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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Treibstoffeinspritzventil, das zum Zuführen von Treibstoff, beispielsweise zu dem Motor eines Fahrzeugs, verwendet wird.
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Beschreibung des Stands der Technik
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In den letzten Jahren wurde es erforderlich, weil die Regeln für Abgase eines Fahrzeugs oder dergleichen verschärft wurden, einen Treibstoffsprühstoß, der aus einem Treibstoffeinspritzventil eingespritzt wird, zu atomisieren. Insbesondere in Bezug auf die Atomisierung des Treibstoffsprühstoßes wurden verschiedene Arten von Studien durchgeführt; beispielsweise offenbart Patentdokument 1 ein Treibstoffeinspritzventil, dessen Einspritzöffnungseinlass und Einspritzöffnungsauslass elliptisch beziehungsweise schlitzförmig ausgestaltet sind, sodass ein einheitlicher Flüssigkeitsfilm ausgebildet und daher die Atomisierung erleichtert wird.
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Sowohl Patentdokument 2 als auch Patentdokument 3 offenbart ein Treibstoffeinspritzventil, dessen Einspritzöffnung sich verjüngend ausgebildet ist, sodass die Atomisierung des Treibstoffs erleichtert wird.
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Darüber hinaus offenbart Patentdokument 4 ein Treibstoffeinspritzventil, bei dem die jeweiligen Ausnehmungen entsprechend den Einspritzöffnungsauslässen von Einspritzöffnungen ausgebildet sind, die in einer Einspritzöffnungsplatte ausgebildet sind, und jede Einspritzöffnung ist auf eine solche Weise ausgebildet, dass sie über die Bodenebene der Ausnehmung so hervorsteht, dass die Atomisierung erleichtert wird.
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[Referenzen aus dem Stand der Technik]
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[Patendokumente]
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- [Patentdokument 1] Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2006-2720
- [Patentdokument 2] Japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2001-317431
- [Patentdokument 3] Japanisches Patent Nr. 3644443
- [Patentdokument 4] Japanisches Patent Nr. 3759918
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Im Fall eines herkömmlichen Treibstoffeinspritzventils, das in Patentdokument 1 offenbart wird, strömt Treibstoff derart, dass das Innere der Einspritzöffnung gefüllt wird, weil sich die Breite einer Einspritzöffnung an dem Einspritzöffnungsauslass verjüngt. Daher wird dann, wenn der Treibstoff unter Hochtemperatur- und Unterdruckbedingung eingespritzt wird, eine Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenströmung durch Niederdrucksieden an der stromaufwärtigen Seite der Einspritzöffnung erzeugt, sodass der Druckverlust groß wird. Daher gab es das Problem, dass die Strömungsrate des einzuspritzenden Treibstoffs in Abhängigkeit von der Atmosphäre fluktuiert.
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Im Gegensatz dazu hat ein herkömmliches Treibstoffeinspritzventil, das in einem der Patentdokumente 2 bis 4 offenbart wird, eine Struktur, bei der selbst unter einer Hochtemperatur- und Unterdruckbedingung der Effekt des Druckverlustes wegen einer Gas-Flüssigkeits-Zweiphaseströmung klein ist und daher die Fluktuation in der Einspritzmenge abhängig von der Atmosphäre klein ist, weil der Einspritzöffnungsauslass breiter als der Einspritzöffnungseinlass ist und daher der Treibstoff die Einspritzöffnung nicht ausfüllt.
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Indem ein vergrößertes Bild von Treibstoff aufgenommen wurde, der aus einer Einspritzöffnung eingespritzt wurde, um den Mechanismus der Treibstoffeinspritzatomisierung zu ergründen, ist es bekannt, dass der Treibstoff in einem Treibstoffaufteilprozess von einem „flüssigen Film” zu „flüssigen Fäden” und dann von „einem flüssigen Faden” zu „flüssigen Tröpfchen” aufgetrennt wird, weil eine Kraft, die den Treibstoff dispergiert, die Oberflächenspannung übersteigt. Zusätzlich ist auch bekannt, dass der Effekt der Oberflächenspannung groß wird, wenn der Treibstoff einmal „ein flüssiger Tropfen” geworden ist, und daher das Aufteilen nur noch mit geringer Wahrscheinlichkeit auftritt. Daher ist bekannt, dass durch Einspritzen aus einer Einspritzöffnung von Treibstoff als niederturbulenter dünner Flüssigkeitsfilm und durch das Aufteilen dieses Flüssigkeitsfilms nach dessen Aufweiten, um ihn auszudünnen, die Atomisierung erleichtert wird, und sich der Treibstoff dagegen, wenn eine Turbulenz in dem Treibstofffluss auftritt, als ein dicker Flüssigkeitsfilm aufteilt, bevor der Treibstoffflüssigkeitsfilm dünn aufgeweitet wurde, und daher der Flüssigkeitstropfen nach dem Aufteilen groß wird.
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8 ist ein Satz erklärender Ansichten, die das Detail des Frontendabschnitts eines herkömmlichen Treibstoffeinspritzventils wiedergeben. Es wird ein Fall wiedergegeben, wo, wie im Fall eines Treibstoffeinspritzventils, das in jedem der Patentdokumente 2 und 3 offenbart wird, eine sich verjüngende Einspritzöffnung verwendet wird. 8(a) ist eine Querschnittsansicht; 8(b) ist eine Draufsicht in der Richtung des Pfeils A in 8(a); 8(c) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die entlang der Linie C-C aufgenommen wurde; 8(d) ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts B. In Bezug auf den Treibstofffluss zu einem Zeitpunkt, wenn das Ventil geöffnet wird, wie er in 8 illustriert ist, wird in einem Prozess, wo ein in Richtung der Mittelachse des Ventilsitzes 10 strömender Treibstofffluss die Innenwand in der Einspritzöffnung 12 trifft und ein Flüssigkeitsfilm 17 in der Einspritzöffnung 12 ausgebildet wird, ein Treibstofffluss 16a, der die Mitte der Einspritzöffnung 12 betritt, in einen Treibstofffluss 16c umgewandelt, der dazu neigt, den Flüssigkeitsfilm 17 entlang der Innenwand der Einspritzöffnung 12 aufzuweiten, deren Querschnittsfläche stromabwärts größer wird. Ein Treibstofffluss 16b, der an der Position eintritt, wie zum Beispiel dem Umfang der Einspritzöffnung 12, die von der Mitte des Einspritzöffnungseinlasses entfernt ist, wird zu einem Treibstofffluss 16d umgewandet, der dem Treibstofffluss 16c entgegen gesetzt ist, der den Flüssigkeitsfilm aufweiten will. Daher bestand ein Problem, dass, weil die beiden Flüsse einander aufheben und zu einem dicken Flüssigkeitsfilm 17a werden, der Treibstofffilm nicht effizient dünner gemacht werden kann.
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Zusätzlich gab es ein Problem, dass, weil der Treibstofffluss 16c, der den Flüssigkeitsfilm aufweiten will, und der Treibstofffilm 16d, der dem Flüssigkeitsfilm 16c entgegen gesetzt ist, miteinander in der Einspritzöffnung 12 kollidieren, Turbulenz in dem Treibstofffluss erzeugt wird und diese Turbulenz den Tropfendurchmesser verschlechtert.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung wurde umgesetzt, um die Probleme in den vorhergehenden herkömmlichen Vorrichtungen zu lösen. Ihre Aufgabe ist es, ein Treibstoffeinspritzventil bereitzustellen, das den Treibstofffilm effizient dünner machen und die Atomisierung des Treibstoffs erleichtern kann.
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In einem Treibstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Ventilkörper vorgesehen, der Kontakt mit einer Sitzoberfläche eines Ventilsitzes herstellt oder sich hiervon löst und, wenn sich der Ventilkörper von der Sitzoberfläche des Ventilsitzes löst, Treibstoff zwischen dem Ventilkörper und der Sitzoberfläche des Ventilsitzes hindurchgelangt und dann aus mehreren Einspritzöffnungen, die in einer Einspritzöffnungsplatte vorgesehen sind, die an dem Ventilsitz befestigt ist, nach außen eingespritzt wird; das Treibstoffeinspritzventil ist dadurch gekennzeichnet, dass die Sitzoberfläche des Ventilsitzes derart ausgebildet ist, dass ihr Innendurchmesser von einer stromaufwärtigen Seite aus in einer Richtung einer stromabwärtigen Seite einer Strömung des Treibstoffs abnimmt; die Einspritzöffnungsplatte wird gegenüber einem Frontendabschnitt des Ventilkörpers auf eine solche Weise angeordnet, dass eine virtuelle Verlängerung der Sitzoberfläche, die sich entlang der Sitzoberfläche von einer stromabwärtigen Kante der Sitzoberfläche erstreckt, und eine stromaufwärtige Seitenfläche der Einspritzöffnungsplatte einander schneiden, um einen virtuellen Kreis zu bilden; jede der mehreren Einspritzöffnungen, die in der Einspritzöffnungsplatte vorgesehen sind, weist einen Einspritzöffnungseinlass auf, der sich in einer ovalen Form an der stromaufwärtsseitigen Fläche der Einspritzöffnungsplatte öffnet, und einen Einspritzöffnungsauslass, der sich in einer ovalen Form an einer stromabwärtsseitigen Fläche der Einspritzöffnungsplatte öffnet, und ein Einspritzöffnungsweg zwischen dem Einspritzöffnungseinlass und dem Einspritzöffnungsauslass ist derart ausgebildet, dass er in Bezug auf die Tiefenrichtung der Einspritzöffnungsplatte um einen vorbestimmten Winkel geneigt ist; der Einspritzöffnungseinlass ist so angeordnet, dass er näher an der Mittelachse des Ventilsitzes als entweder der Umfang eines Ventilsitzöffnungsabschnitts mit dem minimalen Innendurchmesser des Ventilsitzes oder der Einspritzöffnungsauslass liegt; die Abplattung der ovalen Form des Einspritzöffnungseinlasses, die durch einen Wert ausgedrückt wird, der durch Teilen der Länge der Hauptachse der ovalen Form des Einspritzöffnungseinlasses durch die Länge der Nebenachse hiervon erhalten wird, wird größer gemacht als die Abplattung der ovalen Form des Einspritzöffnungsauslasses, soweit der Umfang des Einspritzöffnungseinlasses nicht aus einer virtuellen ovalen Form fällt, die ausgebildet wird, wenn die Form des Einspritzöffnungsauslass auf die stromaufwärtsseitige Fläche der Einspritzöffnungsplatte entlang der Richtung der Neigung des Einspritzöffnungsweges projiziert wird; und der Einspritzöffnungseinlass wird an der stromaufwärtsseitigen Fläche der Einspritzöffnungsplatte auf eine solche Weise angeordnet, dass unter der Annahme, dass α den Winkel zwischen den jeweiligen Linien bezeichnet, die durch vertikales Projizieren einer geraden Linie, die durch die Mitte des Einspritzöffnungseinlasses und die Mitte des Ventilsitzes verläuft, und der Hauptachse des Einspritzöffnungseinlasses auf eine senkrechte Ebene erzeugt werden, die durch die Mitte des Einspritzöffnungseinlasses verläuft und senkrecht zu der Mittelachse des Ventilsitzes ist, und unter der Annahme, dass β den Winkel zwischen jeweiligen Linien bezeichnet, die durch vertikales Projizieren der geraden Linie, die durch die Mitte des Einspritzöffnungseinlasses und die Mitte des Ventilsitzes verläuft, und der Nebenachse des Einspritzöffnungseinlasses auf die senkrechte Ebene erzeugt werden, α < β erfüllt ist.
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Darüber hinaus ist bei einem Treibstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden Erfindung ein Ventilkörper vorgesehen, der Kontakt mit einer Sitzoberfläche eines Ventilsitzes herstellt oder sich hiervon löst, und wobei, wenn der Ventilkörper sich von der Sitzoberfläche des Ventilsitzes löst, Treibstoff zwischen dem Ventilkörper und der Sitzoberfläche des Ventilsitzes hindurch gelangt und dann aus mehreren Einspritzöffnungen, die in einer Einspritzöffnungsplatte vorgesehen sind, die an dem Ventilsitz befestig ist, nach außen eingespritzt wird, wobei das Treibstoffeinspritzventil dadurch gekennzeichnet ist, dass die Sitzoberfläche des Ventilsitzes auf eine solche Weise geformt ist, dass ihr Innendurchmesser in eine Richtung von einer stromaufwärtigen Seiten zu einer stromabwärtigen Seite einer Strömung des Treibstoffs abnimmt; die Einspritzöffnungsplatte gegenüber einem Frontendabschnitt des Ventilkörpers auf eine solche Weise angeordnet ist, dass eine virtuelle Verlängerung der Sitzoberfläche, die entlang der Sitzoberfläche von einer stromabwärtigen Kante der Sitzoberfläche verläuft, und eine stromaufwärtsseitige Fläche der Einspritzöffnungsplatte einander schneiden, um einen virtuellen Kreis zu bilden; jede der mehreren Einspritzöffnungen, die in der Einspritzöffnungsplatte vorgesehen sind, einen Einspritzöffnungseinlass aufweist, der sich in einer ovalen Form an einer stromaufwärtsseitigen Fläche der Einspritzöffnungsplatte öffnet, und einen Einspritzöffnungsauslass aufweist, der sich in einer ovalen Form an einer stromabwärtsseitigen Fläche der Einspritzöffnungsplatte öffnet, und wobei ein Einspritzöffnungsweg zwischen dem Einspritzöffnungseinlass und dem Einspritzöffnungsauslass auf eine solche Weise ausgebildet ist, dass er um einen vorbestimmten Winkel in Bezug auf die Tiefenrichtung der Einspritzöffnungsplatte geneigt ist; der Einspritzöffnungseinlass so angeordnet ist, dass er näher an der Mittelachse des Ventilsitzes liegt als entweder der Umfang des Ventilöffnungsabschnitts mit dem minimalen Innendurchmesser des Ventilsitzes oder der Einspritzöffnungsauslass; die Form des Einspritzöffnungseinlasses wird in einer Sektorform und auf eine solche Weise ausgebildet, dass der Bogenabschnitt der Sektorflächen so angeordnet ist, dass er näher an der Mittelachse des Ventilsitzes liegt, soweit der Umfang des Einspritzöffnungseinlass nicht aus einer virtuellen Ovalform fällt, die ausgebildet wird, wenn die Form des Einspritzöffnungsauslasses auf die stromaufwärtsseitige Fläche der Einspritzöffnungsplatte entlang der Richtung der Neigung des Einspritzöffnungsweges projiziert wird; und unter der Annahme, dass θ den Winkel zwischen den jeweiligen Linien bezeichnet, die durch vertikales Projizieren einer geraden Linie, die durch die Mitte des Einspritzöffnungseinlasses und die Mitte des Ventilsitzes verläuft, und der Linie, die den Mittelpunkt des Bogenabschnitts des Sektors mit dem Schwenkpunkt des Sektors verbindet, auf eine senkrechte Ebene, die durch die Mitte der virtuellen ovalen Form verläuft und senkrecht zu der Mittelachse des Ventilsitzes ist, θ < 45° erfüllt wird und daher das Verhältnis des Abschnitts zu dem Bogenabschnitt des Sektors, der in Richtung der Mittelachse des Ventilsitzes ausgerichtet ist, vergrößert wird.
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Bei dem Treibstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Abplattung der ovalen Form eines Einspritzöffnungseinlasses größer ausgebildet als die Abplattung der ovalen Form eines Einspritzöffnungsauslasses, soweit der Umfang des Einspritzöffnungseinlasses nicht aus einer virtuellen ovalen Form heraus fällt, die ausgebildet wird, wenn die Form des Einspritzöffnungsauslasses auf die stromaufwärtsseitige Fläche einer Einspritzöffnungsplatte entlang der Richtung der Neigung eines Einspritzöffnungsweges projiziert wird; und der Einspritzöffnungseinlass an der stromaufwärtsseitigen Fläche der Einspritzöffnungsplatte auf eine solche Weise angeordnet wird, dass unter der Annahme, dass α den Winkel zwischen jeweiligen Linien bezeichnet, die durch vertikales Projizieren einer geraden Linie, die durch die Mitte des Einspritzöffnungseinlasses und die Mitte des Ventilsitzes verläuft, und der Hauptachse des Einspritzöffnungseinlasses auf eine senkrechte Ebene gebildet werden, die durch die Mitte des Einspritzöffnungseinlasses verläuft und senkrecht zu der Mittelachse des Ventilsitzes ist, und unter der Annahme, dass β den Winkel zwischen jeweiligen Linien bezeichnet, die durch vertikales Projizieren der geraden Linie, die durch die Mitte des Einspritzöffnungseinlasses und die Mitte des Ventilsitzes verläuft, und der Nebenachse des Einspritzöffnungseinlasses auf die senkrechte Ebene erhalten werden, α < β erfüllt wird. Als eine Folge wird die Fläche des Einspritzöffnungseinlasses kleiner als die des Einspritzöffnungsauslasses ausgebildet, und die Richtung des Treibstoffeinspritzens aus der Einspritzöffnung ist entgegen einer Treibstoffströmung aus dem Ventilsitz in die Einspritzöffnung gerichtet; und weil die Hauptachse des Einspritzöffnungseinlasses entlang der Strömung aus dem Ventilsitz in die Einspritzöffnung verläuft, gelangt der Treibstoff in die Mitte der Einspritzöffnung, und daher wird eine Strömung verbessert die den Flüssigkeitsfilm entlang der inneren Wand der Einspritzöffnung aufweiten will, deren Querschnittsfläche stromabwärts größer wird; daher wird ein Effekt gezeigt, dass der Treibstofffilm effizient ausgedünnt werden kann. Weil eine Strömung unterdrückt wird, die der Strömung entgegen gerichtet ist, die danach strebt, den Flüssigkeitsfilm aufzuweiten, wird darüber hinaus eine Turbulenz, die durch eine Kollision von Strömen in der Einspritzöffnung erzeugt wird, ebenfalls unterdrückt, wodurch der Effekt auftritt, dass die Atomisierung verbessert wird. Weil der Einspritzöffnungsauslass breiter als der Einspritzöffnungseinlass ist und daher der Treibstoff die Einspritzöffnung selbst unter einer Hochtemperatur- und Unterdruckbedingung nicht auffüllt, ist darüber hinaus der Effekt des Druckverlustes wegen einer Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenströmung klein, wodurch der Effekt auftritt, dass eine Fluktuation der Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Atmosphäre klein ist.
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Bei dem Treibstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Form des Einspritzöffnungseinlass zu einer Sektorform gebildet, soweit der Umfang des Einspritzöffnungseinlasses nicht aus einer virtuellen ovalen Form fällt, die ausgebildet wird, wenn die Form des Einspritzöffnungsauslasses auf die stromaufwärtsseitige Fläche der Einspritzöffnungsplatte entlang der Richtung der Neigung des Einspritzöffnungswegs projiziert wird, und wird auf eine solche Weise ausgebildet, dass der Bogenabschnitt des Sektors der Mittelachse des Ventilsitzes zugewandt ist; und unter der Annahme, dass θ den Winkel zwischen jeweiligen Linien bezeichnet, die durch vertikales Projizieren einer geraden Linie, die durch die Mitte des Einspritzöffnungseinlasses und die Mitte des Ventilsitzes verläuft, und der Linie, die den Mittelpunkt des Bogenabschnitts des Sektors mit dem Schwenkpunkt des Sektors verbindet, auf eine senkrechte Ebene erhalten wird, die durch die Mitte der virtuellen ovalen Form verläuft und senkrecht zu der Mittelachse des Ventilsitzes ist, wobei θ < 45° erfüllt ist und daher das Verhältnis des Abschnitts zu dem Bogenabschnitt des Sektors, der so angeordnet ist, dass er der Mittelachse des Ventilsitzes zugewandt ist, vergrößert wird. Als eine Folge wird die Fläche des Einspritzöffnungseinlasses kleiner als diejenige des Einspritzöffnungsauslasses gemacht und die Richtung der Treibstoffeinspritzung aus der Einspritzöffnung ist einem Treibstofffluss von dem Ventilsitz zu der Einspritzöffnung entgegen gesetzt; und weil die Hauptachse des Einspritzöffnungseinlasses entlang der Strömung von dem Ventilsitz zu der Einspritzöffnung verläuft, gelangt der Treibstoff in die Mitte der Einspritzöffnung, und daher wird eine Strömung verbessert, die darauf drängt, den Flüssigkeitsfilm entlang der Innenwand der Einspritzöffnung aufzuweiten, deren Querschnittsfläche stromabwärts größer wird; daher tritt ein Effekt auf, dass der Treibstofffilm effizient ausgedünnt werden kann. Weil die Strömung unterdrückt wird, die der Strömung entgegen gerichtet ist, die den Flüssigkeitsfilm aufweiten will, wird darüber hinaus eine Turbulenz, die durch eine Kollision der Strömungen in der Einspritzöffnung erzeugt wird, ebenfalls unterdrückt, wodurch ein Effekt erzeugt wird, dass die Atomisierung verbessert wird. Weil der Einspritzöffnungsauslass breiter als der Einspritzöffnungseinlass ist und daher der Treibstoff die Einspritzöffnung selbst unter einer Hochtemperatur- und Unterdruckbedingung nicht auffüllt, ist darüber hinaus der Effekt des Druckverlustes wegen einer Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenströmung klein, wodurch ein Effekt gezeigt wird, dass eine Fluktuation der Einspritzmenge in Abhängigkeit von der Atmosphäre klein ist.
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Die vorhergehende und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlicher aus der nachfolgenden Detailbeschreibung der vorliegenden Erfindung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gesehen wird.
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KURZE FIGURENBESCHREIBUNG
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1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Treibstoffeinspritzventil gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung illustriert;
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2 ist ein Satz erklärender Ansichten, die das Detail des Frontendabschnitts eines Treibstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung illustrieren;
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3 ist ein Satz erklärender Ansichten, die das Detail des Frontendabschnitts eines Treibstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung illustrieren;
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4 ist ein Satz erklärender Ansichten, die das Detail des Frontendabschnitts eines Treibstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung illustrieren;
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5 ist ein Satz erklärender Ansichten, die das Detail des Frontendabschnitts eines Treibstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung illustrieren;
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6 ist ein Satz erklärender Ansichten, die das Detail des Frontendabschnitts eines Treibstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung illustrieren;
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7 ist ein Satz erklärender Ansichten, die das Detail des Frontendabschnitts eines Treibstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung illustrieren; und
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8 ist ein Satz erklärender Ansichten, die das Detail des Frontendabschnitts eines herkömmlichen Treibstoffeinspritzventils illustrieren.
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DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ausführungsform 1
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1 ist eine Querschnittsansicht, die ein Treibstoffeinspritzventil gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung illustriert. In 1 wird ein Treibstoffeinspritzventil 1 mit einer Magnetschaltvorrichtung 2, einem Gehäuse 3, das ein Bügelabschnitt eines Magnetkreises ist, einem Kern 4, der ein fester Eisenkernabschnitt des Magnetkreises ist, einer Spule 5, einer Armatur 6, die ein sich bewegender Kernabschnitt des magnetischen Kreises ist, und einer Ventilvorrichtung 7 versehen. Die Ventilvorrichtung 7 ist mit einem zylindrischen Ventilkörper 8 ausgestaltet, der einen kugelförmigen Frontendabschnitt 13 an seinem Frontende, einen Ventilhauptkörper 9 und einen Ventilsitz 10 aufweist.
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Der Ventilhauptkörper 9 wird auf den Endabschnitt der äußeren Umfangsoberfläche des Kerns 4 gedrückt und dann an den Kern 4 geschweißt und daran befestigt. Die Armatur 6 wird auf den Ventilkörper 8 gedrückt und dann auf den Ventilkörper 8 geschweißt und daran befestigt. An der stromabwärtigen Seite des Ventilsitzes 10 wird eine Einspritzöffnungsplatte 11 angeschweißt und mit dem Ventilsitz 10 an einem Schweißabschnitt 11a kombiniert. Der Ventilsitz 10, mit dessen stromabwärtiger Seite die Einspritzöffnungsplatte 11 kombiniert ist, wird in den Ventilhauptkörper 9 eingesetzt und dann mit dem Ventilhauptkörper 9 verschweißt und an einem Schweißabschnitt 11b mit ihm kombiniert. Wie später beschrieben wird, ist in der Einspritzöffnungsplatte 11 eine Vielzahl von Einspritzöffnungen 12 vorgesehen, die die Einspritzöffnungsplatte 11 in ihrer Plattendickenrichtung durchdringen.
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Wenn ein Betriebsignal von einer Motorsteuereinheit (nicht dargestellt) zu einer Antriebsschaltung (nicht dargestellt) für das Treibstoffeinspritzventil 1 übertragen wird, wird die Spule 5 des Treibstoffeinspritzventils 1 erregt; ein Magnetfluss in dem Magnetkreis erzeugt, der mit der Armatur 6, dem Kern 4, dem Gehäuse 3 und dem Ventilhauptkörper 9 ausgebildet wird; die Armatur 6 in Richtung des Kerns 4 angezogen; dann entfernt sich der Ventilkörper 8, der mit der Armatur 6 integriert ist, von einer Sitzoberfläche 10a des Ventilsitzes 10 und somit wird ein Spalt ausgebildet. Folglich wird der Treibstoff aus mehreren Einspritzöffnungen 12, was später beschrieben wird, in eine Motoreinlassleitung eingespritzt, nachdem er aus mehreren Nuten 13a, die in dem Frontendabschnitt 13 des Ventilkörpers 8 vorgesehen sind, zu den mehreren Einspritzöffnungen 12 durch den Spalt zwischen der Sitzoberfläche 10a des Ventilsitzes 10 und dem Ventilkörper 8 bewegt wurde. Wenn ein Betriebsstoppsignal von der Motorsteuereinheit zu der Antriebsschaltung für das Treibstoffeinspritzventil 1 übertragen wird, wird die Erregung der Spule 5 aufgegeben; der Magnetfluss des Magnetkreises verringert sich und die Kompressionsfeder 11, die den Ventilkörper 8 derart vorspannt, dass der Ventilkörper 8 geschlossen wird, schließt den Spalt zwischen dem Ventilkörper 8 und der Sitzoberfläche 10a des Ventilsitzes 10; dann wird die Treibstoffeinspritzung beendet. Der Ventilkörper 8 gleitet auf der inneren Umfangsoberfläche des Ventilhauptkörpers 9 mittels eines Führungsabschnitts 6a der Armatur 6; wenn das Ventil geöffnet wird, stellt eine Oberseite 6b der Armatur 6 Kontakt mit der Unterseite des Kerns 4 her.
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2 ist ein Satz beschreibender Ansichten, die den Frontendabschnitt eines Treibstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung illustrieren; 2(a) ist eine Querschnittansicht; 2(b) ist eine Draufsicht in Richtung des Pfeils E in 2(a); 2(c) ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts F; 2(d) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die entlang der Linie G-G aufgenommen wird; und 2(e) ist eine vergrößerte Ansicht, die entlang der Linie N-N aufgenommen wird. In 2 ist der Ventilsitz 10 auf eine solche Weise ausgebildet, dass sein Innendurchmesser in der stromabwärtigen Richtung abnimmt; seine innere umfangseitige Oberfläche ist die Sitzoberfläche 10a. Die Einspritzöffnungsplatte 11 ist auf eine solche Weise angeordnet, dass die verlängerte Linie der Sitzoberfläche 10a des Ventilsitzes 10 und eine stromaufwärtige Fläche 11c der Einspritzöffnungsplatte 11 einander schneiden, und ein einziger virtueller Kreis 15 wird gebildet.
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Auf einer Ebene, die senkrecht zu der Mittelachse 10b des Ventilsitzes 10 verläuft, ist ein Einspritzöffnungseinlass 12a der Einspritzöffnung 12 so angeordnet, dass er näher an der Mittelachse 10b des Ventilsitzes 10 ist als ein Ventilsitzöffnungsabschnitt 10c, wo der Innendurchmesser des Ventilsitzes 10 minimal ist; ein Einspritzöffnungsauslass 12b, an dem die Einspritzöffnung 12 sich in einer ovalen Form an der stromabwärtigen Fläche der Einspritzöffnungsplatte 11 öffnet, ist radial weiter von der Mittelachse 10b des Ventilsitzes 10 entfernt angeordnet, als der Einspritzöffnungseinlass 12a, der sich in einer ovalen Form an der stromaufwärtigen Fläche 11c der Einspritzöffnungsplatte 11 öffnet. Die Einspritzöffnung 12 ist so ausgebildet, dass sie um einen vorbestimmten Winkel in Bezug auf die Plattentiefenrichtung der Einspritzöffnungsplatte 11 geneigt ist, und auf eine solche Weise angeordnet, dass zumindest ein Teil des Einspritzöffnungseinlasses 12a in dem virtuellen Kreis 15 enthalten ist.
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Um eine Turbulenz zu unterdrücken, die erzeugt wird, wenn sich der Treibstoff von der Sitzoberfläche 10d des Ventilsitzes 10 löst, wird an einer stromabwärtigen Seite der Sitzoberfläche 10d eine geneigte Oberfläche 10e vorgesehen, die in einem kleinen Winkel von der Sitzoberfläche 10d geneigt ist. Darüber hinaus ist, um eine Innenwandhöhe h des minimalen Innendurchmessers des Ventilsitzes 10 zu unterdrücken, an dem Mittelabschnitt der Einspritzöffnungsplatte 11 in der radial inneren Seite des virtuellen Kreises 15 ein Vorsprungsabschnitt 11c vorgesehen, der in etwa axialsymmetrisch in Bezug auf die Mittelachse 10b des Ventilsitzes 10 ist und dessen Querschnitt bogenförmig ist und parallel zu dem Ventilkörperfrontendabschnitt 13 stromabwärts vorsteht. Als eine Folge stellt der Frontendabschnitt 13 des Ventilkörpers 8 keinen Kontakt mit der stromaufwärtigen Fläche 11c der Einspritzöffnungsplatte 11 her.
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Es kann erlaubt sein, dass die Einspritzöffnungsplatte 11 eben ausgeführt ist und eine Ebene parallel zu der Einspritzöffnungsplatte 11 an dem Frontendabschnitt 13 des Ventilkörpers 8 vorgesehen ist, sodass der Frontendabschnitt 13 des Ventilkörpers 8 und die stromaufwärtige Seitenfläche der Einspritzöffnungsplatte 11 einander nicht kontaktieren.
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Die Abplattung des Einspritzöffnungseinlasses 12a wird größer als diejenige des Einspritzöffnungsauslasses 12b, soweit der Einspritzöffnungseinlass 12a nicht aus einer virtuellen ovalen Form 12c des Einspritzöffnungsauslasses fällt, die ausgebildet wird, wenn die Form des Einspritzöffnungsauslasses 12b auf die stromaufwärtige Fläche 11c der Einspritzöffnungsplatte 11 entlang der Neigungsrichtung der Einspritzöffnung 12 projiziert wird. Hier bezeichnet die Abplattung des Einspritzöffnungseinlasses 12a und die Abplattung des Einspritzöffnungsauslasses 12b den Wert, der durch Teilen der Hauptachse des Einspritzöffnungseinlasses 12a durch dessen Nebenachse erhalten wird, bzw. den Wert, der durch Teilen der Hauptachse des Einspritzöffnungseinlasses 12b durch dessen Nebenachse erhalten wird. Dadurch, dass die Abplattung des Einspritzöffnungseinlasses 12a größer als diejenige des Einspritzöffnungsauslasses 12b ausgebildet wird, wird die Fläche des Einspritzöffnungseinlasses 12a kleiner als diejenige des Einspritzöffnungsauslasses 12b ausgebildet.
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Der Einspritzöffnungseinlass 12a und der Einspritzöffnungsauslass 12b werden derart ausgebildet, dass deren entsprechende Hauptachsen in derselben Richtung verlaufen. Die Nebenachse des Einspritzöffnungseinlass 12a wird kürzer als diejenige des Einspritzöffnungsauslass 12b ausgebildet; die Hauptachse des Einspritzöffnungseinlass 12a wird jedoch gleichgroß wie diejenige des Einspritzöffnungsauslass 12b ausgebildet.
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Darüber hinaus wird der Einspritzöffnungseinlass 12a derart ausgebildet, dass unter der Annahme, dass eine senkrechte Ebene, die durch die Mitte des Einspritzöffnungseinlass 12a und senkrecht zu der Mittelachse 10b des Ventilsitzes verläuft, α den Winkel zwischen einer geraden Linie 12d, die durch die Mitte des Einspritzöffnungseinlasses 12a und die Mittelachse 10b des Ventilsitzes verläuft, und eine Linie 12e, die durch vertikales Projizieren der Hauptachse des Einspritzöffnungseinlass 12a auf die senkrechte Ebene erhalten wird, und β den Winkel zwischen der geraden Linie 12d, die durch die Mitte des Einspritzöffnungseinlasses 12a und die Mittelachse 10b des Ventilsitzes verläuft, und einer Linie 12f, die durch vertikales Projizieren der Nebenachse des Einspritzöffnungseinlass 12a auf die senkrechte Ebene erhalten wird, die Beziehung α < β erfüllt wird.
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In Ausführungsform 1 verlaufen die jeweiligen Hauptachsen des Einspritzöffnungseinlasses 12a und des Einspritzöffnungsauslasses 12b in derselben Richtung; es ist jedoch nicht notwendigerweise erforderlich, dass die entsprechenden Hauptachsen des Einspritzöffnungseinlasses 12a und des Einspritzöffnungsauslasses 12b in derselben Richtung verlaufen, solange die Beziehung α < β erfüllt wird und die Form des Einspritzöffnungseinlasses 12a in die virtuelle Form 12c fällt.
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Darüber hinaus wird, soweit der Einspritzöffnungseinlass 12a betroffen ist, nur die Nebenachse hiervon größer ausgebildet als diejenige des Einspritzöffnungsauslasses 12b; die Hauptachse hiervon kann jedoch auch kürzer als diejenige des Einspritzöffnungsauslasses 12b sein.
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Zusätzlich wird in Ausführungsform 1 die Querschnittsform der Einspritzöffnung 12 elliptisch ausgebildet; es kann jedoch ein Oval oder eine Ellipse sein.
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Bei dem vorhergehenden Treibstoffeinspritzventil gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung, wie in 2(c) illustriert ist, verläuft die Richtung des Treibstoffeinspritzens aus der Einspritzöffnung 12 entgegen einer Treibstoffströmung 16a von der Ventilsitzoberfläche zu der Einspritzöffnung 12, und die Hauptachse des Einspritzöffnungseinlasses 12a ist in der vorhergehenden Beziehung α < β; daher wird das Verhältnis der Treibstoffströmung 16a, die die Mitte des Einspritzöffnungseinlass 12a betritt, zu Treibstoffströmungen, die den Einspritzöffnungseinlass 12a betreten, groß. Als eine Folge wird ein Fluss 16c verbessert, der darauf drängt, den Flüssigkeitsfilm 17 entlang der Innenwand der Einspritzöffnung 12 aufzuweiten, deren Querschnitt in stromabwärtiger Richtung größer wird, wodurch ein Effekt erzeugt wird, dass ein Treibstofffilm effizient ausgedünnt werden kann.
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Das Verhältnis einer Treibstoffströmung 16b, die die Position betritt, die von der Mitte des Einspritzöffnungseinlasses 12a entfernt ist, zu Treibstoffströmungen, die den Einspritzöffnungseinlass 12a betreten, wird klein, und daher wird der Fluss unterdrückt, der dem Fluss entgegengesetzt ist, der darauf drängt, den Flüssigkeitsfilm aufzuweiten; daher wird auch eine Turbulenz, die durch die Kollision der Flüsse in der Einspritzöffnung erzeugt wird, unterdrückt, wodurch ein Effekt gezeigt wird, dass die Atomisierung verbessert wird.
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Weil der Querschnitt des Einspritzöffnungsauslasses 12b größer als derjenige des Einspritzöffnungseinlasses 12a ausgebildet ist, wird die Einspritzöffnung selbst unter einer Hochtemperatur- und Unterdruckbedingung nicht mit Treibstoff gefüllt und daher ist der Effekt eines Druckverlustes, der durch eine Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenströmung erzeugt wird, klein; damit wird das Treibstoffeinspritzventil gemäß Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine Fluktuation in der Einspritzmenge auf Grund der Atmosphäre klein ist.
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Ausführungsform 2
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3 ist ein Satz erklärender Ansichten, die den Frontendabschnitt eines Treibstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung illustrieren; 3(a) ist eine Querschnittsansicht; 3(b) ist eine Draufsicht in Richtung des Pfeils H in 3(a); 3(c) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die entlang der Linie J-J aufgenommen wird; und 3(e) ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts I. In 3 wird die Querschnittsform des Einspritzöffnungseinlasses 12a sektorförmig ausgeführt, soweit der Einspritzöffnungseinlass 12a nicht aus einer virtuellen ovalen Form 12c des Einspritzöffnungsauslasses fällt, die ausgebildet wird, wenn die Form des Einspritzöffnungsauslasses 12b auf die stromaufwärtige Fläche 11c der Einspritzöffnungsplatte 11 entlang der Neigungsrichtung der Einspritzöffnung 12 projiziert wird. Der Abschnitt des Einspritzöffnungseinlasses 12a, der in einer Sektorform ausgebildet wird, die näher an der Mittelachse 10b des Ventilsitzes angeordnet ist, wird als ein großer Bogen 12g ausgebildet; der Abschnitt des Einspritzöffnungseinlasses 12a, der weiter von der Mittelachse 10b des Ventilsitzes weg ist, wird als ein kleiner Bogen ausgebildet. Es kann unnötig sein, einen Bogen an dem Abschnitt vorzusehen, der weiter von der Mittelachse 10 des Ventilsitzes entfernt ist.
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Wie in 3(d) illustriert ist, bezeichnet θ den Winkel zwischen den Linien, die durch vertikales Projizieren der Linie, die durch die Mitte des Einspritzöffnungseinlasses 12a und die Mittelachse 10b des Ventilsitzes verläuft, und der Linie, die den Mittelpunkt der virtuellen ovalen Form 12c mit dem sektorförmigen Hauptteil des Einspritzöffnungseinlasses 12a verbindet, auf die Ebene, die durch die Mitte des sektorförmigen Bogenabschnitts 12g des Einspritzöffnungseinlasses 12a verläuft und senkrecht zu der Mittelachse 10b des Ventilsitzes liegt, erhalten werden, wobei die Beziehung θ < 45° erfüllt wird. Als eine Folge wird das Verhältnis des Abschnitts zu dem Bogenabschnitt 12g des Sektors, der in der Form des Einspritzöffnungseinlasses 12a ist, der näher an der Mittelachse 10b des Ventilsitzes angeordnet ist, größer gemacht.
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Weil in Ausführungsform 2 das Verhältnis der Treibstoffströmung 10a, die die Mitte des Einspritzöffnungseinlass 12a betritt, zu den Treibstoffströmungen, die den Einspritzöffnungseinlass 12a betreten, groß wird, wird der Fluss 16c verbessert, der darauf drängt, den Flüssigkeitsfilm 17 entlang der Innenwand der Einspritzöffnung 12 aufzuweiten, deren Querschnittsfläche in der stromabwärtigen Richtung des Treibstoffflusses größer wird; damit wird ein Effekt erzeugt, dass der Treibstofffilm effizient ausgedünnt werden kann.
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Das Verhältnis der Treibstoffströmung 16b, die die Position entfernt von der Mitte des Einspritzöffnungseinlasses 12a betritt, zu den Treibstoffströmungen, die den Einspritzöffnungseinlass 12a betreten, wird klein und daher wird der Fluss unterdrückt, der dem Fluss entgegengerichtet ist, der darauf drängt, den Flüssigkeitsfilm 17 aufzuweiten; daher wird eine Turbulenz, die durch eine Kollision von Strömungen in der Einspritzöffnung erzeugt wird, auch unterdrückt, wodurch ein Effekt erzeugt wird, dass die Atomisierung des Treibstoffs vereinfacht wird.
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Weil der Einspritzöffnungsauslass 12b breiter als der Einspritzöffnungseinlass 12a ausgebildet ist, wird darüber hinaus die Einspritzöffnung selbst unter einer Hochtemperatur- und Unterdruckbedingung nicht mit Treibstoff aufgefüllt, und daher ist der Effekt des Druckverlustes, der durch den Gas-Flüssigkeits-Zweiphasenfluss erzeugt wird, klein; damit wird das Treibstoffeinspritzventil gemäß Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung dadurch gekennzeichnet, dass eine Fluktuation der Einspritzmenge auf Grund der Atmosphäre klein ist.
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Ausführungsform 3
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4 ist ein Satz erklärender Ansichten, die den Frontendabschnitt eines Treibstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung illustrieren; 4(a) ist eine Querschnittsansicht; 4(b) ist eine Draufsicht in Richtung des Pfeils K in 4(a); 4(c) ist eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts L; 4(d) ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie M-M; und 4(e) ist eine vergrößerte Ansicht entlang der Linie O-O. Wie in 4 illustriert ist, ist eine Zwischenplatte 18 zwischen dem Ventilsitz 10 und der Einspritzöffnungsplatte 11 vorgesehen. Bei der Zwischenplatte 18 ist eine Düsenöffnung 19 vorgesehen, die mit der Einspritzöffnung 12 der Einspritzöffnungsplatte 11 verbunden ist; die Form des Querschnitts der Düsenöffnung 19 wird gleich derjenigen des vorhergehenden Einspritzöffnungseinlasses 12a gemäß Ausführungsform 1 ausgebildet.
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Ausführungsform 3 ermöglicht es, denselben Atomisierungseffekt wie denjenigen der Ausführungsform 1 durch eine leichte Bearbeitung zu erhalten.
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Ausführungsform 4
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5 ist ein Satz erklärender Ansichten, die den Frontendabschnitt eines Treibstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung illustrieren; 5(a) ist eine Draufsicht, wie sie von der Seite des Einspritzöffnungseinlass 12a der Einspritzöffnungsplatte 11 gesehen wird; 5(b) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie P-P. In Ausführungsform 4 werden, nachdem die zylindrische Einspritzöffnung 12 durch Druckformen in der Einspritzöffnungsplatte 11 ausgebildet wird, Ausnehmungen 11d durch Schmieden eines Teils der Umgebung des Einspritzöffnungseinlasses 12a ausgebildet, sodass der Einspritzöffnungseinlass 12a der Einspritzöffnung 12 so deformiert wird, dass er ovalförmig ist.
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Ausführungsform 4 ermöglicht es, eine Einspritzöffnungsplatte 11 fertig zu erhalten, die mit der Einspritzöffnung 12 versehen ist, die in Ausführungsform 1 beschrieben ist, und ein Treibstoffeinspritzventil zu erhalten, bei dem der Atomisiereffekt verbessert ist.
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Ausführungsform 5
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6 ist ein Satz erklärender Ansichten, die den Frontendabschnitt eines Treibstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 5 der vorliegenden Erfindung illustrieren; 6(a) ist eine Draufsicht, wie sie von der Seite des Einspritzöffnungseinlasses 12a der Einspritzöffnungsplatte 11 zu sehen ist; 6(b) ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie Q-Q. In Ausführungsform 5 werden, nachdem die zylindrische Einspritzöffnung 12 durch Pressformen in der Einspritzöffnungsplatte 11 ausgebildete ist, Ausnehmungen 11d durch Schmieden eines Teils der Umgebung des Einspritzöffnungseinlasses 12a ausgebildet, sodass der Einspritzöffnungseinlass 12a der Einspritzöffnung 12 sektorförmig deformiert wird.
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Ausführungsform 5 ermöglicht es, eine Einspritzöffnungsplatte 11 bereits zu erhalten, die mit der Einspritzöffnung 12 versehen ist, die in Ausführungsform 2 beschrieben wird.
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Ausführungsform 6
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7 ist ein Satz erklärender Ansichten, die das Detail des Frontendabschnitts eines Treibstoffeinspritzventils gemäß Ausführungsform 6 der vorliegenden Erfindung illustrieren; 7(a) ist eine erklärende Ansicht für einen Schritt, in dem eine zylindrische Einspritzöffnung durch einen Zugprozess in einer Einspritzöffnungsplatte ausgebildet wird; 7(b) ist eine erklärende Ansicht für einen Schritt, in dem eine Schachtelungsvorrichtung oder ein Formeinsatz in die zylindrische Einspritzöffnung eingesetzt wird; 7(c) ist eine erklärende Ansicht für einen Schritt, wo, während die Schachtelungsvorrichtung eingesetzt ist, eine Schmiedebearbeitung auf den Einspritzöffnungseinlass der Einspritzöffnungsplatte angewendet wird.
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In 7 stanzt zuerst, wie in 7(a) illustriert ist, ein Durchtreiber 300 vermittels einer Durchtreiberführung 200 eine zylindrische Einspritzöffnung in die Einspritzöffnungsplatte 11, die auf einer Würfelführung 100 platziert ist. Als nächstes wird, wie in 7(b) illustriert ist, die Einspritzöffnungsplatte 11 auf einem Würfel 400 platziert, eine Schachtelungsvorrichtung 500 wird in die Einspritzöffnung 12 der Einspritzöffnungsplatte 11 eingesetzt und die Durchtreiberführung 200 wird platziert; danach schmiedet ein Durchtreiber 301, wie in 7(c) illustriert ist, die Umgebung des Einspritzöffnungseinlasses 12a, sodass eine Ausnehmung 11d ausgebildet wird. Als eine Folge kann die Einspritzöffnungsplatte 11 mit dem sektorförmigen Einspritzöffnungseinlass 12a versehen werden, der in Ausführungsform 2 beschrieben wird.
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Ausführungsform 6 ermöglicht es, eine Einspritzöffnungsplatte 11 fertig zu erhalten, die mit der Einspritzöffnung 12 versehen ist, die in Ausführungsform 2 beschrieben ist.
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Verschiedene Modifikationen und Veränderungen dieser Erfindung werden dem Fachmann offenbar, ohne sich vom Schutzbereich und Grundgedanken dieser Erfindung zu lösen, und es sollte verstanden werden, dass diese nicht auf die hierin beschriebenen illustrativen Ausführungsformen beschränkt sind.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2006-2720 [0005]
- JP 2001-317431 [0005]
- JP 3644443 [0005]
- JP 37599181 [0005]
