-
GEBIET DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzdüse,
die eine Einspritzöffnung hat, deren Achse bezüglich
einer Mittelachse einer Nadel schräggestellt ist. Eine
Querschnittsfläche der Einspritzöffnung wird von
deren Einlass zu deren Auslass allmählich größer.
Die Kraftstoffeinspritzdüse der vorliegenden Erfindung
wird bevorzugter Weise auf einen Kraftstoffinjektor einer direkt
einspritzenden Kraftmaschine angewendet.
-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
JP-2001-317431 A (
US-2001-017325 A1 ) zeigt
eine Kraftstoffeinspritzdüse, die einen Kraftstoffstrahl
zerstäubt. Eine Querschnittsfläche der Einspritzöffnung
wird von deren Einlass zu deren Auslass allmählich größer.
-
Der
in die Einspritzöffnung strömende Kraftstoff strömt
entlang eines Innenumfangs der Einspritzöffnung, so dass
der von der Einspritzöffnung eingespritzte Kraftstoff zu
einem Flüssigkeitsfilm wird. Der eingespritzte Kraftstoff
wird nicht zu einer Flüssigkeitssäule.
-
JP-2001-012334 A (
DE-10020148 A1 )
zeigt eine Kraftstoffeinspritzdüse, die einen Kraftstoffstrahl in
der Form eines gleichmäßigen, hohlen Kegels bildet.
Diese Kraftstoffeinspritzdüse hat an einer Innenwandfläche
des Düsenkörpers eine Umfangsnut. In der Umfangsnut
und der Einspritzöffnung wird ein Wirbel erzeugt, um den
Kraftstoffstrahl in der Form des gleichmäßigen,
hohlen Kegels zu bilden.
-
Selbst
wenn die vorstehend beschriebenen Kraftstoffeinspritzdüsen
kombiniert werden, werden ein Zerstäuben und ein Ausbilden
des Kraftstoffstrahls nicht immer gleichzeitig verbessert.
-
10 ist
eine vergrößerte Querschnittsansicht, die eine
herkömmliche Kraftstoffeinspritzdüse zeigt, auf
die eine Technik der
JP-2001-317431
A angewendet wird.
11 ist
ein Schaubild, das Einspritzöffnungen
11 gesehen
von einer Seite einer Düsennadel
30 entlang eines
Pfeils XI in
10 zeigt.
12(a) ist
eine teilweise vergrößerte Schnittansicht, die
einen Kraftstoffstrom in der Einspritzöffnung
11 zeigt,
und
12(b) ist eine schematische Ansicht zur
Erläuterung des Ausbildens eines Flüssigkeitsfilms
in der Einspritzöffnung
11.
-
Die
Einspritzöffnung 11 ist eine kegelförmige Öffnung,
deren Querschnittsfläche von einem Einspritzöffnungseinlass 11a zu
einem Einspritzöffnungsauslass 11b allmählich
größer wird. Wie dies in 12 gezeigt
ist, strömt der Kraftstoff von einem Sitzabschnitt 32 in
Richtung der Einspritzöffnung 11 durch einen Kraftstoffeinbringdurchlass 33,
der zwischen einem Ventilsitz 13 und einer vorderen Fläche einer
Nadel 30 definiert ist. Der durch den Einspritzöffnungseinlass 11a in
die Einspritzöffnung 11 eingeströmte
Kraftstoff prallt gegen eine Innenfläche der Einspritzöffnung 11 und
breitet sich in Umfangsrichtung aus, um einen Flüssigkeitsfilm ”E” zu
bilden.
-
Wenn
der Kraftstoff mit hoher Geschwindigkeit eingespritzt wird, wobei
der Flüssigkeitsfilm ”E” ausgebildet
wird, wird die Scherkraft mit der Luft vergrößert,
so dass der eingespritzte Kraftstoff zerstäubt wird. Der
dünne, Flüssigkeitsfilm ”E” und
die Einspritzung mit hoher Geschwindigkeit fördern das
Zerstäuben des eingespritzten Kraftstoffs. Jedoch werden
in Folge einer Position der Einspritzöffnung 11 die
folgenden Probleme auftreten.
-
13(a) ist eine schematische Ansicht, die einen
Kraftstoffstrom um den Einspritzöffnungseinlass 11a in
einem Fall zeigt, dass ein Abstand zwischen benachbarten Einspritzöffnungen 11 kurz
ist. Der Abstand zwischen den benachbarten Einspritzöffnungen
ist in 11 durch ”L” angegeben. 13(b) ist eine schematische Ansicht, die
einen Flüssigkeitsfilm ”E” in der Einspritzöffnung 11 zeigt. Die
Einspritzöffnung 11 befindet sich stromabwärts beabstandet
von einem Sitzabschnitt 32 der Nadel 30. Der Abstand ”L” ist
kurz und ein Volumen eines in 13(a) durch
eine gestrichelte Linie angegebenen Sackabschnitts ist klein.
-
Ein
von dem Sitzabschnitt 32 strömender Kraftstoff
ist ein Hauptkraftstoffstrom, der in die Einspritzöffnung 11 strömt.
Somit wird in der Einspritzöffnung 11 ein dünner
Fluidfilm ”E” ausgebildet. Da sich die Einspritzöffnung 11 jedoch
getrennt von dem Sitzabschnitt 32 befindet und ein Abstand
dazwischen relativ groß ist, wird ein Druckverlust erhöht
und eine Einspritzgeschwindigkeit wird gesenkt, sodass ein Zerstäuben
des Kraftstoffs verschlechtert wird.
-
14(a) ist eine schematische Ansicht, die einen
Kraftstoffstrom um den Einspritzöffnungseinlass 11a in
einem Fall zeigt, dass ein Abstand ”L” zwischen
benachbarten Einspritzöffnungen 11 groß ist. 14(b) ist eine schematische Ansicht, die
einen Flüssigkeitsfilm ”E” in der Einspritzöffnung 11 zeigt. Die
Einspritzöffnung 11 befindet sich nahe dem Sitzabschnitt 32 der
Nadel 30, anders als bei dem in 13(a) gezeigten
Fall. Ein Volumen des Sackabschnitts, der in 14(a) durch
eine gestrichelte Linie angedeutet ist, ist groß.
-
Der
Druckverlust zwischen dem Sitzabschnitt 32 und der Einspritzöffnung 11 wird
verringert und die Einspritzgeschwindigkeit wird erhöht.
Jedoch strömt der von dem Sitzabschnitt 32 strömende
Kraftstoff nicht nur direkt in die Einspritzöffnung 11,
sondern strömt zudem zwischen den benachbarten Einspritzöffnungen 11 durch.
Der zwischen den benachbarten Einspritzöffnungen 11 hindurchströmende Kraftstoff
kehrt um, um von einer Vorderseite der Düse in die Einspritzöffnung 11 zu
strömen. Das Ausbilden des dünnen Fluidfilms ”E” verschlechtert
sich und ein Zerstäubungseffekt des Kraftstoffs wird nicht erhalten.
-
15 ist
eine vergrößerte Schnittansicht einer Kraftstoffeinspritzdüse,
die durch Kombination einer in
10 gezeigten
Kraftstoffeinspritzdüse und der in
JP-2001-012334 A beschriebenen
Technik erhalten wird.
16 ist ein Schaubild, das Einspritzöffnungen
11 gesehen
von einer Düsennadel
30 entlang eines Pfeils XVI
in
15 zeigt. Wie dies in
15 und
16 gezeigt
ist, ist eine Umfangsnut
14 in einer solchen Art und Weise
vorgesehen, dass sie mit jedem Einspritzöffnungseinlass
11a der
Einspritzöffnung
11 verbunden ist. Da die Strömungsdurchlassfläche
stromaufwärts der Einlassöffnung
11 vergrößert
ist, wird die Menge des von dem Sitzabschnitt
32 in die
Einspritzöffnung
11 direkt einströmenden
Kraftstoffs vergrößert und die Menge des zwischen
den benachbarten Einspritzöffnungen
11 hindurchströmenden
Kraftstoffs wird ebenso vergrößert. Als Ergebnis
wird der Fluidfilm ”E” in der Einspritzöffnung
11 nicht
gut ausgebildet, wie dies in
14 gezeigt
ist. Im Übrigen ist anzumerken, dass die gleichen Teile
und Komponenten wie jene in dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen mit
den gleichen Bezugszeichen wie in
10 bis
16 bezeichnet
sind.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
vorliegende Erfindung wurde in Hinsicht auf die vorstehenden Begebenheiten
gemacht und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Kraftstoffeinspritzdüse
bereitzustellen, die ungeachtet einer Position der Einspritzöffnung
in der Lage ist, einen Fluidfilm in einer Einspritzöffnung
gut auszubilden und zerstäubten, flüssigen Kraftstoff
einzusprühen.
-
Gemäß der
vorliegenden Erfindung weist eine Kraftstoffeinspritzdüse
folgendes auf: eine Düsennadel, die an ihrer Endfläche
einen Sitzabschnitt hat und die in ihrer Achsrichtung verschiebbar
angeordnet ist; ein Gehäuse, in dem die Düsennadel
untergebracht ist und das einen Ventilsitz hat, auf welchem der
Sitzabschnitt aufsitzt. Das Gehäuse hat einen Einspritzöffnungsbildungsabschnitt,
an dem eine Einspritzöffnung ausgebildet ist. Die Einspritzöffnung ist
derart ausgebildet, dass eine Mittelachse der Einspritzöffnung
mit Bezug auf eine Mittelachse des Gehäuses radial nach
außen schräggestellt ist, und eine Strömungsdurchlassfläche
der Einspritzöffnung entlang einer Kraftstoffströmungsrichtung
allmählich größer wird. Wenn der Sitzabschnitt
von dem Ventilsitz abgehoben ist, dann ist dazwischen ein Kraftstoffeinbringdurchlass
definiert, um einen Kraftstoff zu der Einspritzöffnung
einzubringen, durch welche ein Kraftstoff eingespritzt wird.
-
Um
einen Einspritzöffnungseinlass der Einspritzöffnung
ist ein Halteabschnitt vorgesehen, um eine Strömungsdurchlassfläche
des Kraftstoffeinbringdurchlasses in Umfangsrichtung teilweise zu vergrößern.
Der Halteabschnitt hat eine Bodenfläche, deren Fläche
von ihrem Außenumfang zu ihrem Innenumfang abnimmt. Die
Bodenfläche und der Einspritzöffnungseinlass überlappen
einander in einer Achsrichtung des Gehäuses.
-
Der
stromaufwärtige Abschnitt des Einspritzöffnungseinlasses
ist mit dem Halteabschnitt in Verbindung, wodurch fast der gesamte
Kraftstoff direkt in die Einspritzöffnung einströmt,
wodurch ein dünner Fluidfilm ausgebildet wird. Ferner wird
verhindert, dass der Kraftstoff durch einen Raum zwischen benachbarten
Einspritzöffnungen in das vordere Ende der Düse
strömt und zu den Einspritzöffnungen zurückströmt.
-
Fast
der gesamte Kraftstoff, der durch den Kraftstoffeinbringdurchlass
zwischen dem Sitzabschnitt und dem Ventilsitz geströmt
ist, strömt direkt in die Einspritzöffnung und
prallt gegen eine Innenfläche der Einspritzöffnung.
Der Kraftstoff breitet sich in Umfangsrichtung entlang der Innenumfangsfläche der
Einspritzöffnung aus, um einen dünnen Flüssigkeitsfilm
zu bilden. Der Flüssigkeitsfilm wird zerstäubt,
um ausgestrahlt zu werden. Es ist anzumerken, dass diese Vorgänge
ungeachtet der Position der Einspritzöffnung durchgeführt
werden können.
-
Gemäß einem
weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung befindet sich
ein Schnittbereich der Bodenfläche mit dem Einspritzöffnungseinlass
bezüglich eines Mittelpunkts des Einspritzöffnungseinlasses
stromaufwärts. Der mit Bezug auf die Mittellinie stromaufwärts
liegende Abschnitt des Einspritzöffnungseinlasses ist mit
dem Halteabschnitt in Verbindung, wodurch der Kraftstoff direkt
in die Einspritzöffnung 11 einströmt,
wodurch ein dünner Fluidfilm gebildet wird.
-
Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Halteabschnitt
derartig fächerförmig, dass eine Außenumfangsbreite
größer als eine Innenumfangsbreite ist. Der Halteabschnitt hält
den Kraftstoff in sich und bringt den Kraftstoff problemlos in den
Einspritzöffnungseinlass ein.
-
Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung, überlappen
eine Mittellinie des Halteabschnitts und eine Mittellinie der Einspritzöffnung
einander in einer Längsrichtung des Gehäuses.
Somit wird die Wirkung des Halteabschnitts wirkungsvoll erhalten,
so dass der Kraftstoff problemlos in die Einspritzöffnung
strömt.
-
Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Halteabschnitt
an dem Einspritzöffnungsbildungsabschnitt des Gehäuses ausgebildet.
Da sowohl die Einspritzöffnung als auch der Halteabschnitt
in dem Einspritzöffnungsbildendungsabschnitt ausgebildet
sind, ist ein Ausrichten aneinander nicht erforderlich.
-
Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Halteabschnitt
an der Düsennadel ausgebildet.
-
Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist der Einspritzöffnungsbildungsabschnitt
mit einer Vielzahl von Einspritzöffnungen versehen.
-
Gemäß einem
anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird die Kraftstoffeinspritzdüse
auf einen an einer direkt einspritzenden Kraftmaschine montierten
Kraftstoffinjektor angewendet. Der Kraftstoffeinspritzdruck der
direkt einspritzenden Kraftmaschine ist höher als der einer
Saugrohreinspritzungskraftmaschine. Die vorstehend beschriebenen
Vorteile werden für die direkt einspritzende Kraftmaschine
auf beachtliche Weise erreicht. Gemäß einem anderen
Ausführungsbeispiel ist der Halteabschnitt derart fächerförmig,
dass ein Außenumfangsbogen länger als ein Innenumfangsbogen
ist.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Weitere
Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
aus der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beiliegenden
Zeichnungen ersichtlich, in welchen gleiche Teile durch gleiche
Bezugszeichen bezeichnete sind, und in welchen:
-
1 eine
schematische Schnittansicht ist, die eine Kraftmaschine 20 zeigt,
die einen Kraftstoffinjektor 1 hat, auf den die Kraftstoffeinspritzdüse der
vorliegenden Erfindung angewendet wird;
-
2 eine
Längsschnittansicht des Kraftstoffinjektors 1 ist;
-
3 ein
Schaubild ist, das Einspritzöffnungen 11 der Kraftstoffeinspritzdüse
gesehen von der Düsennadel 30 gemäß dem
ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
-
4 eine
Teilschnittansicht entlang einer Linie IV-IV in 3 ist;
-
5(a) eine Teilschnittansicht ist, die
einen Teil einer Kraftstoffeinspritzdüse zeigt, in welcher
der Einspritzöffnungseinlass 11a und die Bodenfläche 15a des
Halteabschnitts 15 einander nicht überlappen;
-
5(b) eine schematische Ansicht ist, die einen
Flüssigkeitsfilm ”E” in der Einspritzöffnung 11 zeigt;
-
6(a) eine Teilschnittansicht ist, die
einen Teil einer Kraftstoffeinspritzdüse zeigt, in welcher
der Einspritzöffnungseinlass 11a und die Bodenfläche 15a des
Halteabschnitts 15 einander um einen geeigneten Betrag überlappen;
-
6(b) eine schematische Ansicht ist, die einen
Flüssigkeitsfilm ”E” in der Einspritzöffnung 11 zeigt;
-
7(a) eine Teilschnittansicht ist, die
einen Teil einer Kraftstoffeinspritzdüse zeigt, in welcher
der Einspritzöffnungseinlass 11a und die Bodenfläche 15a des
Halteabschnitts 15 einander stark überlappen;
-
7(b) eine schematische Ansicht ist, die einen
Flüssigkeitsfilm ”E” in der Einspritzöffnung 11 zeigt;
-
8 ein
Schaubild ist, das Einspritzöffnungen 11 der Kraftstoffeinspritzdüse
gesehen von der Düsennadel 30 gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
-
9 eine
Teilschnittansicht entlang einer Linie IX-IX in 8 ist;
-
10 eine
vergrößerte Schnittansicht ist, die eine herkömmliche
Kraftstoffeinspritzdüse zeigt;
-
11 ein
Schaubild ist, das Einspritzöffnungen 11 gesehen
von einer Düsennadel 30 entlang eines Pfeils XI
in 10 zeigt;
-
12(a) eine vergrößerte
Teilschnittansicht ist, die einen Kraftstoffstrom in der Einspritzöffnung 11 zeigt;
-
12(b) eine schematische Ansicht zum Erläutern
des Ausbildens eines Flüssigkeitsfilms in der Einspritzöffnung 11 zeigt;
-
13(a) eine schematische Ansicht ist, die einen
Kraftstoffstrom um den Einspritzöffnungseinlass 11a in
einem Fall zeigt, dass ein Abstand zwischen den benachbarten Einspritzöffnungen 11 kurz ist;
-
13(b) eine schematische Ansicht ist, die einen
Flüssigkeitsfilm ”E” in der Einspritzöffnung 11 zeigt;
-
14(a) eine schematische Ansicht ist, die einen
Kraftstoffstrom um den Einspritzöffnungseinlass 11a in
einem Fall zeigt, dass ein Abstand zwischen benachbarten Einspritzöffnungen 11 groß ist;
-
14(b) eine schematische Ansicht ist, die einen
Flüssigkeitsfilm ”E” in der Einspritzöffnung 11 zeigt;
-
15 eine
vergrößerte Schnittansicht einer Kraftstoffeinspritzdüse
ist, die erhalten wird, indem eine in 10 gezeigte
Kraftstoffeinspritzdüse und eine herkömmliche
Technologie kombiniert werden; und
-
16 ein
Schaubild ist, das Einspritzöffnungen 11 gesehen
von einer Düsennadel 30 entlang eines Pfeils XVI
in 15 zeigt.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
-
[Erstes Ausführungsbeispiel]
-
Unter
Bezugnahme auf 1 bis 7 wird ein
erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ausführlich
beschrieben. 1 ist eine schematische Schnittansicht,
die eine Kraftmaschine 20 mit einem Kraftstoffinjektor 1 zeigt,
bei dem eine Kraftstoffeinspritzdüse der vorliegenden Erfindung verwendet
wird. 2 ist eine Längsschnittansicht des Kraftstoffinjektors 1.
Wie in 1 gezeigt ist, spritzt der Kraftstoffinjektor 1 Kraftstoff
in eine Brennkammer 24 eines direkt einspritzenden Ottomotors 20 ein.
-
Der
Kraftstoffinjektor 1 ist derart an einem Zylinderkopf 22 montiert,
dass sich eine Kraftstoffeinspritzdüse in der Brennkammer 24 befindet.
Die Brennkammer 24 ist durch eine Innenumfangsfläche eines
Zylinderblocks 21, eine Innenfläche des Zylinderkopfs 22 und
eine obere Fläche eines Kolbens 23 definiert.
Die Kraftstoffeinspritzdüse befindet sich in einer Einlassöffnung 25 stromabwärts
eines Einlassventils 26. Der Kraftstoff wird von der Kraftstoffeinspritzdüse
entlang eines durch eine Einlassluft erzeugten Walzenstroms ”T” eingespritzt.
-
Wie
in 2 gezeigt ist, besteht der Kraftstoffinjektor 1 aus
einem Gehäuse 10, einem zylindrischen Element 40,
einem Anschluss 70 und dergleichen. In dem Gehäuse 10 ist
eine Düsennadel 30 aufgenommen und es hat an seinem
vorderen Ende Einspritzöffnungen 11. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel sind die Einspritzöffnungen 11 derart ausgebildet,
dass sie einen Einspritzöffnungsbildungsabschnitt 12 des
Gehäuses 10 durchdringen.
-
Der
Einspritzöffnungsbildungsabschnitt 12 kann durch
ein sich von dem Gehäuse 10 unterscheidendes Element
aufgebaut sein. Ein Endabschnitt des Kraftstoffinjektors 1,
der mit den Einspritzöffnungen 11 versehen ist,
wird als ”vorderer Endabschnitt” bezeichnet, und
der andere Endabschnitt des Kraftstoffinjektors 1 wird
im weiteren Verlauf als ein ”Basisendabschnitt” bezeichnet.
Der Einspritzöffnungsbildungsabschnitt 12 hat
eine konische Innenfläche, deren Innendurchmesser in Richtung
des vorderen Endabschnitts allmählich kleiner wird. Diese
konische Innenfläche funktioniert als ein Ventilsitz 13,
auf dem die Düsennadel 30 aufsitzt.
-
Das
zylindrische Element 40 ist in den Basisendabschnitt des
Gehäuses 10 eingesetzt und ist mittels Verschweißens
an dem Gehäuse 10 befestigt. Das zylindrische
Element 40 besteht aus einem ersten magnetischen Element 41,
einem nicht-magnetischen Element 42 und einem zweiten magnetischen Element 43.
Das nicht-magnetische Element 42 verhindert einen magnetischen
Kurzschluss zwischen dem ersten magnetischen Element 41 und
dem zweiten magnetischen Element 43. In dem zylindrischen Element 40 sind
ein beweglicher Kern 50 und ein fester Kern 51 untergebracht.
-
Der
bewegliche Kern 50 ist auf zylindrische Art aus einem magnetischen
Material gefertigt und ist mittels Verschweißens mit einem
Basisendabschnitt 31 der Düsennadel 30 verbunden.
Somit bewegt sich der bewegliche Kern 50 entlang der Düsennadel 30 hin
und her. Ferner ist der bewegliche Kern 50 mit einer Auslassöffnung 52 versehen,
durch die der Kraftstoff von dessen Inneren zu dessen Äußeren
strömt.
-
Der
feste Kern ist ebenso auf zylindrische Weise aus einem magnetischen
Material gefertigt und ist mittels Verschweißens mit dem
zylindrischen Element 40 verbunden. Der feste Kern 51 befindet sich
derart an einer Seite des Basisendabschnitts, dass er dem beweglichen
Kern 50 gegenüberliegt. In den festen Kern 51 ist
ein Anpassungsrohr 53 pressgepasst. Das Anpassungsrohr 53 definiert
in sich einen Kraftstoffdurchlass.
-
An
einem vorderen Ende des Anpassungsrohrs 53 ist eine Feder 54 angeordnet.
Ein Ende der Feder 54 ist mit dem Anpassungsrohr 53 verbunden und
das andere Ende der Feder 54 ist mit dem beweglichen Kern 50 verbunden.
Der bewegliche Kern 50 ist durch die Feder 54 in
Richtung des vorderen Endabschnitts vorgespannt. Durch Anpassen
eines Betrags der Presspassung des Anpassungsrohrs 53, kann
eine auf den beweglichen Kern 50 aufgebrachte Kraft der
Feder 54 variiert werden.
-
Ein
Einlass 60 befindet sich an dem Basisendabschnitt des Kraftstoffinjektors 1,
so dass eine Einlassöffnung 61 und ein Einlassdurchlass 62 ausgebildet
werden. Ein Filter 63 befindet sich in dem Einlassdurchlass 62.
Der Filter 63 beseitigt Fremdstoffe, die in dem zu dem
Kraftstoffinjektor 1 zuzuführenden Kraftstoff
enthalten sind. Der Kraftstoff strömt durch den Einlassdurchlass 62,
das Anpassungsrohr 53, den beweglichen Kern 50,
die Auslassöffnung 52 und einen Raum zwischen
der Düsennadel 30 und dem Gehäuse 10.
Dadurch wird das Innere der Kraftstoffeinspritzdüse mit
dem Kraftstoff gefüllt.
-
Der
aus Harz gefertigte Anschluss 70 hat eine Wicklung 71,
einen Spulenkörper 72 und ein Anschlusstück 73.
Die Wicklung 71 ist um den Spulenkörper 72 gewickelt
und ist in den Anschluss 70 eingebettet. Das Anschlussstück 73 ist
elektrisch mit der Wicklung 71 verbunden. Wenn die Wicklung 71 erregt
wird, dann wird der bewegliche Kern 50 gegen die Feder 54 an
den festen Kern 51 magnetisch angezogen. Als Ergebnis bewegt
sich die Düsennadel 30 in Richtung des Basisendabschnitts
und ein Sitzabschnitt 32 der Düsennadel 30 wird
von dem Ventilsitz 13 angehoben. Der in den Kraftstoffinjektor 1 eingefüllte
Kraftstoff wird durch die Einspritzöffnungen 11 eingespritzt.
-
Im
weiteren Verlauf wird eine Kraftstoffeinspritzdüse ausführlich
beschrieben. 3 zeigt eine Kraftstoffeinspritzdüse
gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
In 3 sind die Einspritzöffnungen 11 von
der Düsennadel 30 aus zu sehen. 4 ist eine
Teilschnittansicht entlang einer Linie IV-IV in 3.
Wie in 3 und 4 gezeigt ist, ist jede Einspritzöffnung 11 mit
Bezug auf eine Mittellinie des Kraftstoffinjektors 1 derart
schräggestellt, dass sich ein Einspritzöffnungsauslass 11b bezüglich
eines Einspritzöffnungseinlasses 11a radial außerhalb
befindet. Eine Strömungsdurchlassfläche der Einspritzöffnung 11 wird
von dem Einspritzöffnungseinlass 11a zu dem Einspritzöffnungsauslass 11b allmählich größer.
-
In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sechs Einspritzöffnungen 11 auf
eine solche Art und Weise vorgesehen, dass jeder Mittelpunkt der Einspritzöffnungseinlässe 11a und
jeder Mittelpunkt der Einspritzöffnungsauslässe 11b an
bestimmten Kreisen angeordnet sind.
-
Die
Düsennadel 30 hat einen Sitzabschnitt 32 an
ihrer konischen, vorderen Endfläche. Wenn sich die Düsennadel 30 zu
dem vorderen Endabschnitt bewegt, dann wird der Sitzabschnitt 32 in Kontakt
mit dem Ventilsitz 13 gebracht. Ein Kraftstoffstrom von
einem Außenumfangsabschnitt der Düsennadel 30 wird
unterbrochen, um eine Kraftstoffeinspritzung zu stoppen. Wenn sich
hingegen die Düsennadel in Richtung des Basisendabschnitts
bewegt, dann wird der Sitzabschnitt 32 von dem Ventilsitz 13 abgehoben,
um dazwischen einen Kraftstoffeinbringdurchlass 33 zu bilden.
Der Kraftstoff strömt durch den Kraftstoffeinbringdurchlass 33 in
Richtung der Einspritzöffnungen 11, um von diesen
eingespritzt zu werden.
-
Nun
wird eine Merkmalskonfiguration des vorliegenden Ausführungsbeispiels
beschrieben. Wie in 3 und 4 gezeigt
ist, ist um jede Einspritzöffnung 11 herum ein
Halteabschnitt 15 derart ausgebildet, dass er die Strömungsdurchlassfläche des
Kraftstoffeinbringdurchlasses 33 teilweise vergrößert.
Der Halteabschnitt 15 ist derart fächerförmig,
dass ein Außenumfangsbogen länger als ein Innenumfangsbogen
ist. Eine Mittellinie des fächerförmigen Halteabschnitts 15 und
eine Mittellinie der Einspritzöffnung 11 überlappen
einander in einer Längsrichtung des Kraftstoffinjektors 1.
-
Der
Halteabschnitt 15 ist mittels Elektroerodierens an einer
Innenfläche des Einspritzöffnungsbildungsabschnitts 12 ausgebildet.
Der Halteabschnitt 15 hat eine Bodenfläche 15a,
die mit dem Einspritzöffnungseinlass 11a überlappt.
Es ist anzumerken, dass die Bodenfläche 15a wichtig
ist, um die Wirkung des Halteabschnitts 15 zufriedenstellend
zu erhalten.
-
5(a) zeigt einen Teil einer Kraftstoffeinspritzdüse,
in der der Einspritzöffnungseinlass 11a und die
Bodenfläche 15a des Halteabschnitts 15 nicht
miteinander überlappen. 5(b) zeigt
einen Flüssigkeitsfilm ”E” in der Einspritzöffnung 11.
Obwohl bei einer solchen Anordnung die Strömungsdurchlassfläche
durch den Halteabschnitt 15 vergrößert
ist, ist die Strömungsdurchlassfläche zwischen dem
Halteabschnitt 15 und dem Einspritzungsöffnungseinlass 11a beschränkt.
Somit wird das Einströmen des Kraftstoffs in dem Einspritzungseinlass 11a direkt
von dem Sitzabschnitt 32 durch den Kraftstoffeinbringdurchlass 33 nicht
beschleunigt.
-
Im
Gegensatz dazu zeigt 7(a) einen Teil einer
Kraftstoffeinspritzdüse, in der sich der Einspritzöffnungseinlass 11a und
die Bodenfläche 15a des Halteabschnitts 15 stark überlappen.
Das meiste des Einlassöffnungseinlasses 11a befindet
sich innerhalb der Bodenfläche 15a. 7(b) zeigt einen Flüssigkeitsfilm ”E” in
der Einspritzöffnung 11. Wie in 7(a) gezeigt
ist, strömt fast der gesamte Kraftstoff direkt in die Einspritzöffnung 11.
-
Jedoch
wird in einem Fall, in denen die Überlappungsfläche
zwischen dem Einspritzöffnungseinlass 11a und
der Bodenfläche 15a übermäßig
groß ist und ein Schnittbereich ”X” der
Bodenfläche 15a mit dem Einspritzöffnungseinlass 11a sich
stromabwärts eines Mittelpunkts ”O” des
Einspritzöffnungseinlasses 11a befindet, ein Profil
des Einspritzöffnungseinlasses 11a zu einer Ellipse
und der Kraftstrom strömt von deren beiden Seiten in den
Einspritzöffnungseinlass 11a ein.
-
Ferner
läuft der Kraftstoff von beiden Seiten des Einspritzöffnungseinlasses 11a in
der Nähe des Einspritzöffnungsauslasses 11b zusammen.
Somit wird der Kraftstoff in die Brennkammer 24 eingespritzt,
bevor ein dünner Fluidfilm ausgebildet wird, so dass ein
Zerstäubungseffekt nicht erhalten werden kann.
-
6(a) zeigt einen Teil einer Kraftstoffeinspritzdüse,
in der sich der Einspritzöffnungseinlass 11a und
die Bodenfläche 15a des Halteabschnitts 15 bei
einem geeigneten Betrag miteinander überlappen. 6(b) zeigt einen Flüssigkeitsfilm ”E” in
der Einspritzöffnung 11. Der Schnittbereich ”X” der
Bodenfläche 15a mit dem Einspritzöffnungseinlass 11a befindet
sich stromaufwärts des Mittelpunkts ”O” des Einspritzöffnungseinlasses 11a.
Das heißt, ein stromaufwärtiger Abschnitt des
Einspritzöffnungseinlasses 11a mit Bezug auf den
Mittelpunkt ”O” ist mit dem Halteabschnitt 15 in
Verbindung, wodurch der Kraftstoff direkt in die Einspritzöffnung 11 strömt,
wodurch ein dünner Fluidfilm ”E” gebildet
wird.
-
Die
Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nun beschrieben.
Der Halteabschnitt 15 ist um eine jede Einspritzöffnung 11 ausgebildet,
so dass er die Strömungsdurchlassfläche des Fluideinbringdurchlasses 33 teilweise
vergrößert. Der Halteabschnitt 15 hat
eine Bodenfläche 15a, die den Einspritzöffnungseinlass 11a überlappt.
-
Der
stromaufwärtige Abschnitt des Einspritzöffnungseinlasses 11a ist
mit dem Halteabschnitt 15 in Verbindung, wodurch fast der
gesamte Kraftstoff direkt in die Einspritzöffnung 11 strömt,
wodurch ein dünner Fluidfilm ”E” gebildet
wird. Ferner wird verhindert, dass der Kraftstoff durch einen Raum
zwischen benachbarten Einspritzöffnungen 11 in
das vordere Ende der Düse einströmt und dass er
in die Einspritzöffnungen 11 zuströmt.
-
Fast
der gesamte Kraftstoff, der durch den Kraftstoffeinbringdurchlass 33 zwischen
dem Sitzabschnitt 32 und dem Ventilsitz 13 geströmt
ist, strömt direkt in die Einspritzöffnung 11 und
prallt gegen eine Innenfläche der Einspritzöffnung 11.
Der Kraftstoff breitet sich in Umfangsrichtung entlang der Innenfläche
der Einspritzöffnung 11 aus, so dass er einen dünnen
Flüssigkeitsfilm ”E” bildet. Der flüssige
Kraftstoff wird zerstäubt, so dass er versprüht
wird. Es ist anzumerken, dass diese Vorgänge ohne Bezugnahme
auf die Position der Einspritzöffnung durchgeführt werden
können.
-
Ferner
befindet sich der Schnittbereich ”X” der Bodenfläche 15a mit
dem Einspritzöffnungseinlass 11a stromaufwärts
bezüglich des Mittelpunkts ”O” des Einspritzöffnungseinlasses 11a.
Der stromaufwärts liegende Abschnitt des Einspritzöffnungseinlasses 11a mit
Bezug auf den Mittelpunkt ”O” ist mit dem Halteabschnitt 15 in
Verbindung, wodurch der Kraftstoff direkt in die Einspritzöffnung 11 strömt, wodurch
ein dünner Fluidfilm ”E” gebildet wird.
Der Halteabschnitt 15 ist derart fächerförmig,
dass die radial äußere Breite größer
als die radial innere Umfangsbreite ist. Der Halteabschnitt 15 hält
den Kraftstoff in sich und bringt den Kraftstoff problemlos in den
Einspritzöffnungseinlass 11a ein. Ferner überlappen
sich die Mittellinie des fächerförmigen Halteabschnitts 15 und
die Mittellinie der Einspritzöffnung 11 in einer
Längsrichtung des Kraftstoffinjektors 1. Somit
wird die Wirkung des Halteabschnitts 15 wirkungsvoll erhalten,
sodass der Kraftstoff problemlos in die Einspritzöffnung 11 strömt.
-
In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Halteabschnitt 15 an
einer Innenfläche des Einspritzöffnungsbildungsabschnitts 12 des
Gehäuses 10 ausgebildet. Da sowohl die Einspritzöffnung 11 als auch
der Halteabschnitt 15 in dem Einspritzöffnungsbildungsabschnitt 12 ausgebildet
sind, ist ein Ausrichten dazwischen nicht erforderlich. In dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel hat die Kraftstoffeinspritzdüse 6 Einspritzöffnungen 11.
Die vorliegende Erfindung kann auf eine Kraftstoffeinspritzdüse
mit einer einzelnen Einspritzöffnung 11 angewendet
werden.
-
In
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Kraftstoffinjektor 1 an
einer direkt einspritzenden Kraftmaschine montiert. Der Kraftstoffeinspritzdruck der
direkt einspritzenden Kraftmaschine ist höher als jener
einer Kraftmaschine mit Saugrohreinspritzung. Die vorstehend beschriebenen
Vorteile werden für die direkt einspritzende Kraftmaschine
in beachtlicher Weise erreicht.
-
[Zweites Ausführungsbeispiel]
-
Nun
wird ein zweites Ausführungsbeispiel beschrieben. 8 zeigt
eine Kraftstoffeinspritzdüse gemäß dem
zweiten Ausführungsbeispiel. In 8 sind die
Einspritzöffnungen 11 von der Düsennadel 30 aus
zu sehen. 9 ist eine Teilschnittansicht
entlang einer Linie IX-IX aus 8. In dem
zweiten Ausführungsbeispiel sind die gleichen Teile und Komponente
wie jene des ersten Ausführungsbeispiels mit den gleichen
Bezugszeichen bezeichnet und die gleiche Beschreibung wird nicht
wiederholt. Gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist ein Halteabschnitt 15 an der Düsennadel 30 ausgebildet.
Der Halteabschnitt 15 befindet sich mit Bezug auf eine
Kraftstoffströmungsrichtung in dem Kraftstoffeinbringdurchlass 33 stromaufwärts
der Einspritzöffnung 11. Es kann der gleiche Vorteil
wie der des ersten Ausführungsbeispiels erhalten werden.
-
[Weiteres Ausführungsbeispiel]
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf das vorstehend erwähnte
Ausführungsbeispiel beschränkt und kann auf verschiedene
Ausführungsbeispiele angewendet werden. Das heißt,
die vorliegende Erfindung kann auf einen Kraftstoffinjektor für eine
Dieselkraftmaschine oder auf eine Kraftmaschine mit Saugrohreinspritzung
angewendet werden.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 2001-317431
A [0002, 0006]
- - US 2001-017325 A1 [0002]
- - JP 2001-012334 A [0004, 0013]
- - DE 10020148 A1 [0004]