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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft in der Hauptsache ein elektromagnetisches Treibstoffeinspritzventil, das für ein Treibstoffversorgungssystem einer Brennkraftmaschine verwendet wird, und insbesondere auf die Förderung der Zerstäubung oder der Unterdrückung von Veränderungen in der Sprühgestalt der Sprüheigenschaften des Treibstoffeinspritzventil, und Verbesserungen in der Flussratengenauigkeit bei den Flussrateneigenschaften oder der Unterdrückung der Größe der Änderung auf die Umgebungsdruckänderung.
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Beschreibung des Standes der Technik
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Während in den letzten Jahren die Abgasregelungen für Automobile oder ähnlichem verschärft wurden, wird nun die Verbesserung der Zerstäubung des Treibstoffsprühnebels, der von dem Treibstoffeinspritzventil eingespritzt wird, benötigt. In Bezug auf die Zerstäubung des Treibstoffsprühnebels wurden bisher schon verschiedene Arten von Überlegungen durchgeführt.
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Beispielsweise wurde eine Treibstoffeinspritzeinrichtung (siehe
JP-A-2003-336563 ) vorgeschlagen, in der in jedem Einspritzloch ein individueller Führungsdurchgang vorgesehen ist, der Treibstoff durch diese Führungspassage berichtigt und beschleunigt wird und in eine Wirbelkammer fließt, und der Treibstoff als ein hohler konischer Sprühnebel von einem Einspritzlochplattenauslass eingespritzt wird, während der Treibstoff in der Wirbelkammer einen wirbelnden Fluss ausbildet und innerhalb des Einspritzlochs wirbelt, wobei die Zerstäubung gefördert wird.
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Da die obere Treibstoffeinspritzeinrichtung der oberen
JP-A-2003-336563 einen individuellen Führungsdurchgang für jedes Einspritzloch aufweist und so strukturiert ist, dass der Fluss, der durch den Führungsdurchgang berichtigt und beschleunigt wird, in die Wirbelkammer fließt, gibt es jedoch folgende Probleme.
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Ein Teil des Treibstoffs innerhalb eines Totvolumens kann dekomprimiert und zum Sieden gebracht werden und kann ein Dampf-Flüssigkeit-zwei-Phasen-Fluid unter hohen Temperaturen und unter Unterdruck werden. Jedoch kann die Reduktion der Flussrate, wenn das Dampf-Flüssigkeit-zwei-Phasen-Fluid durch einen engen Flussdurchgang hindurchläuft, groß werden, und die Treibstoffeinspritzeinrichtung der
JP-A-2003-336563 weist eine Flussdurchgangskonfiguration auf, in der eine Drossel vorgesehen ist, die ein Führungsdurchgang von der nachgelagerten Seite eines Sitzes zu einem Einspritzloch sein soll. Daher gibt es das Problem, dass sich die Änderungen der Flusseigenschaften (statische Flussrate und dynamische Flussrate) mit den Änderungen in der Temperatur, dem Umgebungsdruck, etc. erhöhen.
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Zusätzlich, da die Geschwindigkeit des Fluids, welches in jede Wirbelkammer einfließt, von der Gestalt des Führungsdurchgangs abhängt, gibt es das Problem, dass der Einfluss groß ist, den die Gestaltvariationen des Führungsdurchgangs auf eine Abweichung der Einspritzquantität von jedem Einspritzloch haben, wobei eine hochpräzise Gestalt als Führungsdurchgang benötigt wird und die Herstellungskosten steigen. Wenn die Verschiebung der Einspritzquantität groß ist, verändert sich die Sprühnebelgestalt, und wenn der Treibstoff in den Motor eingespritzt wird, verändert sich die Menge der Adhäsion an jedem Teil der Maschine oder die Verteilung eines Luft-Treibstoff-Gemisches. Daher gibt es die Möglichkeit, dass eine Steigerung in der Menge des Abgases oder eine Fluktuation der Maschinenrotation durch die Verbrennungsveränderung verursacht wird.
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Um einen dünnen Flüssigkeitsfilm des Treibstoffs zu erzeugen und den Treibstoffsprühnebel zu zerstäuben, ist es notwendig, auf den Treibstoff innerhalb des Einspritzlochs eine große Wirbelkraft aufzubringen. Zusätzlich, um die Wirbelkraft innerhalb der Wirbelkammer zu stärken, ist es notwendig, den Versatz zwischen einem Einspritzlocheinlassabschnitt und dem Treibstoffdurchgang zu erhöhen, während die Wirbelkammer klein ausgebildet ist, und das Verhältnis der Tiefe/Breite des Treibstoffdurchgangs groß wird. Aus diesem Grund gibt es das Problem, dass das Arbeiten des Treibstoffdurchgangs schwierig wird, und in einem Fall, in dem der Treibstoffdurchgang durch eine Presse ausgebildet wird, wird die Lebensdauer der Matrize kurz und die Herstellungskosten steigen.
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In einem Fall, in dem eine Anzahl von Einspritzlöchern für die weitere Zerstäubung des Treibstoffsprühnebels ausgebildet ist, wird der Durchmesser von jedem Einspritzloch klein und die Treibstoffdurchgänge werden dementsprechend eng. Daher gibt es das Problem, dass das Arbeiten der Treibstoffdurchgänge schwierig wird, und in einem Fall, in dem der Treibstoffdurchgang durch eine Presse ausgebildet wird, wird die Lebensdauer der Matrize kurz und die Herstellungskosten steigen.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Andererseits ist in dem Treibstoffeinspritzventil, das die Erfindung betrifft, ein Plattenkonvex an der vorgelagerten Seite der Einspritzlochplatte ausgebildet und ein Plattenkonkav ist an der nachgelagerten Seite der Einspritzlochplatte ausgebildet, so dass sie zusammen ein Paar ausbilden, wobei zumindest ein Satz des Plattenkonvexes und des Plattenkonkaves ausgebildet ist, und die Einspritzlöcher sind so angeordnet, dass eine radiale Zentrumslinie, welche die Zentrumslinie des Plattenkonvexes von dem axialen Zentrum des Treibstoffeinspritzventils verbindet, nicht mit dem Zentrum des Einspritzloches an einer vorgelagerten flachen Oberfläche der Einspritzlochplatte überlappt, und der Plattenkonvex ist so angeordnet, dass er das Einspritzloch an der vorgelagerten flachen Oberfläche der Einspritzlochplatte und die obere Oberfläche des Plattenkonvexes überspannt.
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Die vorliegende Erfindung ist so konstruiert, dass der Treibstoff entlang der Ventilsitzoberfläche um den Vorsprung, der in der Platte vorgesehen ist, herum wirbelt und in das Einspritzloch fließt, nachdem er durch den Ventilöffnungsabschnitt hindurchgeflossen ist, um einen wirbelnden Fluss zu erzeugen. Dabei wirbelt der Treibstofffluss innerhalb des Einspritzlochs, während er gegen die innere Wand des Einspritzlochs gedrückt wird. In der vorliegenden Erfindung, wenn der Treibstoff, der durch den Ventilsitzöffnungsabschnitt hindurchgelangt, durch das Herumwirbeln in dem Plattenkonvex berichtigt wird, um einen wirbelnden Fluss zu stärken, gibt es den Vorteil, dass die Zentrifugalkraft innerhalb des Einspritzlochs groß ist und dass ein hohler Flüssigkeitsfilm, der gesprüht werden soll, dünner hergestellt werden kann.
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In der vorliegenden Erfindung ist beispielsweise, selbst wenn ein Teil des Treibstoffs dekomprimiert wird und siedet und ein Dampf-Flüssigkeit-zwei-Phasen-Fluss innerhalb des Totvolumens erzeugt wird, da der Durchgangsbereich innerhalb des Totvolumens groß ist, die Reduktion der Flussrate durch den Dampf-Flüssigkeit-zwei-Phasen-Fluss gering.
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Zusätzlich, da Dampf und die Flüssigkeit durch den wirbelnden Fluss innerhalb des Einspritzlochs getrennt sind und Blasen innerhalb des Zentralabschnitts des Einspritzloches zusammenkommen, ist es möglich, ein Verstopfen der Blasen innerhalb des Einspritzlochs zu unterdrücken und kleine Änderungen in der Flusscharakteristik (eine statische Flussrate und eine dynamische Flussrate), die eine atmosphärische Änderung begleiten, gering auszubilden.
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Zusätzlich gibt es in der vorliegenden Erfindung keinen komplizierten Führungsdurchgang, wie er in der
JP-A-2003-336563 gezeigt ist, und der Plattenkonvex und das Plattenkonkave haben eine einfache Gestalt. Daher ist das hochpräzise Arbeiten einfach und es ist möglich, eine Variation der Einspritzmenge bei geringen Herstellungskosten zu unterdrücken.
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Die vorgehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung offensichtlicher, wenn sie zusammen mit den beiliegenden Zeichnungen betrachtet wird.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt eines Treibstoffeinspritzventils der Ausführungsformen 1–10 der Erfindung zeigt.
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2 ist eine Ansicht, die einen detaillierten Querschnitt eines Spitzenabschnitts des Treibstoffeinspritzventils aus Ausführungsform 1 zeigt.
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3 ist eine Ansicht, die einen Querschnitt eines Einspritzlochabschnitts des Treibstoffeinspritzventils aus Ausführungsform 1 zeigt.
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3A ist eine Querschnittsansicht, die entlang der Linie E-E aus 3 genommen ist, und 3B ist eine Querschnittsansicht, die entlang einer Linie F-F aus 3 genommen ist.
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4 ist eine Tabelle, die Ergebnisse zeigt, die durch das Durchführen eines Experiments erhalten wurden, über den Einfluss auf die Sprühpartikelgröße der Beziehung zwischen dem Flussdurchgangsminimumbereich innerhalb einer Aushöhlung von Ausführungsform 1 und einem gesamten Öffnungsbereich von individuellen Einspritzlöchern, die radial außerhalb eines Ventilsitzöffnungsabschnitts ausgebildet sind.
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5 ist eine Ansicht, die einen detaillierten Querschnitt eines Spitzenabschnitts eines Treibstoffeinspritzventils aus Ausführungsform 2 zeigt.
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6 ist eine Ansicht, die einen detaillierten Querschnitt eines Spitzenabschnitts eines Treibstoffeinspritzventils aus Ausführungsform 3 zeigt.
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7 ist eine Ansicht, die einen detaillierten Querschnitt eines Spitzenabschnitts eines Treibstoffeinspritzventils aus Ausführungsform 4 zeigt.
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8 ist eine Ansicht, die einen detaillierten Querschnitt eines Spitzenabschnitts eines Treibstoffeinspritzventils aus Ausführungsform 5 zeigt.
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9 ist eine Ansicht, die einen detaillierten Querschnitt eines Spitzenabschnitts eines Treibstoffeinspritzventils aus Ausführungsform 6 zeigt.
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10 ist eine Tabelle, die Ergebnisse zeigt, die durch Durchführen eines Experiments erhalten wurden, über den Einfluss der Beziehung zwischen einem Plattenkonvex und einem Einspritzloch auf die Sprühpartikelgröße.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform 1
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Eine Schnittansicht eines Treibstoffeinspritzventils aus Ausführungsform 1 dieser Erfindung ist in den 1 und 2 gezeigt. In der Zeichnung bezeichnet Bezugszeichen 1 ein Treibstoffeinspritzventil, Bezugszeichen 2 bezeichnet eine Magnetventileinrichtung, Bezugszeichen 3 bezeichnet ein Gehäuse, welches ein Jochabschnitt eines magnetischen Kreises ist, Bezugszeichen 4 bezeichnet einen Kern, welcher an einem Kernabschnitt des magnetischen Kreises befestigt ist, Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Spule, Bezugszeichen 6 bezeichnet einen Anker, welcher ein bewegbarer Kernabschnitt des magnetischen Kreises ist, und Bezugszeichen 7 bezeichnet eine Ventileinrichtung, und die Ventileinrichtung 7 ist durch einen Ventilkörper 8, einen Ventilhauptkörper 9 und einen Ventilsitz 10 aufgebaut. Der Hauptventilkörper 9 wird geschweißt, nachdem er in einen äußeren Durchmesserabschnitt des Kerns 4 mit einer Presspassung befestigt wird. Der Anker 6 wird geschweißt, nachdem er in den Ventilkörper 8 mit einer Presspassung befestigt ist. Der Ventilsitz 10 wird in den Hauptventilkörper 9 in einem Zustand eingesetzt, in dem eine Einspritzlochplatte 11 mit der nachgelagerten Seite des Ventilsitzes durch einen geschweißten Abschnitt 11a kombiniert ist, und wird dann mit dem Hauptventilkörper durch einen geschweißten Abschnitt 11b kombiniert. Die Einspritzlochplatte 11 ist mit einer Vielzahl von Einspritzlöchern 12 versehen, welche die Platte in ihrer Dickenrichtung durchstoßen.
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Nachfolgend wird der Betrieb beschrieben. Wenn ein Betätigungssignal zu einem Antriebskreis (nicht gezeigt) des Treibstoffeinspritzventils 1 von einer Steuereinrichtung des Motors gesendet wird, wird ein elektrischer Strom auf die Spule 5 des Treibstoffeinspritzventils 1 aufgebracht, ein magnetischer Fluss wird in dem magnetischen Kreis, umfassend den Anker 6, den Kern 4, das Gehäuse 3, den Hauptventilkörper 9 und den Anker 6 erzeugt, und der Anker 6 wird an die Kernseite 4 gezogen, und wenn der Ventilkörper 8, der integral mit dem Anker 6 aufgebaut ist, von einer Ventilsitzoberfläche 10a getrennt wird, um einen Abstand auszubilden, gelangt Treibstoff durch den Abstand zwischen der Ventilsitzoberfläche 10a und dem Ventilkörper 8 aus einer Vielzahl von Nuten 13a, die in einem Spitzenabschnitt 13 des Ventilkörpers 8 vorgesehen sind, und wird in ein Motoreinlaufrohr von der Vielzahl der Einspritzlöcher 12 eingespritzt.
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Wenn ein Stoppsignal des Betriebs an den Antriebskreis des Treibstoffeinspritzventils 1 von der Steuereinrichtung des Motors gesendet wird, wird als nächstes das Aufbringen eines elektrischen Stroms auf die Spule 5 gestoppt, der magnetische Fluss des magnetischen Kreises wird reduziert, der Abstand zwischen dem Ventilkörper 8 und der Ventilsitzoberfläche 10a wird durch eine Kompressionsfeder 14 geschlossen, welche den Ventilkörper 8 in eine Ventilschließrichtung drückt, und das Treibstoffeinspritzen wird beendet. Der Ventilkörper 8, welcher integral mit dem Anker 6 ausgebildet ist, gleitet an dem Hauptventilkörper 9 mittels eines Führungsabschnitts 6a und der Spitzenabschnitt 13 des Ventilkörpers 8 gleitet an dem Ventilsitz 10 mittels eines Führungsabschnitts 13b. In einem offenen Ventilzustand stößt eine obere Ankeroberfläche 6b gegen die Bodenoberfläche des Kerns 4.
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In der vorliegenden Ausführungsform, wie in 2 gezeigt, ist die Einspritzlochplatte 11 so angeordnet, dass eine Verlängerung der Sitzoberfläche 10a des Ventilsitzes 10, welche im Durchmesser zur nachgelagerten Seite reduziert wird, und eine vorgelagerte flache Oberfläche 11c der Einspritzlochplatte 11 einander schneiden, um einen imaginären Kreis 11d auszubilden.
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Wenn der Ventilkörper geschlossen ist, vergrößert sich dabei das Verhältnis, an welchem der Raum, der durch den Ventilsitz 10 und den Ventilsitzöffnungsabschnitt 10b ausgebildet wird, durch den Ventilkörperspitzenabschnitt 13 eingenommen wird, und ein Totvolumen 17 (das Volumen, das durch den Ventilkörperspitzenabschnitt 13, den Ventilsitz 10 und die Einspritzlochplatte 11 umgeben ist, wenn das Ventil geschlossen ist) wird um so viel verkleinert. Daher ist die Menge des Treibstoffs gering, der innerhalb des Totvolumens 17 unter einem Hochtemperaturunterdruck zerstäubt wird, und Änderungen in den Flusseigenschaften (einer statischen Flussrate und einer dynamischen Flussrate), die eine Umgebungsdruckänderung begleiten, können unterdrückt werden.
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Zusätzlich sind eine Vielzahl von Einspritzlöchern 12 radial außerhalb des Ventilsitzöffnungsabschnitts 10b in der Einspritzlochplatte 11 ausgebildet, und Plattenkonvexe 11e sind an der vorgelagerten Seite der Platte ausgebildet und Plattenkonkave 11f sind an der nachgelagerten Seite der Platte in einer Anzahl entsprechend den Einspritzlöchern 12 ausgebildet, so dass Paare entstehen. Eine gerade Linie, welche ein Plattenkonvex 11e und das Zentrum eines Plattenkonkaves 11f verbinden, das am nächsten zu dem Plattenkonvex 11e angeordnet ist, ist so angeordnet, dass es vertikal zu der vorgelagerten Plattenflachoberfläche 11c steht, in der der Plattenkonvex 11e und der Plattenkonkav 11f ausgebildet sind. Zusätzlich ist eine Aussparung 15, durch die der Ventilsitzöffnungsabschnitt 10b und die Einspritzlöcher 12 miteinander kommunizieren, an einer nachgelagerten Endoberfläche 10d des Ventilsitzes 10 vorgesehen. In der vorgelagerten flachen Oberfläche 11c der Einspritzlochplatte 11 sind die Einspritzlöcher 12 so angeordnet, dass eine radiale Zentrumslinie X, die in das Zentrum eines Plattenkonvexes 11e von dem Axialzentrum c des Treibstoffeinspritzventils verbindet, nicht mit einer Zentrumslinie Y des Einspritzlochs 12 überlappt (Bezugnahme auf „GESEHEN VON EINEM PFEIL A”).
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Der Plattenkonvex 11e ist so angeordnet, dass er das Einspritzloch 12 an der vorgelagerten flachen Oberfläche 11c der Einspritzlochplatte 11 und eine obere Oberfläche 11g des Plattenkonvex 11e überspannt. D. h., der Plattenkonvex 11e ist so in der Einspritzlochplatte 11 angeordnet, dass ein Abschnitt des Einspritzlochs 12 zur vorgelagerten flachen Oberfläche 11c der Einspritzlochplatte in der vorgelagerten flachen Oberfläche 11c der Einspritzlochplatte 11 geöffnet ist, und ein Abschnitt des gleichen Einspritzlochs 12 ist zur oberen Oberfläche des Plattenkonvex 11e geöffnet, selbst an der oberen Oberfläche 11g des Plattenkonvex 11e.
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Zusätzlich sind das Einspritzloch 12 und das Plattenkonvex 11e, welches das Einspritzloch 12 überspannt, so angeordnet, dass die Entfernung 11g vom Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils zum Zentrum c des Plattenkonvex 11e kürzer wird, als die Entfernung 12d vom Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils zum Zentrum c des Einspritzlochs 12.
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Dabei gelangt, wenn der Ventilkörper geöffnet wird, ein Treibstofffluss 16a von dem Abstand 10c zwischen dem Ventilkörperspitzenabschnitt 13 und der Ventilsitzoberfläche 10a durch den Ventilsitzöffnungsabschnitt 10b, und verbreitet sich nach radial außen vom Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils entlang der Gestalt der Aushöhlung 15. Wenn der Treibstofffluss um den Plattenkonvex 11e herumwirbelt, der radial an der Außenseite des Ventilsitzöffnungsabschnitts 10b ausgebildet ist, und in das Einspritzloch 12 fließt, wird danach ein Wirbelfluss 16b erzeugt (Bezug nehmend auf „GESEHEN VOM PFEIL A” in 2). Zu dieser Zeit, da der Abstand 15b zwischen dem Plattenkonvex 11e und einer inneren Aussparungswand 15a eng ist, wird eine Turbulenz des Flusses, der durch die Kollision zwischen einem Treibstofffluss 16c, welcher herumgewirbelt wird und entgegen dem Einspritzloch 12, und einem Treibstofffluss 16d, welcher entgegen der gegenüberliegenden Seite mit der Radialzentrumslinie des Plattenkonvex 11e als Grenzlinie herumgewirbelt wird, unterdrückt (Bezugnahme auf „VERGRÖßERTER ABSCHNITT B” in 2). Dabei wirbelt der Treibstofffluss innerhalb des Einspritzlochs 12, während er gegen eine innere Wand 12a des Einspritzlochs gedrückt wird.
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Zusätzlich, wenn ein Abschnitt des Treibstoffs dekomprimiert wird und siedet aufgrund der Umgebungsdruckänderung, und ein Dampf-Flüssigkeit-zwei-Phasen-Fluss erzeugt wird innerhalb des Totvolumens 17, werden Dampf und Flüssigkeit durch einen wirbelnden Fluss innerhalb des Einspritzlochs 12 getrennt und kommen an einem Zentralabschnitt des Einspritzlochs 12 zusammen, so dass das Entweichen von Blasen innerhalb des Einspritzlochs erleichtert werden kann, und das Blockieren der Blasen innerhalb des Einspritzlochs unterdrückt werden kann.
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3 ist eine vergrößerte Sicht des Einspritzlochabschnitts des Treibstoffeinspritzventils, 3A ist eine vergrößerte Schnittansicht, die entlang der Linie E-E aus 3 genommen ist, und 3B ist ähnlicherweise eine vergrößerte Schnittansicht, die entlang der Linie F-F aus 3 genommen ist. Die Beziehung zwischen einem Einspritzloch 12 und einem Plattenkonkav 11f wird unter verschiedenen Gesichtspunkten betrachtet. In Fig. (A) aus 3A ist an der oberen Oberfläche 11h des Plattenkonkaves 11f ein Abschnitt des Einspritzlochs 12 zu einer oberen Oberfläche 11h des Plattenkonkaves 11f geöffnet.
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Da ein Flüssigkeitsfilm, der innerhalb des Einspritzlochs 12 herumwirbelt, während er gegen die innere Wand 12a des Einspritzlochs gedrückt wird, in einen dünneren Flüssigkeitsfilm an dem Plattenkonkav 11f verlängert wird, das einen größeren inneren Durchmesser als der Durchmesser des Einspritzlochs aufweist, sinkt dabei die Flussgeschwindigkeit des Wirbelflusses. Daher wird nicht nur der Treibstoff, der von einem Einspritzlochplattenauslass 12b eingespritzt wird, als ein hohler konischer Sprühnebel eingespritzt, um die Zerstäubung zu begünstigen, sondern es kann auch der Winkel des Sprühnebels daran gehindert werden, sich exzessiv zu verbreitern, selbst wenn der eingespritzte Treibstoff sich mit der Zentrifugalkraft aufspreizt.
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Zusätzlich, wie in Fig. (B) gezeigt, können auf der Oberfläche 11h des Plattenkonkaves 11f die obere Oberfläche 11h des Plattenkonkaves 11f und das Einspritzloch 12 einander innen berühren, und wie in Fig. (C) gezeigt, an der oberen Oberfläche 11h des Plattenkonkaves 11f, kann das gesamte Einspritzloch 12 zur oberen Oberfläche 11h des Plattenkonkaves geöffnet sein.
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Zusätzlich, wie in Fig. (D) aus 3B gezeigt, ist an einer nachgelagerten flachen Oberfläche 11p der Einspritzlochplatte 11f ein Abschnitt des Einspritzlochs 12 zur nachgelagerten flachen Oberfläche 11p der Einspritzlochplatte 11f geöffnet.
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Da dies einem Abschnitt der inneren Wand 12a des Einspritzlochs erlaubt, sich zum Einspritzlochplattenauslass 12c fortzusetzen, kann die Richtwirkung durch einen Flüssigkeitsfilm gegeben werden, welcher innerhalb des Einspritzlochs 12 wirbelt, und es ist möglich, die Balance zwischen der Richtwirkung und der Zerstäubung des Sprühnebels des vom Einspritzlochplattenauslass 12c eingespritzten Treibstoffs zu erreichen.
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Zusätzlich, wie in Fig. (E) gezeigt, an der nachgelagerten flachen Oberfläche 11p der Einspritzlochplatte, können das Einspritzloch 12 und das Plattenkonkav 11f einander innen berühren.
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Wie oben beschrieben, wird in der vorliegenden Erfindung ein Treibstoff beschleunigt, wenn der Treibstoff durch einen engen Flussdurchgang zwischen den Plattenkonvexen hindurchgeht. Daher ist es ein Vorteil, dass ein hohler Flüssigkeitsfilm, der versprüht werden soll, dünner gemacht werden kann, wenn sich die Wirbelgeschwindigkeit im Einspritzloch steigert und der Treibstoff ausreichend innerhalb des Einspritzlochs herumwirbelt.
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Ein imaginärer Zylinder 15e, welcher durch einen Kreis 15c ausgebildet ist, hat das Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils als Zentrum, und eine Aussparungshöhe 15d ist innerhalb eines Flussdurchgangs radial außerhalb des Ventilöffnungsabschnitts 10b angeordnet, welcher durch die Einspritzlochplatte 11, die Aussparung 15 und den Plattenkonvex 11e ausgebildet ist (unter Bezugnahme auf den DETAILLIERTEN ABSCHNITT C aus 2), und der Minimaltreibstoffdurchgangsbereich an einem Seitenabschnitt des Imaginärzylinders 15e, wenn der Durchmesser des Kreises 15c auf die innere Wand 15a des Ventilsitzöffnungsabschnitts 10b gesteigert wird, wird als ein Flussdurchgangsminimumbereich S1 definiert.
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4 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse zeigt, die durch das Durchführen eines Experiments erhalten wurden, auf den Einfluss der Beziehung zwischen dem Flussdurchgangsminimumbereich S1 innerhalb der Aussparung aus Ausführungsform 1 und einem Gesamten S2 des Minimumschnittbereichs 12b (Bezugnahme auf eine Schnittansicht D-D aus 2) von individuellen Einspritzlöchern, die radial außerhalb des Ventilsitzöffnungsabschnitts ausgebildet sind, auf die Sprühnebelpartikelgröße.
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Gemäß diesen experimentellen Ergebnissen wird, wenn ein Plattenkonvex klein wird und der Wert von S1 groß wird, die Beschleunigung des Treibstoffs zwischen den Plattenkonvexen unzureichend. Als Ergebnis kann der Treibstoff nicht um ein Einspritzloch ausreichend herumwirbeln und der Flüssigkeitsfilm kann dünner ausgebildet werden.
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Demgegenüber wird, wenn ein Plattenkonvex groß wird und der Wert von S1 klein wird, der Treibstoff zwischen den Vorsprüngen beschleunigt. Wenn jedoch der Flussdurchgangminimalbereich besonders klein wird, so dass S1/S2 < 1 ist, wird sich der Energieverlust aufgrund einer Steigerung der Flussgeschwindigkeit an dem S1-Abschnitt steigern. Daher ist klar, dass eine ausreichende Zerstäubung unmöglich wird an dem Einspritzlochabschnitt, und die Sprühnebelpartikelgröße verschlechtert sich.
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Das heißt, wie in 4 gezeigt, gibt es eine Tendenz, dass ein zerstäubungsbegünstigender Effekt bei S1/S2 ≥ 2,4 nicht länger erkannt werden kann, wenn S1 groß gemacht wurde, und der Partikeldurchmesser bei S1/S2 ≤ 0,9 verschlechtert mehr als die Sprühnebelpartikelgröße bei S1/S2 ≥ 2,3, wenn S1 klein gemacht wurde. Daher ist klar, dass der Wert von S1/S2 auf einen Bereich von 0,9 < (S1/S2) < 2,3 spezifiziert werden kann, als ein erhaltener Bereich, in dem der Zerstäubungseffekt durch den Wirbelfluss in der Erfindung erhalten wird.
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Wie oben beschrieben, durch das Festsetzen des Verhältnisses des Flussdurchgangsminimumsbereichs S1 innerhalb der Aussparung und des totalen S2 des Minimumschnittbereichs 12b der individuellen Einspritzlöcher, die radial außerhalb des Ventilsitzöffnungsabschnitts 10b ausgebildet sind, um die Beziehung von 0,9 < (S1/S2) < 2,3 zu genügen, wie in 4 gezeigt, fließt der Treibstoff in das Einspritzloch 12, während der Treibstofffluss 16b innerhalb der Aussparung aufrechterhalten wird bei einer schnellen Flussgeschwindigkeit, ist es möglich, einen guten Wirbelfluss zu erzeugen, um die Zerstäubung zu begünstigen.
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Obwohl die oben erwähnte Ausführungsform so beschrieben wurde, dass die Aussparung 15 in der nachgelagerten Endoberfläche 10b des Ventilsitzes vorgesehen ist, um den Ventilsitz 10 auszuhöhlen, ist die Erfindung ferner jedoch nicht darauf beschränkt. Die Aussparung kann in der vorgelagerten flachen Oberfläche 11c der Einspritzlochplatte 11 so vorgesehen sein, dass die Einspritzlochplatte ausgehöhlt wird. Dies gilt ebenfalls in den folgenden Ausführungsformen.
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Ausführungsform 2
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Eine Seitenansicht eines Treibstoffeinspritzventils aus Ausführungsform 2 ist in 5 gezeigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Einspritzlochplatte 11 so angeordnet, dass eine Verlängerung der Sitzoberfläche des Ventilsitzes 10, welcher im Durchmesser zu der nachgelagerten Seite reduziert ist, und die vorgelagerte flache Oberfläche 11c der Einspritzlochplatte einander schneiden, so dass sie einen imaginären Kreis 11d ausbilden, wobei die Aussparung 15 nicht an der nachgelagerten Endoberfläche 10d des Ventilsitzes 10 vorgesehen ist, und die Einspritzlöcher 12 sind radial an der Innenseite des imaginären Kreises 11d in der Einspritzlochplatte 11 ausgebildet, und die Plattenkonvexe 11e sind radial an der Innenseite des imaginären Kreises 11d angeordnet. Zusätzlich sind an der vorgelagerten flachen Oberfläche 11c der Einspritzlochplatte 11, das Einspritzloch 12 und der Plattenkonvex 11e, welcher das Einspritzloch 12 überspannt, so angeordnet, dass die Entfernung 11r von dem Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils zum Zentrum des Plattenkonvexes 11e länger wird, als die Entfernung 12e von dem Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils zum Zentrum des Einspritzlochs 12. Die anderen Konfigurationen sind dieselben wie in Ausführungsform 1.
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Dabei, wenn der Ventilkörper geöffnet wird, wirbelt der Treibstofffluss 16a von dem Abstand 10c zwischen dem Ventilkörperspitzenabschnitt 13 und der Ventilsitzoberfläche 10a um den Plattenkonvex 11e herum, der radial an der Innenseite an einen imaginären Kreis 11d entgegen der radialen Innenseite des axialen Zentrums des Treibstoffeinspritzventils ausgebildet ist, und fließt in das Einspritzloch 12, wobei ein wirbelnder Fluss 16e erzeugt wird. Daher wird der wirbelnde Fluss 16e gestärkt. Dabei, da der Treibstoff als ein hohler konischer Sprühnebel von dem Einspritzlochauslass 12c eingespritzt wird, ist es möglich, die Zerstäubung zu verbessern.
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Ausführungsform 3
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Eine Schnittansicht eines Treibstoffeinspritzventils aus Ausführungsform 3 ist in 6 gezeigt. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist das Treibstoffeinspritzventil so strukturiert, dass es jedes Einspritzloch 12 und die vertikale Höhe 11n des Plattenkonvexes 11e reduziert und das Totvolumen 17 durch das Vorsehen eines flachen Oberflächenabschnitts 13f reduziert, welcher im Wesentlichen parallel zur Einspritzlochplatte 11 wird, nachgelagert dem Blattabschnitt 13e des Ventilkörperspitzenabschnitts 13. Die anderen Konfigurationen sind dieselben wie in Ausführungsform 2.
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Wenn der Ventilkörper geschlossen wird, ist dabei die Menge des zerstäubten Treibstoffs unter einem hohen Temperaturunterdruck gering, und Änderungen in den Flusseigenschaften (einer statischen Flussrate und einer dynamischen Flussrate), die eine Umgebungsdruckänderung begleiten, können unterdrückt werden. Wenn der Ventilkörper geöffnet wird, wird außerdem der Treibstofffluss 16a, welcher auf die radiale Innenseite von dem Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils von dem Abstand 10c zwischen dem Ventilkörperspitzenabschnitt 13 und der Ventilsitzoberfläche 10a gestärkt. Daher ist es möglich, den Wirbelfluss 16e weiter zu stärken und die Zerstäubung zu befördern.
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Ausführungsform 4
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Eine Schnittansicht eines Treibstoffeinspritzventils aus Ausführungsform 4 ist in 7 gezeigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Einspritzlochplatte 11 so angeordnet, dass eine Verlängerung der Sitzoberfläche des Ventilsitzes 10, welcher im Durchmesser an der nachgelagerten Seite reduziert ist, und die vorgelagerte flache Oberfläche 11c der Einspritzlochplatte 11 einander schneiden, um einen imaginären Kreis 11d auszubilden. In der Einspritzlochplatte 11 sind die Einspritzlöcher 12a radial außerhalb des Ventilsitzöffnungsabschnitts 10b angeordnet und die Einspritzlöcher 12b sind radial innerhalb des imaginären Kreises 11d angeordnet, wobei die Plattenkonvexe 11e1, die den Einspritzlöchern 12a entsprechen, die radial außerhalb des Ventilsitzöffnungsabschnitts 10b angeordnet sind, radial weiter außerhalb als der Ventilsitzöffnungsabschnitt 10b angeordnet sind und radial innerhalb der inneren Aussparungswand 15a, und die Plattenkonvexe 11e2, die den Einspritzlöchern 12b entsprechen, die radial an der Innenseite des imaginären Kreises 11d ausgebildet sind, radial innerhalb des imaginären Kreises 11d ausgebildet sind.
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Zusätzlich sind an der vorgelagerten flachen Oberfläche 11d der Einspritzlochplatte 11 das Einspritzloch 12 und der Plattenkonvex 11e, welcher das Einspritzloch 12 überspannt, so angeordnet, dass die Entfernung 11q von dem Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils zum Zentrum des Plattenkonvexes 11e1 kürzer wird, als die Distanz 12d von dem Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils zum Zentrum des Einspritzlochs 12a, radial außerhalb des Ventilsitzöffnungsabschnitts 10b, und eine Entfernung 11r vom Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils zum Zentrum des Plattenkonvexes 11e1 wird länger, als die Entfernung 12e2 vom Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils zum Zentrum des Einspritzlochs 12b, radial innerhalb des imaginären Kreises 11d. Die anderen Konfigurationen sind dieselben wie die aus der Ausführungsform 1.
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Dabei, wenn der Ventilkörper geöffnet wird, gelangt ein Treibstofffluss 16a von dem Abstand 10c zwischen dem Ventilkörperspitzenabschnitt 13 und der Ventilsitzoberfläche 10a durch den Ventilsitzöffnungsabschnitt 10b, und spreizt sich radial nach außen vom Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils entlang der Gestalt der Aushöhlung 15 auf. Wenn der Treibstofffluss um den Plattenkonvex 11e1, der radial außerhalb des Ventilsitzöffnungsabschnitts 10b ausgebildet ist, herumwirbelt und in das Einspritzloch 12a einfließt, wird danach ein Wirbelfluss 16b erzeugt. Außerdem wirbelt ein Treibstofffluss, welcher nicht entlang der Gestalt der Aushöhlung 15 läuft, aber zur radialen Innenseite vom Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils mittels der Gestalt der Sitzoberfläche des Ventilsitzes 10, der zur nachgelagerten Seite im Durchmesser reduziert ist, gerichtet ist, um den Plattenkonvex 11e2 herum, der radial innerhalb des imaginären Kreises 11d ausgebildet ist, und fließt in das Einspritzloch 12b, wobei ein Wirbelfluss erzeugt wird. In der vorliegenden Ausführungsform kann der Einspritzlochdurchmesser 12f mittels eines Einspritzlochs im vergleich zu Ausführungsform 1 und 2 kleiner ausgeführt werden, was die Anzahl der Einspritzlöcher 12 erhöht. Dabei kann nicht nur ein Flüssigkeitsfilm innerhalb des Einspritzlochs 12 klein ausgeführt werden, sondern die Geschwindigkeit eines Wirbelflusses innerhalb des Einspritzloches 12 steigt. Daher ist es geeignet, die Zerstäubung eines hohlen konischen Sprühnebels zu begünstigen, der aus dem Einspritzlochauslass 12c eingespritzt wird.
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Ausführungsform 5
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Eine Schnittansicht eines Treibstoffeinspritzventils nach Ausführungsform 5 ist in 8 gezeigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Plattenkonvex 11e und der Plattenkonkav 11f so ausgebildet, dass eine radiale Achslänge 11m länger wird als eine Umfangsachslänge 11k in Bezug auf das Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils. Die anderen Konfigurationen sind dieselben wie die aus Ausführungsform 1.
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Daher, wenn der Ventilkörper geöffnet wird, gelangt ein Treibstofffluss 16a von dem Abstand 10c zwischen dem Ventilkörperspitzenabschnitt 13 und der Ventilsitzoberfläche 10a durch den Ventilsitzöffnungsabschnitt 10b und spreizt sich radial nach außen von dem Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils entlang der Gestalt der Aushöhlung 15 auf. Da der Plattenkonvex 11e eine Gestalt aufweist, die radial Achsenlänge 11m in Bezug auf das Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils länger als die Umfangsachsenlänge 11k ist, wird ein Treibstofffluss 16h, welcher um den Plattenkonvex 11e herumwirbelt, ausgerichtet und beschleunigt und fließt in das Einspritzloch 12, wobei ein Wirbelfluss innerhalb des Einspritzlochs 12 weiter gestärkt wird. Daher ist es möglich die Zerstäubung eines hohlen konischen Sprühnebels zu begünstigen, der von dem Einspritzlochauslass 12c eingespritzt wird.
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Ausführungsform 6
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Eine Schnittansicht eines Treibstoffeinspritzventils aus Ausführungsform 6 ist in 9 gezeigt. In der vorliegenden Ausführungsform sind eine Vielzahl von im Wesentlichen halbkreisförmigen flachen Oberflächen 13c an einem äußeren Ballumfangsabschnitt des Ventilkörperspitzenabschnitts 13 ausgebildet, und eine weitere andere flache Oberfläche 13d, welche jede der halbkreisförmigen flachen Oberflächen schneidet, ist so angeordnet, dass sie sich in einem vorbestimmten Winkel y° in Bezug auf das Axialzentrum des Treibstoffeinspritzventils neigt, so dass sie eine Wirbelnut ausbildet, die als ein Treibstoffdurchgang verwendet wird, wobei ein Wirbelfluss 16f ausgebildet wird. Die anderen Konfigurationen sind dieselben wie die aus Ausführungsform 1.
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Da der Treibstofffluss 16g sich in einem Winkel σ° in Bezug auf eine Radialrichtung neigt, um den Plattenkonvex 11e herumwirbelt, der radial außerhalb des Ventilsitzöffnungsabschnitts 10b ausgebildet ist, und in das Einspritzloch 12 hereinfließt, wird dabei der Wirbelfluss in dem Einspritzloch 12 weiter gestärkt. Da der Treibstoff als ein hohler konischer Sprühnebel von dem Einspritzlochauslass 12c eingespritzt wird, ist es möglich, dabei die Zerstäubung zu begünstigen.
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Zusätzlich gibt es den Effekt der Aufrechterhaltung eines Wirbelflusses, der durch die Wirbelnut verursacht wird, durch Ausbilden eines Verbindungsabschnitts zwischen der Sitzoberfläche 10 des Ventilsitzes und einem Führungsabschnitt 10e in einer gerundeten (R) Gestalt 10f.
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10 ist eine Tabelle, die Ergebnisse zeigt, welche durch Durchführen eines Experiments erhalten wurden, auf den Einfluss, den eine Beziehung zwischen einem Plattenkonvex 11e und einem Einspritzloch 12 auf die Partikelgröße in der oben beschriebenen Ausführungsform haben. In den 10A und 10B sind die jeweiligen Dimensionen in der vorgelagerten flachen Oberfläche 11c der Einspritzlochplatte 11 wie folgt definiert.
Die Umfangslänge des Einspritzlochs 12: x1
Die Umfangslänge des Einspritzlochs 12, welches den Plattenkonvex 11e überspannt: x2
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Um aus den experimentellen Ergebnissen einen guten Wirbelfluss zu erzeugen und die Zerstäubung zu befördern, kann in den oberen Definitionen aus den experimentellen Ergebnissen aus 10C erkannt werden, dass das Verhältnis (x2/x1), an dem der Plattenkonvex 11e das Einspritzloch 12 überspannt,
0,4 < (x2/x1) < 0,8
wird.
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Durch Ausbilden des Plattenkonvexes 11e und des Plattenkonkaves 11f in einer im Wesentlichen kreisförmigen Gestalt in den oberen verschiedenen Ausführungsformen ist es außerdem möglich, eine Treibstoffsprühveränderung zu ermöglichen, die einfach und zu niedrigen Kosten arbeitet.
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Wenn die Einspritzlochplattenkonvexe 11e und die Plattenkonkave 11f gleichzeitig durch eine Presse ausgebildet werden, wenn eine Einspritzlochplatte fabriziert wird, wird außerdem die Positionsgenauigkeit der Plattenkonvexe 11e und der Plattenkonkave 11f und der Einspritzlöcher 12 einfach abgesichert, und es ist möglich, eine Treibstoffsprühveränderung zu unterdrücken, welche zu niedrigen Kosten einfach arbeitet.
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Verschiedene Modifikationen und Veränderungen dieser Erfindung sind dem Fachmann klar, ohne dass er sich vom Schutzbereich dieser Erfindung entfernt, der durch die anhängigen Ansprüche definiert ist, und es sollte klar sein, dass die Erfindung nicht auf die gezeigten, hier ausgeführten Ausführungsformen beschränkt ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2003-336563 A [0003, 0004, 0005, 0013]
