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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil zur Verwendung in einer Kraftstoffversorgungsanlage eines Verbrennungsmotors, und insbesondere ein elektromagnetisches Kraftstoffeinspritzventil, das eine Förderung von Zerstäubung und Unterdrückung von Streuung einer Kraftstoffnebelform bei einer Nebel- bzw. Sprühcharakteristik durchführen kann, und auch eine Steigerung einer Strömungsratenpräzision und Unterdrückung einer durch eine Umgebungsdruckschwankung verursachten Schwankung bei einer Strömungsratencharakteristik durchführen kann.
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2. Beschreibung des Stands der Technik
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Kürzlich wurde eine Abgas-Rechtsverordnung (Emissionsgrenzwert) auf Fahrzeuge usw. durchgesetzt, und in einer derartigen Situation wurde es erforderlich, eine Zerstäubung von Kraftstoffnebel zu steigern, der aus einem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird. Zahlreiche Studien wurden zu der Zerstäubung von Kraftstoffnebel gemacht. Zum Beispiel offenbart
JP-A-2007-100515 eine Technik des Anordnens eines Düsenlocheintrittsabschnitts im Inneren bezüglich des Hauptstroms einer Kraftstoffströmung von einem Ventilsitzabschnitt, und auch schnellem Verringern des Hohlraumströmungsdurchgangs gerade oberhalb des Düsenlochs, um die Kraftstoffströmung mit einem großen Eintauchwinkel an dem Eintritt des Düsenlochs zu fördern, wodurch der Kraftstoffnebel zerstäubt wird, während eine übermäßige Kraftstoffnebelstreuung unterdrückt wird.
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Des Weiteren offenbart
JP-A-2004-137931 eine Technik des Entwerfens der Öffnung von einer Öffnungsplatte so, dass die Öffnungslänge an der Außenseite in der radialen Richtung kürzer ist als die Öffnungslänge an der Innenseite in der radialen Richtung, bezüglich der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils, wodurch ein Zerstäuben einer Kraftstoffeinspritzung mit einer einfachen Struktur durchgeführt wird.
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1 ist eine Querschnittansicht, die den Gesamtaufbau eines allgemeinen Kraftstoffeinspritzventils 1 zeigt, und es ist aufgebaut durch eine Solenoid-Einrichtung 2, ein Gehäuse 3, das als ein Jochabschnitt eines Magnetkreises dient, einen Kern 4, als einen festen Eisenkernabschnitt des Magnetkreises, eine Spule 5, einen Anker 6, als einen bewegbaren Eisenkernabschnitt des Magnetkreises, und eine Ventilvorrichtung 7. Die Ventilvorrichtung 7 ist aufgebaut durch einen Ventilstopfen 8, einen Ventilhauptkörper 9 und einen Ventilsitz 10. Der Ventilhauptkörper 9 ist um den Außendurchmesser-Abschnitt (äußerer Umfangsabschnitt) des Kerns 4 herum gepresst und gepasst, und verschweißt. Der Anker 6 ist in den Ventilstopfen 8 gepresst und gepasst, und dann verschweißt. Die Kraftstoffnebel-Platte 11 wird in den Ventilhauptkörper 9 eingefügt, in dem Zustand, dass die Kraftstoffnebel-Platte 11 mit der stromabwärtigen Seite des Ventilsitzes an einem Schweißabschnitt 11a verbunden wird, und dann mit dem Ventilsitz 10 an einem Schweißabschnitt 11b verbunden wird. Mehrere Kraftstofföffnungen 12, die die Plattendickenrichtung durchdringen, sind in der Kraftstoffnebel-Platte 11 durch Formpressen ausgebildet.
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8 bis
11 sind detaillierte Querschnittansichten des Spitzenabschnitts eines Kraftstoffeinspritzventils, die insbesondere
5 von
JP-A-2007-100515 entsprechen. Als nächstes wird der Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils unter Bezugnahme auf
1 sowie
8 bis
11 beschrieben.
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Wenn ein Betätigungssignal von einer Steuerung bzw. einem Steuergerät (nicht gezeigt) für einen Motor an die Antriebsschaltung des Kraftstoffeinspritzventils 1 übertragen wird, wird Strom dazu gebracht, durch die Spule 5 zu fließen, und ein Magnetfluss tritt in dem Magnetkreis auf, der den Anker 6, den Kern 4, das Gehäuse 3 und den Ventilhauptkörper 9 umfasst. Der Anker 6 wird betrieben, um zu der Seite des Kerns 4 angezogen zu werden, und der Ventilstopfen 8, der integriert mit dem Anker 6 ausgestaltet ist, wird von der Ventilsitzfläche 10a getrennt, wodurch ein Spalt 17a gebildet wird.
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Zu diesem Zeitpunkt geht Kraftstoff von einem abgefasten Abschnitt 13a einer Kugel 13, die an den Endabschnitt des Ventilstopfens 8 geschweißt ist, durch den Spalt zwischen der Ventilsitzfläche 10a und dem Ventilstopfen 8, und eingespritzt aus mehreren Öffnungen 12 in ein Motoransaugrohr. Nachfolgend, wenn ein Betätigungsstoppsignal von der Steuerung des Motors an die Antriebsschaltung des Kraftstoffeinspritzventils übertragen wird, wird eine Versorgung der Spule 5 mit Strom gestoppt, und der Magnetfluss in dem Magnetkreis wird verringert, so dass der Spalt 17a zwischen dem Spitzenabschnitt 13 des Ventilstopfens und der Ventilsitzfläche 10a durch eine Druckfeder 14 geschlossen wird, die den Ventilstopfen 18 in eine Ventilschließrichtung drückt, wodurch die Kraftstoffeinspritzung beendet wird. Der Ventilstopfen 8 gleitet entlang eines Führungsabschnitts des Ventilhauptkörpers 9 an einer Seitenoberfläche 6a des Ankers 6, und bei einem offenen Ventilzustand stößt eine obere Oberfläche 6b des Ankers 6 gegen die untere Oberfläche des Kerns 4.
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Bei dem System von
JP-A-2007-100515 ist ein vorstehender Abschnitt
11d, der zu der stromabwärtigen Seite vorsteht, an dem Mittelabschnitt der Öffnungsplatte vorgesehen, und die Öffnungsplatte
11 ist so angeordnet, dass sich eine virtuelle kreisförmige konische Oberfläche
10b, die sich zu der stromabwärtigen Seite der Ventilsitzoberfläche
10a erstreckt, und eine Öffnungsanordnungsoberfläche
11c an der äußeren Umfangsseite des vorstehenden Abschnitts einander schneiden, um einen virtuellen Kreis
15 zu bilden (siehe
9). Deshalb stürzt Kraftstoff, der entlang der Blech- bzw. Bogenoberfläche
10a strömt, in den Öffnungseintrittsabschnitt
12a, und wird dann gegen die Innenwand
12e der Öffnung gedrückt, wodurch die Kraftstoffströmung zu einer Kraftstoffströmung
16d (siehe
10) entlang der Biegung der Öffnung konvertiert wird. Zu diesem Zeitpunkt ist die optimale Öffnungslänge erforderlich, um einen sichelförmigen Flüssigkeitsfilm in der Öffnung auszubilden. Wenn die Länge übermäßig lang ist, geht der Kraftstoff in der Öffnung um und wird somit ein Faden bzw. eine Schnur aus gesprühtem Kraftstoff. Wenn die Länge übermäßig kurz ist, wird die Kraftstoffströmung nicht ausreichend zu der Strömung entlang der Biegung der Öffnung konvertiert, so dass nicht nur der Kraftstoff ein Faden aus gesprühtem Kraftstoff wird, sondern auch der tatsächliche Einspritzwinkel des Kraftstoffs kleiner ist als ein gewünschter Einspritzwinkel.
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Des Weiteren, in dem Querschnitt, der durch die axiale Mitte 13e des Ventilstopfens und die Mitte der Öffnung geht, ist der Abstand zwischen einer ersten parallelen Linie 18a, die parallel zu der Ventilsitzfläche 10a ist, die durch die Innenseite 12c in der radialen Richtung der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils des Öffnungseintrittsabschnitts 12a geht, und einer zweiten parallelen Linie 18b, die zu der Ventilsitzfläche 10a parallel ist, die durch die Außenseite 12d in der radialen Richtung des Kraftstofflocheintrittsabschnitts geht, maximal, wenn der Winkel θ zwischen der Ventilsitzfläche 10a und der Ebene 11c, auf welcher die Öffnung angeordnet ist, gleich 90° ist, und ist auch minimal, wenn der betreffende Winkel gleich 0° ist.
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Bei der in
JP-A-2007-100515 (Stand der Technik 1) offenbarten Struktur ist der Öffnungseintrittsabschnitt
12a auf der Ebene
11c senkrecht zu der axialen Mitte des Ventilstopfens angeordnet, und somit ist der Schnittwinkel θ zwischen der Ventilsitzfläche
10a und der Öffnungsanordnungsebene
11c groß, und der Abstand zwischen den oben beschriebenen parallelen Linien ist groß. Deshalb unterscheidet sich der Abstand zu dem Ausgang bzw. Austritt der Öffnung zwischen dem Kraftstoff, der gegen die Innenseite
12c in der radialen Richtung der Mittelachse X des Kraftstoffeinspritzventils des Öffnungseintrittsabschnitts
12a aufprallt, und dem Kraftstoff, der durch die Außenseite
12d in der radialen Richtung des Öffnungseintrittsabschnitts
12a geht und gegen die Innenseite
12e in der radialen Richtung der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils der Öffnungswand prallt. Deshalb besteht bei der betreffenden Struktur keine Öffnungslänge, die für eine Zerstäubung bezüglich der beiden Kraftstoffe optimal ist.
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Insbesondere gibt es einen Fall, wo nicht eine Zunahme der Anzahl von Öffnungen, sondern eine Zunahme des Öffnungsdurchmessers erforderlich ist, von dem Gesichtspunkt der Aufbaubetriebseigenschaft der Öffnung, insbesondere, um das Kraftstoffeinspritzventil auf eine Ausführung mit einer großen Strömungsrate anzuwenden. In diesem Fall ist der Abstand zwischen der Innenseite 12c und der Außenseite 12d in der radialen Richtung der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils an dem Öffnungseintrittsabschnitt 12a groß, aufgrund einer Zunahme des Öffnungsdurchmessers, und somit verschlechtert sich die Partikelgröße des zerstäubten Kraftstoffes. Des Weiteren ist es erforderlich, um einen großen Einspritzwinkel umzusetzen, den Neigungswinkel der Öffnung zu vergrößern. In diesem Fall wird die Flachheitsrate der Form des Öffnungseintritts erhöht, so dass der Abstand zwischen der Innenseite 12c und Außenseite 12d in der radialen Richtung der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils an dem Öffnungseintrittsabschnitt 12a erhöht. ist, und somit gibt es ein Problem, dass sich die Partikelgröße des zerstäubten Kraftstoffes verschlechtert.
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12 bis
15 sind detaillierte Querschnittansichten des Spitzenabschnitts des in
JP-A-2004-137931 (Stand der Technik) offenbarten Kraftstoffeinspritzventils, und der Betrieb des Kraftstoffeinspritzventils wird unter Bezugnahme auf
1 sowie
12 bis
15 beschrieben.
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Bei dieser Art von Kraftstoffeinspritzventil ist die Öffnung der Öffnungsplatte so ausgestaltet, dass die Öffnungslänge an der Außenseite in der radialen Richtung kürzer ist als die Öffnungslänge an der Innenseite in der radialen Richtung bezüglich der Mittelachse X des Kraftstoffeinspritzventils. Jedoch ist die stromaufwärtige Endfläche 11c der Öffnungsplatte 11 eben, und somit stoßen bei der Kraftstoffströmung Hauptströme 16a und 16b, die durch den Spalt zwischen dem Ventilstopfen 8 und dem Ventilsitz 10 durchgehen und sich zu der Öffnung vorwärts bewegen, und ein radialer Kehrtwendungsstrom 16c, der durch die Öffnungen durchgeht und sich aufgrund einer Gegenströmung an der Mitte der Öffnungsplatte umdreht, frontal gerade oberhalb der Öffnung zusammen, und die Hauptströme sind verlangsamt.
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Wenn der Hauptstrom wie oben beschrieben verlangsamt ist, ist die Kraft des Drückens von Kraftstoff gegen die Innenwand 12e an der Innenseite in der radialen Richtung der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils der Öffnung abgeschwächt, und die Dicke des im Inneren der Öffnung ausgebildeten Flüssigkeitsfilms ist größer, so dass sich eine Zerstäubung verschlechtert. Des Weiteren wird, wenn Turbulenz in der Kraftstoffströmung erzeugt wird, ein Effekt des Förderns eines Zerreißens des Flüssigkeitsfilms des aus der Öffnung eingespritzten Kraftstoffes erhalten, durch die Energie der Turbulenz. Tröpfchen, die einmal von dem Flüssigkeitsfilm getrennt und ausgebildet sind, können jedoch schwer weiter zerrissen zu werden, aufgrund des Effekts der Oberflächenspannung.
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Deshalb wurde in dem System des Zerstäubens von Kraftstoffnebel durch Ausbilden eines sichelförmigen Flüssigkeitsfilms in der Öffnung von einem Kraftstoffnebel-Beobachtungsergebnis nachgewiesen, dass eine Zerstäubung mehr gefördert wird durch Zerreißen eines Flüssigkeitsfilms, nachdem sich der in einer sichelförmigen Form eingespritzte Flüssigkeitsfilm verteilt und somit der Flüssigkeitsfilm dünner ist, und es ist vorteilhafter bei der Zerstäubung die Turbulenz in der Kraftstoffströmung zu verringern.
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Wie oben beschrieben, weist die in
JP-A-2004-137931 offenbarte Kraftstoffeinspritzung ein Problem auf, dass sich die Partikelgröße des Kraftstoffnebels verschlechtert, weil Turbulenz in der Kraftstoffströmung an dem Öffnungseintrittsabschnitt aufgrund des Frontalzusammenstoßes auftritt.
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Bezüglich der Probleme ist eine durch Kombinieren eines konkaven Abschnitts, der in
JP-A-2004-137931 offenbart ist, mit der in
JP-A-2007-100515 offenbarten Technik, wie in
16 bis
19 gezeigt, erhaltene Struktur, eine effektive Methode des jeweiligen Optimierens des Abstands zu dem Öffnungsaustritt bezüglich des Kraftstoffes, der gegen die Innenseite
12c in der radialen Richtung der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils des Öffnungseintrittsabschnitts
12a stößt, und des Abstands zu dem Öffnungsausgang bezüglich des Kraftstoffes, der durch die Außenseite
12d in der radialen Richtung des Öffnungseintrittsabschnitts
12d durchgeht und gegen die Innenseite
12e in der radialen Richtung der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils der Öffnungswand stößt. Diese Methode weist jedoch das folgende Problem bei einer Massenproduktivität auf.
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Das heißt, bezüglich des Bearbeitens der Öffnungsplatte wird ein Verfahren des aufeinander folgenden Bearbeitens eines streifenförmigen Plattenelements, Bandmaterial genannt, durch Pressumformen, das hervorragend bei Bearbeitungskosten und Bearbeitungspräzision ist, als ein Verfahren verwendet, das am besten bei Kosten und Qualität hinsichtlich Massenproduktivität ist. In dem Fall eines symmetrischen Zwei-Nebel-Kraftstoffeinspritzventils, das auf einen einzelnen Zylinder oder Zwei-Ventil-Motor angewandt ist, ist die Form der Öffnung auch symmetrisch. Deshalb, um die Metallform-Kosten zu verringern, die Qualität zu erhöhen und die Raumeffizienz von einer Fertigungsanlage zu fördern, wird ein Bandmaterial abgewickelt nachdem die Öffnungen an einer Seite bearbeitet werden, und dann werden die Öffnungen an der gegenüberliegenden Seite durch Verwenden der gleichen Metallform bearbeitet.
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Des Weiteren sind ein Gratentfernungsschritt und ein Reinigungsschritt nach dem Öffnungsbearbeiten, ein Schritt des Heraustrennens einer Platte aus dem Bandmaterial usw. zusätzlich zu der Öffnungsbearbeitung vorgesehen. Wenn die jeweiligen Schritte auf einer Anlage miteinander verbunden werden, verschlechtert sich die Raumeffizienz der Fertigungsanlage und es gibt beschwerliche Probleme der Produktprüfung in jedem Schritt, eine Behandlung auf Bearbeitungsfehler usw. Des Weiteren wird, da die jeweiligen Schritte unabhängig voneinander gemacht werden, mit Ausnahme des Endschrittes des Heraustrennens der Platte aus dem Bandmaterial, das Bandmaterial in jedem Schritt abgewickelt. Bei der Struktur, dass ein vorstehender Abschnitt an dem Mittelabschnitt der Öffnungsplatte vorgesehen ist, wie in dem Fall der in
JP-A-2007-100515 offenbarten Technik, ist es unmöglich das Abwickeln des Bandmaterials auszuführen, nachdem der vorstehende Abschnitt ausgebildet ist, weil der vorstehende Abschnitt und die Platte einander beeinträchtigen. Deshalb ist es erforderlich, dass die Ausbildung des vorstehenden Abschnitts an dem Mittelabschnitt der Öffnungsplatte gerade vor dem Endschritt des Heraustrennens der Platte aus dem Bandmaterial ausgeführt wird.
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Bei der Struktur, dass der in
JP-A-2004-137931 offenbarte konkave Abschnitt mit der in
JP-A-2007-100515 offenbarten Technik kombiniert ist, wie in
16 bis
19 gezeigt, ist es erforderlich, dass die Ausbildung des konkaven Abschnitts vor der Öffnungsbearbeitung ausgeführt wird, hinsichtlich einer Verformung der Öffnungen, und sämtliche der Schritte werden in
20 gezeigt. In
20 stellt das Bezugszeichen
50 das Bandmaterial dar, und das Bezugszeichen
60 stellt Führungsstift-Führungen dar. Der konkave Abschnitt, der jeder Öffnung entspricht, wird in Schritt
1 zum Beispiel durch Schmiedeformung ausgebildet. In Schritt
2 wird die Öffnungsbearbeitung (eine Seite) durch Stanzpressen ausgeführt. In Schritt
3 wird die Öffnungsbearbeitung (gegenüberliegende Seite) durch Stanzpressen ausgeführt. Nach der Öffnungsbearbeitung wird Grat zum Beispiel durch (mechanische) Bürstenbearbeitung entfernt, und dann wird ein Reinigen ausgeführt.
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Nachfolgend, in Schritt 4, wird der vorstehende Abschnitt an dem Mittelabschnitt der Platte durch Streckziehen ausgebildet. In dem Endschritt 5, wird die Öffnungsplatte durch Stanzpressen, Ziehen bzw. Zugumformen oder dergleichen, herausgetrennt. Es ist unnötig zu sagen, dass die Bewegung zwischen den jeweiligen Schritten durch Abwickeln des Bandmaterials 100 durchgeführt wird. 21A und 21B sind vergrößerte Ansichten der detaillierten Struktur der Öffnungsplatte bei dem Streckzieh-Schritt, wobei 21A einen Zustand vor den Streckzieh-Schritt zeigt, und 21B einen Zustand während des Streckzieh-Schritts zeigt. In 21A und 21B stellt das Bezugszeichen 70 einen Stempel dar, das Bezugszeichen 71 stellt eine Stempelführung dar, das Bezugszeichen 80 stellt einen Würfel bzw. Dice dar, das Bezugszeichen 81 stellt eine Würfelführung dar, das Bezugszeichen 11 stellt die Öffnungsplatte dar und das Bezugszeichen 320 stellt den konkaven Abschnitt dar.
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In 21A stellt Y einen verformten Abschnitt (Ansatzabschnitt) dar, der an der Endfläche an der stromaufwärtigen Seite der Platte ausgebildet wird, wenn der konkave Abschnitt 20 an der Endfläche an der stromabwärtigen Seite der Öffnungsplatte 11 ausgebildet wird. Die Würfelführung 81 ist an den beiden Seiten des Würfels 80 angeordnet, wobei sie als eine Streckziehform für die Öffnungsplatte dient, und die Öffnungsplatte 11 mit dem konkaven Abschnitt, der jeder Öffnung darin ausgebildeten entspricht, wird an der Würfelführung 81 angebracht. Nachfolgend schlägt die Stempelführung 71, um den äußeren Umfangsabschnitt der Öffnungsplatte 11 abzuklemmen.
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Zu diesem Zeitpunkt tritt ein Spalt G zwischen der Platte 11 und der Stempelführung 71 auf, aufgrund des verformten Abschnitts Y der Endfläche an der stromaufwärtigen Seite der Platte. Folglich schlägt der Stempel 70, bei dem nachfolgenden Streckzieh-Schritt des vorstehenden Abschnitts an dem Mittelabschnitt der Öffnungsplatte, und die Ausbildung des vorstehenden Abschnitts an dem Mittelabschnitt der Öffnungsplatte wird begonnen, wie in 21B gezeigt. Zu diesem Zeitpunkt ist es unmöglich, die Öffnungsplatte durch die Metallform ausreichend zu pressen, aufgrund des Vorhandenseins des Spalts G, und somit wird ein Ziehen ausgeführt. Folglich gibt es ein Problem, dass ein verformter Abschnitt Z in der Öffnung um den vorstehenden Abschnitt herum ausgeführt wird, in 21B.
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Um das Problem der Verformung der Öffnungen zu lösen, ist es erforderlich, den vorstehenden Abschnitt auszubilden vor der Öffnungsbearbeitung oder dem Schritt des Ausbildens des konkaven Abschnitts, der jeder Öffnung entspricht. Wie jedoch oben unter Bezugnahme auf 20 beschrieben, ist es unmöglich, das Bandmaterial abzuwickeln, nachdem der vorstehende Abschnitt ausgebildet ist, und somit ist es erforderlich, die jeweiligen Schritte auf einer Anlage zu verbinden. Deshalb gibt es ein Problem bei den Kosten und dem Qualitätsmanagement.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Deshalb ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zerstäubung von Kraftstoffnebel bei geringen Kosten zu implementieren, ohne Turbulenz in der Kraftstoffströmung an einem Öffnungseintrittsabschnitt herbeizuführen, sogar in dem Fall einer Ausführung mit großer Strömungsrate bei der Kraftstofföffnung für einen Verbrennungsmotor.
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Um die obige Aufgabe zu lösen, gemäß einem Kraftstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden Erfindung, wird ein Mittelabschnitt der Endfläche an der stromaufwärtigen Seite einer Öffnungsplatte ausgespart, um einen dünnwandigen Teil zu bilden, der im Wesentlichen parallel zu dem Spitzenabschnitt eines Ventilstopfens ist, und die Öffnungsplatte ist so angeordnet, dass eine virtuelle kreisförmige konische Oberfläche, die sich zu der stromabwärtigen Seite einer Ventilsitzfläche erstreckt, und die Endfläche an der stromaufwärtigen Seite der Öffnungsplatte an der äußeren Umfangsseite des dünnwandigen Teils einander schneiden, um einen virtuellen Kreis zu bilden.
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Der Abstand zu dem Öffnungsaustritt von Kraftstoff, der durch die Außenseite in der radialen Richtung der Mittelachse X des Kraftstoffeinspritzventils des Öffnungseintrittsabschnitts durchgeht und gegen die Innenseite in der radialen Richtung der Öffnungswand prallt, und der Abstand zu dem Öffnungsaustritt von Kraftstoff, der gegen die Innenseite in der radialen Richtung der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils des Öffnungseintrittsabschnitts prallt, kann jeweils optimiert werden. In dem Fall einer Ausführung mit großer Strömungsrate oder einer Ausführung mit großem Sprühwinkel, kann eine ausgezeichnete Zerstäubungscharakteristik von Kraftstoffnebel erhalten werden, ohne ein Auftreten von Turbulenz in der Kraftstoffströmung an dem Öffnungseintrittsabschnitt.
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Die vorangehende und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der vorliegenden Erfindung offenkundiger werden, wenn sie in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen genommen wird.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Querschnittansicht, die den Gesamtaufbau eines Kraftstoffeinspritzventils zeigt;
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2 ist ein detaillierter Querschnitt des Spitzenabschnitts des Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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3 ist eine Teildraufsicht, im Blick von einem Pfeil J von 2;
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4 ist eine vergrößerte Ansicht eines M-Teils von 2;
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5 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, im Schnitt nach K-K von 2;
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6 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, im Schnitt nach L-L von 2;
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7 ist ein Kenngrößendiagramm, das die Beziehung zwischen der Form des Öffnungseintrittsabschnitts und der durchschnittlichen Partikelgröße von Kraftstoffnebel zeigt;
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8 ist eine detaillierte Querschnittansicht des Spitzenabschnitts eines Kraftstoffeinspritzventils von einem Stand der Technik 1;
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9 ist eine Teildraufsicht, im Blick von einem Pfeil A von 8;
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10 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, im Schnitt nach B-B von 8;
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11 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, im Schnitt nach C-C von 8;
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12 ist eine detaillierte Querschnittansicht des Spitzenabschnitts eines Kraftstoffeinspritzventils von einem Stand der Technik 2;
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13 ist eine Teildraufsicht, im Blick von einem Pfeil D von 12;
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14 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, im Schnitt nach E-E von 12;
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15 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, im Schnitt nach F-F von 12;
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16 ist eine detaillierte Querschnittansicht des Spitzenabschnitts eines Kraftstoffeinspritzventils, das durch Kombinieren des Stands der Technik 1 mit dem konkaven Abschnitt des Stands der Technik 2 erhalten wird;
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17 ist eine Teildraufsicht, im Blick von einem Pfeil G von 16;
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18 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, im Schnitt nach H-H von 16;
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19 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, im Schnitt nach I-I von 16;
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20 ist ein Diagramm, das einen Bearbeitungsschritt einer Öffnungsplatte von einem Kraftstoffeinspritzventil zeigt, das durch Kombinieren des Stands der Technik 1 mit dem konkaven Abschnitt des Stands der Technik 2 erhalten wird; und
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21 ist ein Diagramm, das den detaillierten Aufbau der Öffnungsplatte, basierend auf dem System von 16, bei einem Streckzieh-Schritt zeigt.
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Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform
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Eine bevorzugte Ausführungsform gemäß der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
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Ausführungsform 1
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1 bis 6 sind Querschnittansichten der jeweiligen Teile eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer Ausführungsform 1.
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Der Aufbau und Betrieb des in 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzventils sind die gleichen des oben beschriebenen Stands der Technik, und die doppelte Beschreibung davon wird weggelassen. 2 ist eine detaillierte Querschnittansicht des Spitzenabschnitts des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der Ausführungsform 1, 3 ist eine Teildraufsicht, im Blick von einem Pfeil J von 2, 4 ist eine vergrößerte Ansicht eines M-Teils von 2, 5 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, im Schnitt nach K-K und 6 ist eine vergrößerte Querschnittansicht, im Schnitt nach L-L. In diesen Figuren stellen die gleichen Bezugszeichen wie 8 bis 19 die gleichen oder entsprechende Teile dar.
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Das Kraftstoffeinspritzventil gemäß der Ausführungsform 1 weist den dünnwandigen Teil 11e auf, der durch konkav bzw. hohlrund machen des Mittelabschnitts der stromaufwärtigen Seite der Endfläche 11c der Öffnungsplatte 11 zu der stromabwärtigen Seite durch Pressumformen erhalten wird, so dass der dünnwandige Teil 11e im Wesentlichen parallel zu dem Spitzenabschnitt 13 des Ventilstopfens ist, und die Öffnungsplatte 11 ist so angeordnet, dass die virtuelle kreisförmige konische Oberfläche 10b, die sich zu der stromabwärtigen Seite der Ventilsitzoberfläche 10a erstreckt, und die Endfläche 11c der stromaufwärtigen Seite der Öffnungsplatte an der äußeren Umfangsseite des dünnwandigen Teils 11e einander schneiden, um einen virtuellen Kreis 15 auszubilden (siehe 3).
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Der Eintrittsabschnitt 12a der Öffnung ist an der Außenseite des dünnwandigen Teils 11e und an der Innenseite der Ventilsitzöffnungsinnenwand 10c angeordnet, die dem minimalen Innendurchmesser des Ventilsitzes entspricht, und auch der Austrittsabschnitt 12b der Öffnung ist an der Außenseite in der radialen Richtung der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils bezüglich des Eintrittsabschnitts 12a angeordnet (siehe 4).
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Folglich werden, wenn der Ventilstopfen geöffnet wird, ein Kraftstoffstrom 16a, der gegen die Innenseite 12c in der radialen Richtung der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils des Öffnungseintrittsabschnitts 12a prallt, und ein Kraftstoffstrom 16b, der durch die Außenseite 12d in der radialen Richtung des Öffnungseintrittsabschnitts 12a durchgeht und gegen die Innenseite 12e in der radialen Richtung der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils der Öffnungswand prallt, als Kraftstoffhauptströme ausgebildet, die von dem Spalt 17a zwischen dem Ventilstopfen-Spitzenabschnitt 13 und der Ventilsitzoberfläche 10a zu der Wand 12e der Innenseite in der radialen Richtung der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils von jeder Öffnung führen.
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Des Weiteren ist die Hohlraumhöhe, die durch den Abstand in der axialen Ventilsitz-Richtung von der stromaufwärtigen Seite der Endfläche 11c der Öffnungsplatte zu dem Ventilstopfen-Spitzenabschnitt 13 repräsentiert wird, von der Mitte der Öffnungsplatte zu dem äußersten Durchmesserabschnitt 11d des dünnwandigen Teils im Wesentlichen fest, sie kann jedoch von dem äußersten Durchmesserabschnitt 11d des dünnwandigen Teils 11e zu der Ventilsitzöffnungsinnenwand 10c zunehmen. Deshalb können sich die Kraftstoffhauptströme 16a und 16b an der Ventilmündung unter dem Kehrtwendungsstrom 16c verbergen, der von dem äußersten Durchmesserabschnitt 11d des dünnwandigen Teils entlang der Hohlraumform des dünnwandigen Teils abgestrahlt wird, und somit stoßen die Kraftstoffhauptströme und der Kehrtwendungsstrom nicht frontal zusammen, so dass die Kraftstoffhauptströme nicht verlangsamt werden und die Turbulenz von Kraftstoff gering ist.
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Folglich wird der Flüssigkeitsfilm 19a (siehe 5), der durch starkes Drücken von Kraftstoff gegen die Öffnungswand 12e ausgebildet wird, weiter verdünnt durch Strömungstrennung an dem Öffnungseintrittsabschnitt 12a. Danach wird die Kraftstoffströmung in der Öffnung ein Kraftstoffstrom 16d entlang der Biegung der Öffnung, und er wird abgestrahlt als ein sichelförmiger Flüssigkeitsfilm 19b von dem Öffnungsaustritt 12b, wodurch eine Zerstäubung gefördert werden kann (siehe 6).
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Des Weiteren zeigt 7 ein experimentelles Ergebnis, das durch Untersuchen eines Effekts des Verhältnisses h/d auf den durchschnittlichen Partikeldurchmesser (μm) von Kraftstoffnebel erhalten wurde, wobei h eine Höhe gerade oberhalb der Öffnung (nachstehen als „Öffnung gerade oberhalb Höhe” bezeichnet) darstellt, die durch den Abstand in der axialen Ventilsitz-Richtung zwischen der Mitte des Öffnungseintrittsabschnitts 12a und des Ventilstopfen-Spitzenabschnitts 13 repräsentiert wird, und d stellt den Öffnungseintrittsdurchmesser dar. Wie aus 7 offenkundig ist, durch Festlegen von h ≤ 1,5d bei einem offenen Ventilzustand, wird die Strömungsrichtung an dem Öffnungseintrittsabschnitt 12a schnell geändert, während der Kraftstoffhauptstrom eine hohe Strömungsrate beibehält, so dass eine Zerstäubung gefördert werden kann.
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Noch weiter ist jeder konkave Abschnitt 20 entsprechend dem Austrittsabschnitt der Öffnung durch Pressumformen ausgebildet, so dass die Öffnungslänge L2 der Außenseite in der radialen Richtung der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils kürzer ist als die Öffnungslänge L1 der Innenseite in der radialen Richtung (siehe 4) bezüglich jeder Öffnung, und jede Öffnung ist durch Pressumformen ausgebildet, um die Bodenoberfläche 20a des konkaven Abschnitts zu überschreiten.
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Folglich, sogar wenn der Abstand zwischen der Innenseite 12c und der Außenseite 12d in der radialen Richtung der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils an dem Öffnungseintrittsabschnitt 12a vergrößert ist, aufgrund der Zunahme des Öffnungsdurchmessers für die Ausführung mit großer Strömungsrate und der Zunahme des Neigungswinkels der Öffnung für die Ausführung mit großem Sprühwinkel, können der Abstand zu dem Öffnungsaustritt des Kraftstoffes, der durch die Außenseite 12d in der radialen Richtung der axialen Mitte X des Kraftstoffeinspritzventils an dem Öffnungseintrittsabschnitt 12a durchgeht und gegen die Innenseite 12e in der radialen Richtung der Öffnungswand prallt, und der Abstand zu dem Öffnungsaustritt 12b des Kraftstoffes, der gegen die Innenseite 12c in der radialen Richtung an dem Öffnungseintrittsabschnitt prallt, jeweils optimiert werden. Deshalb kann die Zerstäubung von Kraftstoffnebel ungeachtet der Strömungsraten-Ausführung und der Sprüh-Ausführung durchgeführt werden.
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Des Weiteren, gemäß dem Kraftstoffeinspritzventil der Ausführungsform 1, wie in der vergrößerten Ansicht von 4 gezeigt, ist ein säulenartiger Abschnitt 12f mit dem minimalen Querschnittbereich zwischen dem Öffnungseintrittsabschnitt 12a und dem konkaven Abschnitt 20 in dem Strömungsdurchgang der Öffnung 12 befestigt. Die Strömungsrate wird durch den Querschnittbereich des säulenartigen Abschnitts 12f bestimmt, und somit kann durch Befestigen des säulenartigen Abschnitts 12f mit dem minimalen Querschnittbereich eine Streuung der Strömungsrate, die durch positionelle Streuung der Öffnung 12 und des konkaven Abschnitts 20 verursacht wird, unterdrückt werden.
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Noch weiter, gemäß dem Kraftstoffeinspritzventil der Ausführungsform 1, ist eine Senkung bzw. Gegenbohrung 10d an dem Ventilsitz vorgesehen, um eine Beeinträchtigung mit einem verformten Abschnitt 11g an der stromaufwärtigen Seite der Platte zu verhindern, die auftritt, wenn der konkave Abschnitt 20 an der stromabwärtigen Seite der Öffnungsplatte durch Pressumformen ausgebildet wird.
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Wenn die Öffnungsplatte 11 und der Ventilsitz 10 durch Laserschweißen an einer Schweißstelle 11a von 2 zusammengeschweißt werden, kann das Auftreten eines Spalts an der Schweißstelle des äußeren Umfangsabschnitts der Öffnung durch Ausbilden der Senkung 10d unterdrückt werden, und somit kann eine Verteilung bzw. Streuung des Schweißens verbessert werden.
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Des Weiteren wird, gemäß dem Kraftstoffeinspritzventil der Ausführungsform 1, der dünnwandige Teil durch konkav machen des Mittelabschnitts der Endfläche der stromaufwärtigen Seite der Öffnungsplatte ausgebildet, so dass der dünnwandige Teil im Wesentlichen parallel zu dem Spitzenabschnitt des Ventilstopfens ist, ohne Ausbilden irgendeines vorstehenden Abschnitts an dem Mittelabschnitt der Öffnungsplatte. Deshalb kann das Bandmaterial abgewickelt werden, sogar nachdem der dünnwandige Teil an dem Mittelabschnitt der Öffnungsplatte ausgebildet ist, und somit kann der vorstehende Abschnitt ausgebildet werden vor dem Öffnungsausbildungs-Schritt oder dem Schritt des Ausbildens des konkaven Abschnitts, der jeder Öffnung entspricht, so dass die Massenproduktivität der Öffnungsplatte gesteigert werden kann.
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Verschiedene Modifikationen und Änderungen dieser Erfindung werden für Fachleute offenkundig sein, ohne von dem Bereich und Denken dieser Erfindung abzuweichen, und man sollte verstehen, dass diese nicht auf die hierin dargelegten veranschaulichenden Beispiele beschränkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2007-100515 A [0002, 0005, 0008, 0010, 0017, 0019, 0020]
- JP 2004-137931 A [0003, 0012, 0016, 0017, 0020]
