlocheinlass hin kontinuierlich oder stufenweise kleiner wird.

• Darüber hinaus kann, wenn die Bearbeitungstechnologie und die Gestaltungstechnologie in Zukunft in dem Ausmaß verbessert werden, dass ein Düsenloch mit einer komplizierten Form präzise ausgebildet werden kann, ein Düsenloch in einer Form, die mindestens eine der folgenden zwei Bedingungen erfüllt, unabhängig von dem Vorhandensein oder nicht Vorhandensein des Düsenlochauslassbereichs frei gestaltet werden: „eine Form, bei der im Hinblick darauf, wo sich von dem Düsenlocheinlass bis zu dem Düsenlochauslass, der Kraftstoff, der durch ein Düsenloch von dem Einlass des Düsenlochs bis zu seinem Auslass strömt, von einer Lochwandfläche ablöst, die Position der Ablösung von der Lochwandfläche gemäß der Höhe der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs variabel gemacht wird"; und „eine Form, bei der der im Hinblick darauf, ob sich der Kraftstoff, der durch ein Düsenloch von dem Einlass des Düsenlochs zu seinem Auslass strömt, von einer Lochwandfläche an dem Auslassende des Düsenlochs oder an einer stromaufwärtigen Seite des Düsenlochauslassendes ablöst, jede der Positionen der Ablösung dazu in der Lage ist, gemäß der Höhe der Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs ausgewählt zu werden".

In diesem Sinn ist sogar die Ausbildung des Düsenlochauslassbereichs keine unabdingbare Bedingung für die vorliegende Erfindung und die Erfindung ist auch auf einen Aufbau anwendbar, bei dem der Düsenlochauslassbereich nicht ausgebildet ist.
Zusätzliche Vorteile und Abwandlungen sind dem Fachmann klar. Die Erfindung ist in ihrem breitesten Umfang daher nicht auf die besonderen Details, die repräsentativen Geräte und die veranschaulichenden Beispiele beschränkt, die hier gezeigt und beschrieben sind.
Das Kraftstoffeinspritzgerät hat den Düsenabschnitt (10), in den Kraftstoff strömt. Der Düsenabschnitt (10) hat mindestens ein Düsenloch (11b). Kraftstoff wird durch das mindestens eine Düsenloch (11b) eingespritzt. Jedes des mindestens einen Düsenlochs (11b) hat einen Düsenlochauslassbereich. Die Querschnittsfläche des Düsenlochauslassbereichs verkleinert sich entweder kontinuierlich oder stufenweise in der Richtung entgegen gesetzt zu der Kraftstoffströmungsrichtung.

Claims

Kraftstoffeinspritzgerät mit einem Düsenabschnitt (10), in den Kraftstoff strömt, wobei: der Düsenabschnitt (10) mindestens ein Düsenloch (11b) hat; Kraftstoff durch das mindestens eine Düsenloch (11b) eingespritzt wird; jedes des mindestens einen Düsenlochs (11b) einen Düsenlochauslassbereich hat; und eine Querschnittsfläche des Düsenlochauslassbereichs sich entweder kontinuierlich oder stufenweise in einer Richtung entgegen gesetzt zu einer Kraftstoffströmungsrichtung verkleinert.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 1, wobei sich ein Verkleinerungsverhältnis der Querschnittsfläche des Düsenlochauslassbereichs kontinuierlich in der Richtung entgegen gesetzt zu der Kraftstoffströmungsrichtung verkleinert.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 1, wobei sich ein Verkleinerungsverhältnis der Querschnittsfläche des Düsenlochauslassbereichs stufenweise in der Richtung entgegen gesetzt zu der Kraftstoffströmungsrichtung verkleinert.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Düsenlochauslassbereich eine Stufenfläche (S, RS) hat, die sich in einer Richtung rechtwinklig zu einer Düsenlochachse (Y) eines Entsprechenden des mindestens einen Düsenlochs (11b) erstreckt, so dass sich die Querschnittsfläche des Düsenlochauslassbereichs an der Stufenfläche (S, RS) von der Düsenlochachse (Y) radial nach außen vergrößert.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, das zudem eine Richtwirkungs-Verbesserungseinrichtung zur Verbesserung einer Richtwirkung in der Kraftstoffströmungsrichtung an einer stromaufwärtigen Seite des Düsenlochauslassbereichs in der Kraftstoffströmungsrichtung hat.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 5, wobei: die Richtwirkungs-Verbesserungseinrichtung einen linearen Düsenlochabschnitt hat, der linear ist und als ein Teil des Entsprechenden des mindestens einen Düsenlochs (11b) dient; und der lineare Düsenlochlabschnitt eine Querschnittsfläche hat, die entlang der Düsenlochachse (Y) im Allgemeinen konstant ist.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Düsenlochauslassbereich ein säulenförmiges Loch hat, wobei ein Durchmesser von dessen Querschnittsfläche in der Richtung entgegen gesetzt zu der Kraftstoffströmungsrichtung konzentrisch verkleinert ist.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei ein jedes des mindestens einen Düsenlochs (11b) eine dreidimensionale Form hat, wobei jeder Querschnitt von diesem zwischen einem Einlass und einem Auslass eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) in Bezug auf die Düsenlochachse (Y) symmetrisch ist.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, das zudem Folgendes hat: eine Düse (11), die in dem Düsenabschnitt (10) enthalten ist, wobei die Düse (11) das mindestens eine Düsenloch (11b) hat; und eine Düsennadel (12), die im Inneren der Düse (11) angeordnet ist, um dadurch einen Kraftstoffzufuhrweg, durch den Kraftstoff in ein jedes des mindestens einen Düsenlochs (11b) strömt, zwischen der Düsennadel (12) und einer Innenwandfläche (11c) der Düse (11) zu definieren, und die eine Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs an einem Sitzabschnitt (C) verändert, der sich an einer in der Kraftstoffströmungsrichtung stromaufwärtigen Seite eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) befindet, um eine Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff, der durch ein jedes des mindestens einen Düsenlochs (11b) strömt, gemäß der Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs an dem Sitzabschnitt (C) zu ändern, wobei: der Düsenlochauslassbereich mindestens ein verjüngtes Loch hat; jedes des mindestens einen verjüngten Lochs ein entsprechendes Vergrößerungsverhältnis (β) hat, mit dem sich eine Querschnittsfläche eines jeden des mindestens einen verjüngten Lochs in der Kraftstoffströmungsrichtung vergrößert; und mindestens eines der entsprechenden Vergrößerungsverhältnisse (β) größer als βf und kleiner als βc ist, bei gegebenem: βc, das ein Vergrößerungsverhältnis der Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs in einer Richtung von dem Sitzabschnitt (C) zu einer stromabwärtigen Seite des Kraftstoffzufuhrwegs in der Kraftstoffströmungsrichtung in einem Zustand ist, in dem die Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs an dem Sitzabschnitt (C) durch die Düsennadel (12) minimiert ist; und βf, das ein Vergrößerungsverhältnis der Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs in der Richtung von dem Sitzabschnitt (C) zu der stromabwärtigen Seite des Kraftstoffzufuhrwegs in der Kraftstoffströmungsrichtung in einem Zustand ist, in dem die Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs an dem Sitzabschnitt (C) durch die Düsennadel (12) maximiert ist.
Kraftstoffeinspritzgerät mit einem Düsenabschnitt (10), in den Kraftstoff strömt, wobei: der Düsenabschnitt (10) mindestens ein Düsenloch (11b) hat; Kraftstoff durch das mindestens eine Düsenloch (11b) eingespritzt wird; jedes des mindestens einen Düsenlochs (11b) so aufgebaut ist, dass eine Ablöseposition, die sich zwischen einem Einlass- und einem Auslassendabschnitt eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) befindet, gemäß einer Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff variabel ist; und an der Ablöseposition sich Kraftstoff von einer Wandfläche eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) ablöst, während dieser von dem Einlassendabschnitt zu dem Auslassendabschnitt eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) strömt.
Kraftstoffeinspritzgerät mit einem Düsenabschnitt (10), in den Kraftstoff strömt, wobei: der Düsenabschnitt (10) mindestens ein Düsenloch (11b) hat; Kraftstoff durch das mindestens eine Düsenloch (11b) eingespritzt wird; jedes des mindestens einen Düsenlochs (11b) so aufgebaut ist, dass eine Ablöseposition, die sich zwischen einem Einlass- und einem Auslassendabschnitt eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) befindet, gemäß einer Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff aus Folgendem auswählbar ist: dem Auslassendabschnitt eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b); und anderen Positionen als dem Auslassendabschnitt zwischen dem Einlass- und dem Auslassendabschnitt eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b); und wobei sich an der Ablöseposition Kraftstoff von einer Wandfläche eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) ablöst, während dieser von dem Einlassendabschnitt zu dem Auslassendabschnitt eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) strömt.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei: jedes des mindestens einen Düsenlochs (11b) eine Vielzahl von Ablösepunkten hat; an jedem der Vielzahl von Ablösepunkten sich Kraftstoff, der von dem Einlassendabschnitt zu dem Auslassendabschnitt eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) strömt, leichter von der Wandfläche eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) ablöst, wenn sich die Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff erhöht; und die Vielzahl von Ablösepunkten den Einlassendabschnitt und den Auslassendabschnitt eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) und mindestens eine Position aufweisen, die sich zwischen dem Einlass- und dem Auslassendabschnitt eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) befindet.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 12, wobei die Vielzahl von Ablösepunkten durch starkes Verändern des Veränderungsverhältnisses einer Querschnittsfläche eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) ausgebildet ist.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8 und der Ansprüche 10 bis 13, das zudem Folgendes hat: eine Düse (11), die in dem Düsenabschnitt (10) enthalten ist, wobei die Düse (11) das mindestens eine Düsenloch (11b) hat; und eine Düsennadel (12), die im Inneren der Düse (11) angeordnet ist, um dadurch einen Kraftstoffzufuhrweg, durch den Kraftstoff in ein jedes des mindestens einen Düsenlochs (11b) strömt, zwischen der Düsennadel (12) und einer Innenwandfläche (11c) der Düse (11) zu definieren, und die eine Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs an einem Sitzabschnitt (C) verändert, der sich an einer in der Kraftstoffströmungsrichtung stromaufwärtigen Seite eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) befindet, wobei: die Innenwandfläche (11c) an dem Sitzabschnitt (C) in einer verjüngten Form ausgebildet ist; die Düsennadel (12) eine Sitzfläche (12a) hat, die der Innenwandfläche (11c) mit dem Kraftstoffzufuhrweg zwischen ihnen gegenüberliegt; und die Düsennadel (12) die Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs durch Verändern eines Abstands zwischen der Sitzfläche (12a) und der Innenwandfläche (11c) verändert.
Das Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 9, wobei: die Innenwandfläche (11c) an dem Sitzabschnitt (C) in einer verjüngten Form ausgebildet ist; die Düsennadel (12) eine Sitzfläche (12a) hat, die der Innenwandfläche (11c) mit dem Kraftstoffzufuhrweg zwischen diesen gegenüberliegt; und die Düsennadel (12) die Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs durch Verändern eines Abstands zwischen der Sitzfläche (12a) und der Innenwandfläche (11c) verändert.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Kraftstoffeinspritzgerät einem Dieselverbrennungsmotor Kraftstoff zuführt.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, das zudem eine Einspritzsteuereinrichtung zum Steuern der Ablöseposition durch variables Steuern der Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff einstellt, der durch ein jedes des mindestens einen Düsenlochs (11b) strömt.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 17, wobei: der Düsenabschnitt (10) angeordnet ist, um Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer einer Maschine einzuspritzen; der Düsenabschnitt (10) eine Hauptkraftstoffeinspritzung durchführt, um ein Abgabedrehmoment zu erzeugen, und eine untergeordnete Kraftstoffeinspritzung durch Einspritzen einer geringeren Einspritzmenge von Kraftstoff als bei der Hauptkraftstoffeinspritzung vor oder nach dem Durchführen der Hauptkraftstoffeinspritzung durchführt; die Einspritzsteuereinrichtung die Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff so steuert, dass sich zumindest in einem Zustand, in dem ein Einspritzverhältnis der Hauptkraftstoffeinspritzung größer als ein erstes vorbestimmtes Einspritzverhältnis ist, der Kraftstoff an einer Position ablöst, an der die Querschnittsfläche eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) kleiner als die Querschnittsfläche an der Ablöseposition ist, wenn ein Einspritzverhältnis der untergeordneten Kraftstoffeinspritzung höher als ein zweites vorbestimmtes Einspritzverhältnis ist; und ein maximales Einspritzverhältnis der untergeordneten Kraftstoffeinspritzung kleiner als das erste vorbestimmte Einspritzverhältnis ist und größer als das zweite vorbestimmte Einspritzverhältnis ist.
Kraftstoffeinspritzgerät mit: einer Düse (11), in die Kraftstoff strömt, wobei: die Düse (11) mindestens ein Düsenloch (11b) hat; Kraftstoff durch das mindestens eine Düsenloch (11b) eingespritzt wird; ein jedes des mindestens einen Düsenlochs (11b) einen Düsenlochauslassbereich hat; und eine Querschnittsfläche des Düsenlochauslassbereichs sich entweder kontinuierlich oder stufenweise in einer Richtung entgegen gesetzt zu einer Kraftstoffströmungsrichtung verkleinert; und eine Düsennadel (12), die im Inneren der Düse (11) angeordnet ist, um dadurch einen Kraftstoffzufuhrweg, durch den Kraftstoff in ein jedes des mindestens einen Düsenlochs (11b) strömt, zwischen der Düsennadel (12) und einer Innenwandfläche (11c) der Düse (11) zu definieren, und die eine Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs an einem Sitzabschnitt (C) verändert, der sich an einer in der Kraftstoffströmungsrichtung stromaufwärtigen Seite eines jeden des mindestens einen Düsenlochs (11b) befindet, um eine Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff, der durch ein jedes des mindestens einen Düsenlochs (11b) strömt, gemäß der Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs an dem Sitzabschnitt (C) zu verändern.
Kraftstoffeinspritzgerät gemäß Anspruch 19, wobei: der Düsenlochauslassbereich mindestens ein verjüngtes Loch hat; jedes des mindestens einen verjüngten Lochs ein entsprechendes Vergrößerungsverhältnis (β) hat, mit dem sich eine Querschnittsfläche eines jeden des mindestens einen verjüngten Lochs in der Kraftstoffströmungsrichtung vergrößert; und mindestens eines der entsprechenden Vergrößerungsverhältnisse (β) größer als βf und kleiner als βc ist, bei gegebenem: βc, das ein Vergrößerungsverhältnis der Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs in einer Richtung von dem Sitzabschnitt (C) zu einer stromabwärtigen Seite des Kraftstoffzufuhrwegs in der Kraftstoffströmungsrichtung in einem Zustand ist, in dem die Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs an dem Sitzabschnitt (C) durch die Düsennadel (12) minimiert ist; und βf, das ein Vergrößerungsverhältnis der Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs in der Richtung von dem Sitzabschnitt (C) zu der stromabwärtigen Seite des Kraftstoffzufuhrwegs in der Kraftstoffströmungsrichtung in einem Zustand ist, in dem die Querschnittsfläche des Kraftstoffzufuhrwegs an dem Sitzabschnitt (C) durch die Düsennadel (12) maximiert ist.