DE102010039616A1

DE102010039616A1 - Einspritzvorrichtung

Info

Publication number: DE102010039616A1
Application number: DE201010039616
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Kariya-city Shibata; Takeshi Kariya-city Mizobuchi; Norio Kariya-city Yamamoto
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2009-10-29
Filing date: 2010-08-20
Publication date: 2011-05-05
Also published as: JP2011094526A; JP5170059B2

Abstract

Eine Einspritzvorrichtung weist einen Ventilkörper (17, 18) und ein Ventilelement (3) auf. Eine Sitzfläche (22) ist linear und ringförmig im Eingriff mit oder außer Eingriff von einer Anlagefläche (21), sodass ein Düsenloch (14) in Bezug auf einen Kraftstoffkanal (10, 11, 12) geschlossen oder geöffnet ist. Eine Führungsfläche (41) hat eine um einen ersten Winkel (θ₁) in Bezug auf eine Ebene rechtwinklig zu einer Wellenmitte des Ventilelements steilere Neigung als die Sitzfläche und erstreckt sich im Inneren der Sitzfläche in einer radialen Richtung des Ventilelements kontinuierlich mit der Sitzfläche. Der erste Winkel ist in einem Bereich, der größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad ist. Ein radial innerer Abschnitt (42) ist in der radialen Richtung des Ventilkörpers relativ zu der Führungsfläche um einen zweiten Winkel (θ₂) nach außen geneigt, der sich in einem Bereich befindet, der größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad° ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einspritzvorrichtung, die Kraftstoff in eine Maschine einspritzt und dieser zuführt.
Herkömmlicherweise wurden Technologien, die einen Kraftstoffsprühnebel zerstäuben, der durch eine Einspritzvorrichtung eingespritzt wird, um ein Vermischen von Kraftstoff und Luft zu unterstützen, in zahlreichen Aspekten studiert. Als eine der Methoden zum Unterstützen solch einer Zerstäubung eines Sprühnebels wurden ein Ausbilden einer Strömung von Kraftstoff an einem Düsenloch der Einspritzvorrichtung in eine Form eines Flüssigkeitsfilms und ein dünner Machen des Flüssigkeitsfilms der Kraftstoffströmung berücksichtigt.
Gemäß einer Einspritzvorrichtung, die in dem japanischen Patent Nr. 2553120 beschrieben ist, wird zum Beispiel ein vorderer Endabschnitt eines Ventilkörpers unter Verwendung einer Platte geformt, die ein Düsenloch hat, und ein Zapfen, welcher sich zu der Platte hin erstreckt, ist an einem vorderen Endabschnitt eines Ventilelements vorgesehen. Eine Sitzfläche, deren Durchmesser sich zu einem hinteren Ende der Einspritzvorrichtung vergrößert, ist an einer Rückseite des Zapfens ausgebildet. Diese Sitzfläche ist linear sowie ringförmig mit einer Anlagefläche des Ventilkörpers im Eingriff oder außer Eingriff von dieser, sodass das Düsenloch in Bezug auf einen Kraftstoffkanal in dem Ventilkörper geschlossen oder geöffnet ist.
Folglich wird, wenn sich die Sitzfläche außer Eingriff von der Anlagefläche befindet und dadurch Kraftstoff zu dem Düsenloch durch den Kraftstoffkanal strömt, Kraftstoff, der zwischen der Sitzfläche und der Anlagefläche durchgegangen ist, gepresst und durch den Zapfen zusammengeführt und strömt dann in das Düsenloch. Als ein Ergebnis wird eine Strömung von Kraftstoff an dem Düsenloch in einer Form eines Flüssigkeitsfilms ausgebildet, sodass eine Zerstäubung eines Kraftstoffsprühnebels unterstützt wird.
Gemäß einer Einspritzvorrichtung, die in dem japanischen Patent Nr. 4129018 beschrieben ist, wird ein vorderer Endabschnitt eines Ventilelements in einer Kugelflächenform ausgebildet und eine Sitzfläche ist ebenfalls in einer Kugelflächenform ausgebildet. Wenn die Sitzfläche, die eine Kugelflächenform hat, linear sowie ringförmig im Eingriff mit einer Anlagefläche oder außer Eingriff von dieser ist, die eine verjüngte Form hat, ist ein Düsenloch in Bezug auf einen Kraftstoffkanal in einem Ventilkörper geschlossen oder geöffnet.
Dementsprechend wird, wenn Kraftstoff entlang eines Kraftstoffkanals zu dem Düsenloch strömt, Kraftstoff, der zwischen der Sitzfläche und der Anlagefläche durchgegangen ist, gepresst und an einem radial inneren Bereich einer Innenwandfläche des Düsenlochs zusammengeführt. Als ein Ergebnis wird eine Strömung von Kraftstoff an dem Düsenloch in der Form eines Flüssigkeitsfilms ausgebildet, sodass eine Zerstäubung eines Sprühnebels unterstützt wird.
Allerdings wurden starke Anforderungen an die Zerstäubung eines Kraftstoffsprühnebels gestellt und es gab eine sehr hohe Nachfrage danach, eine Kraftstoffströmung in dem Düsenloch dünner zu machen. In dieser Hinsicht wird bei den Einspritzvorrichtungen, die in den japanischen Patenten Nr. 2553120 und Nr. 4129018 beschrieben sind, Kraftstoff nur einmal zusammengeführt und in der Einspritzvorrichtung, die in dem japanischen Patent Nr. 4129018 beschrieben ist, ist die Richtungsgenauigkeit der Kraftstoffströmung zu dem Bereich für das Zusammenführen von Kraftstoff (das heißt der radial innere Bereich der Innenwandfläche des Düsenlochs) gering. Folglich bieten die beiden obenstehenden Einspritzvorrichtungen einen erheblichen Raum, um eine weitere Verbesserung fortzuführen.
Die vorliegende Erfindung geht wenigstens einen der vorstehenden Nachteile an. Somit ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Strömung von Kraftstoff an einem Düsenloch dünner zu machen, um die Zerstäubung eines Sprühnebels von Kraftstoff in einer Einspritzvorrichtung weiter zu unterstützen.
Um die Aufgabe der vorliegenden Erfindung zu lösen, ist eine Einspritzvorrichtung vorgesehen, die einen Ventilkörper und ein Ventilelement aufweist. Der Ventilkörper hat ein Düsenloch an einem Endabschnitt des Ventilkörpers. Das Ventilelement ist in dem Ventilkörper aufgenommen, sodass eine Außenumfangsfläche des Ventilelements und eine Innenumfangsfläche des Ventilkörpers einen Kraftstoffkanal zwischen sich definieren. Das Ventilelement ist ausgebildet, um sich im Inneren des Ventilkörpers in einer axialen Richtung von diesem zu bewegen, um mit dem Ventilkörper in Eingriff oder außer Eingriff von diesem gebracht zu werden, sodass das Düsenloch in Bezug auf den Kraftstoffkanal geschlossen bzw. geöffnet ist. Das Ventilelement weist eine Sitzfläche an einem Endabschnitt von sich auf, wobei die Sitzfläche linear und ringförmig in Eingriff mit oder außer Eingriff von einer Anlagefläche des Ventilkörpers gebracht wird, sodass das Düsenloch in Bezug auf den Kraftstoffkanal geschlossen bzw. geöffnet ist. Das Ventilelement weist des Weiteren eine Führungsfläche an ihrem Endabschnitt auf, wobei die Führungsfläche eine um einen ersten Winkel in Bezug auf eine Ebene rechtwinklig zu einer Wellenmitte des Ventilelements steilere Neigung als die Sitzfläche hat und sich im Inneren der Sitzfläche in einer radialen Richtung des Ventilelements kontinuierlich mit der Sitzfläche erstreckt. Der erste Winkel befindet sich in einem Bereich, der größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad ist. Eine Innenwandfläche des Düsenlochs weist einen radial inneren Abschnitt auf, der sich in einer radialen Richtung des Ventilkörpers innen befindet, wobei der radial innere Abschnitt in der radialen Richtung des Ventilkörpers relativ zu der Führungsfläche um einen zweiten Winkel nach außen geneigt ist, der sich in einem Bereich befindet, der größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad ist.
Die Erfindung ist zusammen mit ihren zusätzlichen Aufgaben, Merkmalen und Vorteilen am Besten aus der folgenden Beschreibung, den angehängten Ansprüchen und den beigefügten Zeichnungen verständlich, bei denen:
1 eine Darstellung ist, die einen Gesamtaufbau einer Einspritzvorrichtung in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;
2 eine Darstellung ist, die eine Anordnung von Düsenlöchern in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
3 eine Darstellung ist, die einen Aufbau eines Hauptmerkmals der Einspritzvorrichtung in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
4A ein Korrelationsdiagramm zwischen einer Flüssigkeitsfilmdicke und einer Größe der zerstäubten Partikel in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel ist;
4B eine Darstellung ist, die veranschaulicht, dass die Flüssigkeitsfilmdicke in Übereinstimmung mit dem ersten Ausführungsbeispiel dünn gemacht ist;
5 eine Darstellung ist, die einen Aufbau eines Hauptmerkmals einer Einspritzvorrichtung in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt; und
6 eine Darstellung ist, die einen Aufbau eines Hauptmerkmals einer Einspritzvorrichtung in Übereinstimmung mit einer Abwandlung der Ausführungsbeispiele zeigt.
(Erstes Ausführungsbeispiel)
Eine Ausbildung einer Einspritzvorrichtung 1 in Übereinstimmung mit einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist unter Bezugnahme auf die 1 beschrieben. Die Einspritzvorrichtung 1 ist zum Beispiel in jedem Zylinder einer Benzinmaschine (nicht gezeigt) angeordnet, um Kraftstoff direkt in eine Verbrennungskammer (nicht gezeigt) einzuspritzen. Die Einspritzvorrichtung 1 spritzt Kraftstoff, der einen Druck in einem Bereich von zum Beispiel 20 MPa hat, in die Verbrennungskammer ein, um so einen Sprühnebel von Kraftstoff auszubilden. Der Kraftstoffsprühnebel, der in der Verbrennungskammer ausgebildet wird, wird als ein Ergebnis einer Funkenentladung verbrannt, um so eine Leistung zu erzeugen.
Die Einspritzvorrichtung weist einen Düsenteil 2 auf, der Kraftstoff einspritzt, einen elektromagnetischen Solenoidteil 4, der ein Ventilelement antreibt (das heißt eine Nadelventil 3) des Düsenteils 2, und einen Kraftstoffaufnahmeteil 5, der Hochdruckkraftstoff aufnimmt. Die Einspritzvorrichtung 1 führt Kraftstoff, den sie über den Kraftstoffaufnahmeteil 5 aufgenommen hat, durch Kraftstoffkanäle 7 bis 12, die im Inneren der Einspritzvorrichtung 1 definiert sind, in ein Düsenloch 14 zu. Durch Antreiben des Nadelventils 3 spritzt die Einspritzvorrichtung Kraftstoff durch das Düsenloch 14 ein.
Der Düsenteil 2 weist das Nadelventil 3, das als ein Ventilelement funktioniert, ein becherförmiges Nadelstützbauteil 17, das das Düsenloch 14 an einem vorderen Ende des Stützbauteils 17 hat und welches einen Gleitwellenteil 16 des Nadelventils 3 aufnimmt und gleitend hält, und einen Düsenkörper 18 auf, der das Nadelventil 3 und das Nadelstützbauteil 17 aufnimmt.
Das Nadelstützbauteil 17 und der Düsenkörper 18 bilden einen Ventilkörper, der einen Innenraum 19 formt, der eine im Allgemeinen zylindrische Form hat. Das Nadelventil 3 ist in dem Innenraum 19 aufgenommen und bewegt sich in einer axialen Richtung des Ventils 3. Durch Aufnehmen des Nadelventils 3 in dem Innenraum 19 definieren das Nadelstützbauteil 17 und der Düsenkörper 18 den Kraftstoffkanal 12, 11, der in das Düsenloch 14 zwischen ihren entsprechenden Innenumfangsflächen und einer Außenumfangsfläche des Nadelventils 3 führt.
Eine Sitzfläche 22, die sich in Eingriff mit einer Anlagefläche 21 oder außer Eingriff von dieser befindet, welche an dem Nadelstützbauteil ausgebildet ist, ist an einem vorderen Endabschnitt des Nadelventils 3 ausgebildet. Die Sitzfläche 22 ist linear sowie ringförmig im Eingriff mit oder außer Eingriff von einer Anlagefläche 21, sodass das Düsenloch 14 in Bezug auf den Kraftstoffkanal 12 geschlossen oder geöffnet ist.
Sowohl die Anlagefläche 21 als auch die Sitzfläche 22 sind in verjüngten Formen ausgebildet. Ein linear und ringförmig ausgebildeter äußerer Umfangsrand (im Folgenden als ein Sitzabschnitt 23 bezeichnet) befindet sich im Eingriff mit oder außer Eingriff von der Anlagefläche 21, sodass sich die Anlagefläche 21 im Eingriff mit oder außer Eingriff von der Anlagefläche 21 befindet. Als ein Ergebnis des außer Eingriff Bringens des Sitzabschnitts 23 von der Anlagefläche 21 oder dem Eingriff des Sitzabschnitts 23 mit der Anlagefläche 21 ist das Düsenloch 14 in Bezug auf den Kraftstoffkanal 12 geöffnet oder geschlossen und die Kraftstoffeinspritzung durch das Düsenloch 14 ist dadurch gestartet oder gestoppt.
Zusätzlich dazu sind Gleitkontaktflächen 24 und flache Flächen 25 abwechselnd an einer Außenumfangsfläche des Gleitwellenteils 16 ausgebildet. Die Gleitkontaktfläche 24 befindet sich in gleitendem Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Nadelstützbauteils 17 und die flache Fläche 25 befindet sich nicht in gleitendem Kontakt mit der Innenumfangsfläche des Stützbauteils 17. Kanäle für Kraftstoff sind zwischen der Innenumfangsfläche des Nadelstützbauteils 17 und den flachen Flächen 25 definiert und die Kraftstoffkanäle dienen als ein Teil des Kraftstoffkanals 12.
Der elektromagnetische Solenoidteil 4 weist einen bewegbaren Kern 26, der in der axialen Richtung bewegbar ist, einen fixierten Kern 28, der den bewegbaren Kern 26 magnetisch zu einem hinteren Ende der Einspritzvorrichtung in der axialen Richtung in Folge einer Energiebeaufschlagung einer Solenoidspule 27 anzieht, eine Feder 29, die den bewegbaren Kern 26 zu einem vorderen Ende der Einspritzvorrichtung in der axialen Richtung drängt, und eine Einstellleitung 30 auf, die zum Beispiel eine Drängkraft der Feder 29 gegen den bewegbaren Kern 26 einstellt. Der bewegbare Kern 26, der fixierte Kern 28, die Feder 29, die Einstellleitung 30 usw. sind koaxial mit einem Rohr 31 aufgenommen.
Die Solenoidspule 27 ist durch vielfaches Winden eines Spulenkerns um einen zylindrischen Spulenkörper 34 ausgebildet, der aus Harz gemacht ist. Die Solenoidspule 27 ist durch eine fahrzeuginterne Energiequelle (nicht gezeigt) über einen Verbindungsanschluss 35 elektrifiziert. Eine vordere Endseite, eine hintere Endseite und eine Außenumfangsfläche der Solenoidspule 27 sind in einem Joch 36 aufgenommen.
Der bewegbare Kern 26 ist als ein zylindrisches Objekt ausgebildet, dessen Durchmesser sich in einer stufenartigen Weise zu seinem vorderen Ende hin verringert. Ein hinterer Endteil des bewegbaren Kerns 26 ist gleitfähig durch das Rohr 31 gestützt und ein hinterer Endteil des Nadelventils 3 ist in einen vorderen Endteil des Kerns 26 geklemmt, sodass der bewegbare Kern 26 in der axialen Richtung zusammen mit dem Nadelventil 3 verschoben wird. Eine Außenumfangsfläche des bewegbaren Kerns 26 definiert den Kraftstoffkanal 10 entlang einer Innenumfangsfläche des Rohres 31 und einer Außenumfangsfläche des hinteren Endteils des Nadelventils 3. Zusätzlich dazu steht der Kraftstoffkanal 10 durch eine Öffnung des Rohres 31 an ihrem vorderen Ende in Verbindung mit dem Kraftstoffkanal 11. Eine Innenumfangsfläche des bewegbaren Kerns 26 definiert den Kraftstoffkanal 9. Der Kraftstoffkanal 9 steht mit dem Kraftstoffkanal 10 durch ein Durchgangsloch 37 in Verbindung, das durch den bewegbaren Kern 26 in seiner radialen Richtung durchgeht.
Der fixierte Kern 28 ist in einer zylindrischen Form ausgebildet und an seiner Außenumfangsseite an dem Rohr 31 fixiert. Der fixierte Kern 28 definiert den Kraftstoffkanal 8 an einer Innenumfangsseite des Kerns 28 und die Feder 29 und die Einstellleitung 30 sind in dem Kraftstoffkanal aufgenommen. Ein hinteres Ende der Feder 29 dient als ein gestütztes Ende, das durch die Einstellleitung 30 gestützt ist, und ein vorderes Ende der Feder 29 dient als ein drängendes Ende, das durch die Innenumfangsfläche des bewegbaren Kerns 26 gestutzt ist und das den bewegbaren Kern 26 drängt.
Der Kraftstoffaufnahmeteil 5 weist den Kraftstoffkanal 7 auf, der mit dem Kraftstoffkanal 8 in Verbindung steht. Kraftstoff wird in dem Aufnahmeteil 5 von der Außenseite der Einspritzvorrichtung 1 aufgenommen und der Aufnahmeteil 5 leitet Kraftstoff durch einen Filter 38 zu dem Kraftstoffkanal 7. Dann leitet der Aufnahmeteil 5 Kraftstoff von dem Kraftstoffkanal 7 zu dem Kraftstoffkanal 8.
Als ein Ergebnis der vorstehend beschriebenen Ausbildung der Einspritzvorrichtung 1 wird der durch die Einspritzvorrichtung 1 aufgenommene Hochdruckkraftstoff durch die Kraftstoffkanäle 7 bis 12 in dieser Reihenfolge zu dem Düsenloch 14 geleitet. Unter den Kräften, die in Übereinstimmung mit dem Öffnen und Schließen des Düsenlochs 14 von dem Blickpunkt eines Ausgleichs zwischen axialen Kräften berücksichtigt werden müssen, die auf das Nadelventil 3 aufgebracht werden, sind jene, die in einer Ventilschließrichtung aufgebracht werden, hauptsächlich eine Last (Kraftstoffdrucklast: L_f) in Folge eines Kraftstoffdrucks und die Drängkraft (Federkraft: F_S) durch die Feder 29. Eine Kraft der vorstehenden Kräfte, die berücksichtigt werden müssen, welche in einer Ventilöffnungsrichtung aufgebracht wird, ist hauptsächlich eine Anziehungskraft (elektromagnetische Anziehungskraft: F_a), die den bewegbaren Kern 26 durch den fixierten Kern 28 magnetisch zu dem hinteren Ende der Einspritzvorrichtung 1 in der axialen Richtung anzieht.
Als ein Ergebnis des Starts der Energiebeaufschlagung der Solenoidspule 27 wird ein magnetischer Kreislauf, der durch den fixierten Kern 28, den bewegbaren Kern 26 und das Joch 36 geht, ausgebildet und die elektromagnetische Anziehungskraft F_a wird erzeugt. Dementsprechend ist bei der Balance zwischen axialen Kräften, die auf das Nadelventil 3 aufgebracht werden, die Kraft, die in der Ventilöffnungsrichtung aufgebracht wird, größer als die Summe der Kräfte, die in der Ventilschließrichtung aufgebracht werden. Daher werden der bewegbare Kern 26 und das Nadelventil 3 zu dem hinteren Ende der Einspritzrichtung 1 in der axialen Richtung verschoben, sodass die Sitzfläche 22 außer Eingriff von der Anlagefläche 21 gebracht wird. Folglich wird das Düsenloch 14 in Bezug auf den Kraftstoffkanal 12 geöffnet und somit wird Kraftstoff durch das Düsenloch 14 eingespritzt.
Als ein Ergebnis des Anhaltens der Energiebeaufschlagung der Solenoidspule 27 existiert die elektromagnetische Anziehungskraft F_a nicht länger. Dementsprechend wird in der Balance zwischen den axialen Kräften, die auf das Nadelventil 3 aufgebracht werden, die Summe der Kräfte, die in der Ventilschließrichtung aufgebracht werden, größer als die Kraft, die in der Ventilöffnungsrichtung aufgebracht wird. Daher werden der bewegbare Kern 26 und das Nadelventil 3 zu dem vorderen Ende der Einspritzvorrichtung 1 in der axialen Richtung verschoben, sodass sich die Sitzfläche 22 in Eingriff mit der Anlagefläche 21 befindet. Folglich ist das Düsenloch 14 in Bezug auf den Kraftstoffkanal 12 geschlossen und somit ist das Einspritzen von Kraftstoff gestoppt. Zusätzlich dazu werden der Energiebeaufschlagungsstart und der Energiebeaufschlagungstopp für die Solenoidspule 27 im Ansprechen auf einen Befehl von einer vorbestimmten fahrzeuginternen elektronischen Steuereinheit (ECU: nicht gezeigt) ausgeführt.
Eigenschaften des ersten Ausführungsbeispiels sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben. Bei der Einspritzvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist an einem vorderen Ende des Nadelstützbauteils 17 mehr als ein Düsenloch 14 in gleichwinkligen Abständen ausgebildet, wobei eine Wellenmitte der Einspritzvorrichtung 1 als die Mitte dient, wie dies in der 2 veranschaulicht ist. Die entsprechenden Düsenlöcher 14 öffnen sich elliptisch an der Innenseite und Außenseite des Nadelstützbauteils 17. Jedes Düsenloch 14 ist von dem Stützbauteil 17 radial nach außen geneigt und ein Durchmesser des Düsenlochs 14 vergrößert sich zu dem vorderen Ende des Stützbauteils 17.
Wie dies in der 3 veranschaulicht ist, ist eine Führungsfläche 41, die eine um einen Winkel θ₁ steilere Neigung als die Sitzfläche 22 hat und die sich von dem Ventil 3 kontinuierlich mit der Sitzfläche 22 radial nach innen erstreckt, an dem vorderen Endabschnitt des Nadelventils 3 ausgebildet. Des Weiteren ist ein radial innerer Abschnitt einer Innenwandfläche des Düsenlochs 14 (im Folgenden als eine Düsenlochinnenwandfläche 42 bezeichnet) von dem Nadelstützbauteil 17 relativ zu der Führungsfläche 41 um einen Winkel θ₂ radial nach außen geneigt. Zusätzlich dazu sind beide Winkel θ₁, θ₂ in einem Bereich, der größer als 0 (null) Grad ist und der kleiner als 90 Grad ist.
Ein stromabwärtiges Ende der Führungsfläche 41 befindet sich radial außerhalb eines stromaufwärtigen Endes der Düsenlochinnenwandfläche 42. Der Durchmesser der Führungsfläche 41 ist in einer konischen Form von der stromaufwärtigen Seite zu der stromabwärtigen Seite hin verkleinert. Zusätzlich dazu ist ein Freiraum 45 für ein Schleifwerkzeug beim Schleifen und Endbearbeiten der Anlagefläche 21 radial innerhalb der Sitzfläche 21 ausgebildet.
Die Funktionsweise der Einspritzvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels ist im Folgenden unter Bezugnahme auf die 3 beschrieben. Wenn sich die Sitzfläche 22 außer Eingriff von der Anlagefläche 21 befindet, sodass das Düsenloch 14 in Bezug auf den Kraftstoffkanal 12 geöffnet ist, strömt Kraftstoff durch den Kraftstoffkanal 12 zu dem Düsenloch 14. In diesem Fall wird Kraftstoff, der zwischen der Sitzfläche 22 und der Anlagefläche 21 geströmt ist, gepresst und an der Führungsfläche 41 zusammengeführt und strömt dann in das Düsenloch 14. Der Kraftstoff, der in das Düsenloch 14 geströmt ist, wird gegen die Düsenlochinnenwandfläche 42 gepresst und dadurch weiter zusammengeführt. Als ein Ergebnis wird Kraftstoff wie ein dünner Film entlang der Innenwandfläche des Düsenlochs 14 ausgebildet, um eine Flüssigkeitsfilmströmung zu werden, und in die Außenseite des Düsenlochs 14 eingespritzt.
Vorteilhafte Effekte des ersten Ausführungsbeispiels sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die 4A und 4B beschrieben. Bei der Einspritzvorrichtung 1 des ersten Ausführungsbeispiels sind die Führungsfläche 41, die eine um den Winkel θ₁ steilere Neigung als die Sitzfläche 22 hat, der sich in einem Bereich befindet, der größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad ist, und die sich von dem Ventil 3 kontinuierlich mit der Sitzfläche 22 radial nach innen erstreckt, an dem vorderen Endabschnitt des Nadelventils 3 ausgebildet. Die Düsenlochinnenwandfläche 42 ist radial nach außen von dem Nadelstützbauteil 17 relativ zu der Führungsfläche 41 um einen Winkel θ₂ geneigt, der sich in einem Bereich befindet, der größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad ist. Dementsprechend wird, wenn sich die Sitzfläche 22 außer Eingriff von der Anlagefläche 21 befindet, sodass Kraftstoff durch den Kraftstoffkanal 12 zu dem Düsenloch 14 strömt, der Kraftstoff, der zwischen der Sitzfläche 22 und der Anlagefläche 21 geströmt ist, gepresst und an der Führungsfläche 41 zusammengeführt und strömt dann in das Düsenloch 14. Der Kraftstoff, der in das Düsenloch 14 geströmt ist, wird gegen die Düsenlochinnenwandfläche 42 gepresst und dadurch weiter zusammengeführt. Somit wird die Kraftstoffströmung in dem Düsenloch 14 weiter wie ein dünner Film ausgebildet, sodass eine Zerstäubung des Sprühnebels von Kraftstoff sogar noch mehr unterstützt wird.
Die 4A und 4B veranschaulichen eine Korrelation zwischen einer Dicke des Flüssigkeitsfilms des Kraftstoffs in dem Düsenloch 14 und einer Größe der zerstäubten Partikel von Kraftstoff nach dem Einspritzen in den folgenden vier Fällen: ein Fall, bei dem nur das Zusammenführen von Kraftstoff mit Hilfe der Führungsfläche 41 (im Folgenden als eine Maßnahme A bezeichnet) vorgenommen wird; ein Fall, bei dem nur die Zusammenführung des Kraftstoffs mit Hilfe der Düsenlochinnenwandfläche 42 (im Folgenden als eine Maßnahme B) erfolgt; ein Fall, bei dem beide Maßnahmen A, B erfolgen; und ein Fall, bei dem weder die Maßnahme A noch B erfolgt.
In den 4A und 4B sind die Flüssigkeitsfilmdicken, wenn weder die Maßnahme A noch B ergriffen wird; wenn nur die Maßnahme A ergriffen wird; wenn nur die Maßnahme B ergriffen wird; und wenn beide Maßnahmen A, B ergriffen werden, entsprechend als D0, D1, D2 und D3 bezeichnet. Die Größen der zerstäubten Partikel, wenn weder die Maßnahme A noch B ergriffen wird; wenn nur die Maßnahme A ergriffen wird; wenn nur die Maßnahme B ergriffen wird; und wenn beide Maßnahmen A und B ergriffen werden, sind entsprechend als R0, R1, R2 und R3 bezeichnet.
In den 4A und 4B ist bei sowohl der Flüssigkeitsfilmdicke als auch der Größe der zerstäubten Partikel ein Verringerungsbetrag, wenn beide Maßnahmen A, B ergriffen werden, größer als die Summe eines Verringerungsbetrags, wenn nur die Maßnahme A ergriffen wird, und eines Verringerungsbetrags, wenn nur die Maßnahme B ergriffen wird, das heißt (D0–D3) ist größer als die Summe von (D0–D1) und (D0–D2); und (R0–R3) ist größer als die Summe von (R0–R1) und (R0–R2).
Dementsprechend ist ein Zerstäubungseffekt des doppelten Zusammenführens von Kraftstoff an der Führungsfläche 41 und an der Düsenlochinnenwandfläche 42 signifikanter als eine bloße Addition eines Zerstäubungseffekts des einmaligen Zusammenführens an der Führungsfläche 41 und des Zerstäubungseffekts des einmaligen Zusammenführens an der Wandfläche 42. Der Aufbau des Düsenteils 2 zum doppelten Zusammenführen von Kraftstoff an der Führungsfläche 41 und an der Wandfläche 42 ist eine extrem effektive Maßnahme dahingehend, dass die Kraftstoffströmung in dem Düsenloch 14 wie ein dünner Film ausgebildet wird, um die Zerstäubung des Kraftstoffsprühnebels zu unterstützen.
Ein stromabwärtiges Ende 43 der Führungsfläche 41 befindet sich radial außerhalb eines stromaufwärtigen Endes 44 der Düsenlochinnenwandfläche 42. Dementsprechend wird die Richtungsgenauigkeit der Kraftstoffströmung zu der Wandfläche 42, die eine Position für das Zusammenführen für ein zweites Mal ist, hoch gemacht. Somit ist die Kraftstoffströmung in dem Düsenloch 14 weiter als ein dünner Film ausgebildet, sodass eine Zerstäubung des Kraftstoffsprühnebels unterstützt wird.
(Zweites Ausführungsbeispiel)
Bei einer Einspritzvorrichtung 1 in Übereinstimmung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie dies in der 5 veranschaulicht ist, ist eine Führungsfläche 41 an einem Abschnitt eines Nadelventils 3 inklusive einer Wellenmitte des Nadelventils 3 mit einem Radius versehen, um eine schärfere Neigung von ihrer stromaufwärtigen Seite zu ihrer stromabwärtigen Seite zu haben. Dementsprechend ist ein Druckverlust von Kraftstoff, wenn er die Führungsfläche 41 passiert, verringert, sodass ein Druckverlust, den das Zusammenführen von Kraftstoff an der Führungsfläche 41 nach sich zieht, begrenzt ist.
Abwandlungen der vorstehenden Ausführungsbeispiele sind im Folgenden unter Bezugnahme auf die 6 beschrieben. Der Modus der Einspritzvorrichtung 1 ist nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt und zahlreiche Abwandlungen davon können erhalten werden. Zum Beispiel öffnet sich bei der Einspritzvorrichtung 1 der Ausführungsbeispiele an dem vorderen Ende des Nadelstützbauteils 17 das Düsenloch 14 an einer Ebene, die rechtwinklig zu der Wellenmitte des Nadelventils 3 ist. Alternativ dazu kann sich, wie dies in der 6 veranschaulicht ist, ein Düsenloch 14 an einer geneigten Fläche öffnen, die ähnlich zu einer Anlagefläche 21 ist. Zusätzlich dazu kann eine Sitzfläche 22 eines Nadelventils 3 in einer Kugelflächenform ausgebildet sein. Ein vorderer Endabschnitt eines Ventilkörpers kann unter Verwendung einer Platte ausgebildet sein und das Düsenloch 14 kann ausgebildet sein, um durch diese Platte hindurchzugehen. Eine Einspritzvorrichtung 1 kann an einer Einlasssammelleitung angebracht sein, um Kraftstoff in eine Einlassöffnung einzuspritzen.
Zusätzliche Vorteile und Abwandlungen ergeben sich dem Fachmann. Die Erfindung ist in ihren weiteren Bedeutungen daher nicht auf die besonderen Details, die repräsentativen Gerätschaften und die veranschaulichenden Beispiele beschränkt, die hier gezeigt und beschrieben sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2553120 [0003, 0007]
JP 4129018 [0005, 0007, 0007]

Claims

Einspritzvorrichtung mit: einem Ventilkörper (17, 18), der ein Düsenloch (14) an einem Endabschnitt des Ventilkörpers (17, 18) aufweist; und ein Ventilelement (3), das in dem Ventilkörper (17, 18) aufgenommen ist, sodass eine Außenumfangsfläche des Ventilelements (3) und eine Innenumfangsfläche des Ventilkörpers (17, 18) einen Kraftstoffkanal (10, 11, 12) zwischen sich definieren, wobei: das Ventilelement (3) ausgebildet ist, um sich im Inneren des Ventilkörpers (17, 18) in einer axialen Richtung von diesem zu bewegen, um mit dem Ventilkörper (17, 18) in Eingriff oder außer Eingriff von diesem gebracht zu werden, sodass das Düsenloch (14) in Bezug auf den Kraftstoffkanal (10, 11, 12) geschlossen bzw. geöffnet wird; das Ventilelement (3) eine Sitzfläche (22) an einen Endabschnitt von sich hat, wobei die Sitzfläche (22) linear und ringförmig in Eingriff mit oder außer Eingriff von einer Anlagefläche (21) des Ventilkörpers (17, 18) gebracht ist, sodass das Düsenloch (14) in Bezug auf den Kraftstoffkanal (10, 11, 12) geschlossen bzw. geöffnet ist; das Ventilelement (3) des Weiteren eine Führungsfläche (41) an ihrem Endabschnitt hat, wobei die Führungsfläche (41) eine um einen ersten Winkel (θ₁) in Bezug auf eine Ebene rechtwinklig zu einer Wellenmitte des Ventilelements (3) steilere Neigung als die Sitzfläche (22) hat, und sich in einer radialen Richtung des Ventilelements (3) im Inneren der Sitzfläche (22) kontinuierlich mit der Sitzfläche (22) erstreckt; der erste Winkel (θ₁) sich in einem Bereich befindet, der größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad ist; und eine Innenwandfläche des Düsenlochs (14) einen radial inneren Abschnitt (42) aufweist, der sich in einer radialen Richtung des Ventilkörpers (17, 18) innen befindet, wobei der radial innere Abschnitt (42) in der radialen Richtung des Ventilkörpers (17, 18) relativ zu der Führungsfläche (41) um einen zweiten Winkel (θ₂) nach außen geneigt ist, der sich in einem Bereich befindet, der größer als 0 Grad und kleiner als 90 Grad ist.
Einspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei sich ein stromabwärtiges Ende (43) der Führungsfläche (41) in einer Kraftstoffströmungsrichtung radial außerhalb eines stromaufwärtigen Endes (44) des radial inneren Abschnitts (42) in der Kraftstoffströmungsrichtung befindet.
Einspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Führungsfläche (41) mit einem Radius versehen ist, um eine Neigung zu haben, die in Bezug auf die Ebene rechtwinklig zu der Wellenmitte des Ventilelements (3) von einer stromaufwärtigen Seite zu einer stromabwärtigen Seite der Führungsfläche (41) in der Kraftstoffströmungsrichtung schärfer wird, an einem Abschnitt des Ventilelements (3) inklusive der Wellenmitte des Ventilelements (3).
Einspritzvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei sich ein Durchmesser der Führungsfläche (41) konisch von einer stromaufwärtigen Seite zu einer stromabwärtigen Seite der Führungsfläche (41) in der Kraftstoffströmungsrichtung verringert.