DE102012006078A1

DE102012006078A1 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE102012006078A1
Application number: DE102012006078A
Authority: DE
Inventors: Takahiro Saito; Nobuaki Kobayashi; Hiroshi Ohno; Atsushi Nakai; Yoshio Okamoto
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2011-04-01
Filing date: 2012-03-26
Publication date: 2012-10-04
Also published as: US9157403B2; US20120247427A1; CN102734030A; CN102734030B; JP2012215135A

Abstract

Ein Kraftstoffeinspritzventil (1) umfasst ein Ventilelement (4), das gleitbeweglich an einem Ventilsitzelement (7) mit einem Ventilsitz (6) angeordnet und mit einer Öffnung ausgebildet ist, die an einer stromabwärts liegenden Seite davon angeordnet ist. Eine Wirbelübertragungskammer (46) wird ausgebildet, um eine Wirbelkraft auf den Kraftstoff innerhalb der Wirbelübertragungskammer (46) durch Drehen des Kraftstoffs zu übertragen. Eine Einspritzöffnung (44) wird am Boden der Wirbelübertragungskammer (46) geöffnet, um den Kraftstoff zur Außenseite einzuspritzen. Zusätzlich ist eine Verbindungsleitung (45) ausgebildet, um die Wirbelübertragungskammer (46) mit der Öffnung des Ventilsitzelements (7) zu verbinden. In diesem Kraftstoffeinspritzventil (1) sind die Wirbelübertragungskammer (46) und Verbindungsleitung (45) ausgebildet, um die folgende Gleichung zu erfüllen: 0,15 ≤ W/D < 0,5,wobei (W) die Breite der Verbindungsleitung (45); und (D) der Durchmesser der Wirbelübertragungskammer (46) ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil, das zur Kraftstoffeinspritzung in einem Motor verwendet wird.
Als Stand der Technik offenbart die japanische provisorische Patentveröffentlichung Nr. 2003-336561 ein Kraftstoffeinspritzventil, in dem eine Leitungsplatte und eine Injektorplatte mit einem Ventilsitzelement verschweißt sind. Die Leitungsplatte ist mit einer Seitenöffnung, seitlichen Leitung und Wirbelkammer und die Injektorplatte mit einer Kraftstoffeinspritzöffnung ausgebildet.
Mit der obigen, in der Veröffentlichung beschriebenen Technik ändern sich jedoch die Kraftstoffeinspritzeigenschaften des einzuspritzenden Kraftstoffs von der Kraftstoffeinspritzöffnung weitgehend, wenn die Formen der seitlichen Leitung, Wirbelkammer und Kraftstoffeinspritzöffnung geändert werden.
Angesichts der obigen Probleme ist es daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzventil zu schaffen, das die Änderung bei den Kraftstoffeinspritzeigenschaften des einzuspritzenden Kraftstoffs von der Kraftstoffeinspritzöffnung zu stabilisieren.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 bzw. 9. Die Unteransprüche haben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem beweglichen Ventilelement. Ein Ventilsitzelement wird mit einem Ventilsitz vorgesehen, auf dem das Ventilelement sitzt, um einen Ventilschließzustand herzustellen. Das Ventilsitzelement wird mit einer Öffnung gebildet, das an einer stromabwärts liegenden Seite des Ventilsitzelements angeordnet ist. Ein erster Bereich wird vorgesehen, um eine Wirbelübertragungskammer zum Übertragen einer Wirbelkraft auf den Kraftstoff innerhalb der Wirbelübertragungskammer durch Drehen des Kraftstoffs zu definieren. Ein zweiter Bereich wird vorgesehen, um eine Einspritzöffnung zu definieren, die zum Boden der Wirbelübertragungskammer hin geöffnet ist, um Kraftstoff zur Außenseite einzuspritzen. Zusätzlich wird ein dritter Bereich vorgesehen, um eine Verbindungsleitung zum Verbinden der Wirbelübertragungskammer mit der Öffnung des Ventilsitzelements zu definieren. In diesem Kraftstoffeinspritzventil werden die Wirbelübertragungskammer und die Verbindungsleitung ausgebildet, um die folgende Gleichung zu erfüllen: 0,15 ≤ W/D < 0,5 wobei W die Breite der Verbindungsleitung; und D der Durchmesser der Wirbelübertragungskammer ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem üblicherweise becherförmigen Ventilsitzelement, das einen Ventilsitz aufweist und mit einer Öffnung ausgebildet ist, die an einer stromabwärts liegenden Seite des Ventilsitzelements angeordnet ist. Ein üblicherweise sphärisches Ventilelement ist glutbeweglich am Ventilsitzelement angeordnet und sitzt auf dem Ventilsitz des Ventilsitzelements, um einen Ventilschließzustand herzustellen. Eine üblicherweise scheibenförmige Düsenplatte ist koaxial am Ventilsitzelement angeordnet und mit einer Mehrzahl von Einspritzöffnungen ausgebildet, durch die Kraftstoff zur Außenseite eingespritzt wird. Zusätzlich ist ein Bereich vorgesehen, um eine Mehrzahl von Wirbelübertragungskammern zum Übertragen einer Wirbelkraft auf den Kraftstoff innerhalb der Wirbelübertragungskammer durch Drehen des Kraftstoffs und eine Mehrzahl von Verbindungsleitungen zu definieren, wobei jede der Verbindungsleitungen die jeweilige Wirbelübertragungskammer mit der Öffnung des Ventilsitzelements verbindet, wobei jede Wirbelübertragungskammer mit der jeweiligen Einspritzöffnung der Düsenplatte verbunden ist, wobei jede Verbindungsleitung ein erstes Ende aufweist, das tangential mit jeder Wirbelübertragungskammer verbunden ist, wobei die Verbindungsleitungen jeweilige zweite Enden aufweisen, die miteinander verbunden sind, um eine Kammer zu bilden, die mit der Öffnung des Ventilsitzelements verbunden ist. In diesem Kraftstoffeinspritzventil wird jede Wirbelübertragungskammer und jede Verbindungsleitung ausgebildet, um die folgende Gleichung zu erfüllen: 0,15 ≤ W/D < 0,5, wobei W die Breite jeder Verbindungsleitung; und D der Durchmesser jeder Wirbelübertragungskammer ist.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Beschreibung von Ausführungsbeispielen und anhand der beigefügten Zeichnungen.
In der Zeichnung bezeichnen gleiche Bezugsziffern gleiche Teile und Elemente durchgängig in allen Figuren. Darin zeigt:
1 eine axiale Querschnittsansicht einer ersten Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung;
2 eine vergrößerte fragmentarische axiale Querschnittsansicht eines Bereichs um eine Düsenplatte herum der ersten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils;
3 eine perspektivische Ansicht der Düsenplatte, die in der ersten Ausführungsform der Kraftstoffeinspritzdüse als Beispiel der Düsenplatte verwendet wird;
4 eine schematische perspektivische Darstellung einer Verbindungsleitung, Wirbelübertragungskammer und Kraftstoffeinspritzöffnung in der ersten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils;
5 eine schematische Draufsicht, das die Wirbelübertragungskammer und die Kraftstoffeinspritzöffnung in der ersten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils darstellt;
6 ein Schaubild, das die Änderung bei den Kraftstoffeinspritzeigenschaften der ersten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils bezüglich H/D darstellt;
7 ein Schaubild, das die Änderung bei den Kraftstoffeinspritzeigenschaften der ersten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils bezüglich W/D darstellt;
8 ein Schaubild, das die Änderung bei den Kraftstoffeinspritzeigenschaften der ersten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils bezüglich W/H darstellt;
9 ein Schaubild, das die Änderung bei den Kraftstoffeinspritzeigenschaften der ersten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils bezüglich da/d0 darstellt;
10 ein Schaubild, das das Verhältnis von W/D und H/D bezüglich W/H in der ersten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils darstellt;
11 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels der zu verwendenden Düsenplatte in der ersten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung;
12 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels der zu verwendenden Düsenplatte in der ersten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung;
13 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels der zu verwendenden Düsenplatte in der ersten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung;
14 eine vergrößerte fragmentarische axiale Querschnittsansicht eines Bereichs um die Düsenplatte herum, die eine zweite Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
15 eine perspektivische Ansicht der Düsenplatte, die in der zweiten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils verwendet wird;
16 eine vergrößerte fragmentarische axiale Querschnittsansicht eines Bereichs um die Düsenplatte herum, die eine dritte Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
17 eine perspektivische Ansicht einer Zwischenplatte, die in der dritten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils verwendet wird;
18 eine perspektivische Ansicht der Düsenplatte, die in der dritten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils verwendet wird;
19 eine schematische Draufsicht; die die Wirbelübertragungskammer und die Kraftstoffeinspritzöffnung in einer weiteren Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
20 eine schematische Draufsicht, die die Wirbelübertragungskammer und die Kraftstoffeinspritzöffnung in einer weiteren Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt; und
21 eine schematische Draufsicht, das die Wirbelübertragungskammer und die Kraftstoffeinspritzöffnung in einer weiteren Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt.
Bezüglich 1 bis 3 der Zeichnung wird eine erste Ausführungsform eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung durch die Bezugsziffer 1 dargestellt. 1 ist eine axiale Querschnittsansicht des Kraftstoffeinspritzventils 1. Dieses Kraftstoffeinspritzventil 1 soll in Fahrzeugen mit Benzin-betriebenen Verbrennungsmotoren verwendet werden und ist ausgelegt, um Kraftstoff in einen Ansaugkrümmer einzuspritzen, so dass es sich um ein sogenanntes Kraftstoffeinspritzventil vom Niederdrucktyp handelt.
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 umfasst einen magnetischen Zylinder 2. Ein Kernzylinder 3 ist innerhalb des magnetischen Zylinders 2 aufgenommen. Ein Ventilelement 4 ist axial beweglich innerhalb des magnetischen Zylinders 2 angeordnet. Ein Ventilschaft 5 ist einstückig mit dem Ventilbereich 4 ausgebildet. Ein Ventilsitzelement 7 weist einen Ventilsitz 6 auf, auf dem das Ventilelement 4 sitzt, um einen Ventilschließzustand während des Schließens des Kraftstoffeinspritzventils 1 herzustellen. Eine Düsenplatte 8 ist mit den Kraftstoffeinspritzöffnungen 44 ausgebildet, durch die der Kraftstoff während des Öffnens des Kraftstoffeinspritzventils 1 eingespritzt wird. Eine elektromagnetische Spule 9 ist vorgesehen, um zu bewirken, dass sich das Ventilelement 4 gleitbeweglich in eine Ventilöffnungsrichtung (wo das Ventilelement 4 sich vom Ventilsitz 6 trennt) bewegt, wenn es mit Strom versorgt wird. Ein Joch bzw. Bügel 10 ist vorgesehen, um Magnetfeldlinien zu induzieren bzw. anzuregen.
Der magnetische Zylinder 2 ist mit aus einem Metallrohr oder dergleichen ausgebildet, das aus magnetischem Metallwerkstoff, wie z. B. elektromagnetischer Edelstahl oder dergleichen, hergestellt ist. Der magnetische Zylinder 2 ist als einstückiges Element und in der Form eines Zylinders mit großen und kleinen Durchmesserbereichen 11, 12 ausgebildet, die miteinander durch einen kegelstumpfartigen Bereich, wie in 1 dargestellt, unter Verwendung von Umformbearbeitungsarten wie z. B. Tiefziehen, Schleifen oder dergleichen, verbunden sind. Der große Durchmesserbereich 11 ist an einer oberen Endseite des Kraftstoffeinspritzventils 1 angeordnet, während der kleine Durchmesserbereich 12 an einer unteren Endseite des Kraftstoffeinspritzventils angeordnet ist und einen Durchmesser aufweist, der kleiner als der große Durchmesserbereich 11 ist.
Der kleine Durchmesserbereich 12 ist mit einem ringförmigen dünnwandigen Bereich 13 ausgebildet, der durch teilweises Ausdünnen der Wand des kleinen Durchmesserbereichs 12 ausgebildet wird. Der kleine Durchmesserbereich 12 umfasst einen Kernzylinder-Aufnahmebereich 14 und einen Ventilbereich-Aufnahmebereich 16, die durch den dünnwandigen Bereich 13 verbunden sind. Der Kernzylinder-Aufnahmebereich 14 ist an der oberen Endseite des Kraftstoffeinspritzventils 1 bezüglich des dünnwandigen Bereichs 13 angeordnet, um den Kernzylinder 3 aufzunehmen, wohingegen der Ventilbereich-Aufnahmebereich 16 an der unteren Endseite des Kraftstoffeinspritzventils 1 bezüglich des dünnwandigen Bereichs 13 angeordnet ist, um den Ventilbereich 15 mit dem Ventilelement 4, Ventilschaft 5 und Ventilsitzelement 7 aufzunehmen. Der dünnwandige Bereich 13 ist ausgebildet, um einen Zwischenraum bzw. Aussparung zu umschließen, die zwischen dem Kernzylinder 3 und dem Ventilschaft 5 in einem Zustand ausgebildet ist, wo der Kernzylinder 3 und Ventilschaft 5 innerhalb des magnetischen Zylinders 2 aufgenommen sind. Der dünnwandige Bereich 13 erhöht einen magnetischen Widerstand zwischen dem Kernzylinder-Aufnahmebereich 14 und Ventilbereich-Aufnahmebereich 16, um somit eine magnetische Unterbrechung zwischen dem Kernzylinder-Aufnahmebereich 14 und Ventilbereich-Aufnahmebereich 16 herzustellen.
Die innere Umfangsfläche des großen Durchmesserbereichs 11 definiert eine Kraftstoffleitung 17, durch welche der Kraftstoff dem Ventilbereich 15 zugeführt wird. Ein oberer Endbereich des großen Durchmesserbereichs 11 ist mit einem Kraftstofffilter 18 zum Filtern des Kraftstoffs versehen. Eine Pumpe 47 ist mit der Kraftstoffleitung 17 verbunden und wird durch eine Pumpensteuer/regelvorrichtung 54 gesteuert/geregelt.
Der Kernzylinder 3 wird in der Form eines Zylinders mit einem hohlen Bereich 19 gebildet und ist im Kernzylinder-Aufnahmebereich 14 des magnetischen Zylinders 2 durch Presspassung angeordnet. Einer Federaufnahme 20 ist im hohlen Bereich 19 aufgenommen und in richtiger Position mittels der Presspassung oder dergleichen fixiert. Die Federaufnahme 20 wird an ihrem zentralen Bereich mit einer Kraftstoffleitung 43, die die Wand der Federaufnahme axial durchsticht bzw. durchbohrt, ausgebildet.
Das Ventilelement 4 wird üblicherweise sphärisch bzw. kugelförmig in der äußeren Form und an seiner Außenfläche mit Kraftstoffleitungsflächen 21 ausgebildet, die mit einer imaginären vertikalen Ebene parallel sind, die sich in axialer Richtung des Kraftstoffeinspritzventils erstrecken. Die Kraftstoffleitungsflächen 21 werden durch Schleifen der üblicherweise sphärischen Außenfläche des Ventilelements 40 gebildet. Der Ventilschaft 5 umfasst einen großen Durchmesserbereich 22 und kleinen Durchmesserbereich 23, dessen Außendurchmesser kleiner als der des großen Durchmesserbereichs 22 ist.
Das Ventilelement 4 ist am Endspitzenbereich des kleinen Durchmesserbereichs 23 fixiert, um einen einstückigen Körper bzw. Aufbau durch Schweißen zu bilden. Es ist zu beachten, dass dunkle Halbkreise und dunkle Dreiecke Schweißstellen bezeichnen. Der große Durchmesserbereich 22 ist an seinem Endbereich mit einer Federeinsetz- bzw. -einsatzöffnung 24 ausgebildet. Ein Federsitzbereich 25 ist am Boden der Federeinsetzöffnung 24 koaxial ausgebildet und weist einen Durchmesser auf, der kleiner als der des großen Durchmesserbereichs 22 ist. Zusätzlich wird ein stufenförmiger Bereich oder Federaufnahmebereich 26 ebenfalls am Boden der Federeinsetzöffnung 24 koaxial ausgebildet. Der kleine Durchmesserbereich 23 ist an seinem Endbereich mit einer Kraftstoffleitungsöffnung 27 ausgebildet, die mit der Federeinsetzöffnung 24 in Verbindung ist. Eine Kraftstoffabfluss- bzw. ausflussöffnung 28 ist durch Durchbohren der Wand des kleinen Durchmesserbereichs 23 ausgebildet, um die Verbindung zwischen der äußeren Umfangsseite des kleinen Durchmesserbereichs 23 und der Kraftstoffleitungsöffnung 27 herzustellen.
Das Ventilsitzelement 7 weist üblicherweise den kegelstumpfartigen Ventilsitz 6 auf. Der Ventilsitz 6 ist einstückig mit einer zylindrischen Wandfläche verbunden, die eine Ventilelement-Abstützöffnung 30 definiert. Die Ventilelement-Abstützöffnung 30 weist einen Innendurchmesser auf, der üblicherweise gleich dem Durchmesser des Ventilelements 4 ist. Ein stromaufwärts liegender Öffnungsbereich 31 ist zur Verbindung mit der Ventilelement-Abstützöffnung 30 ausgebildet und wird durch eine üblicherweise kegelstumpfartige Wandfläche definiert, deren Durchmesser in eine Richtung zur oberen Endseite des Ventilsitzelements 7 zunimmt. Eine stromabwärts liegende Öffnung 48 ist am zentralen und unteren Endbereich des Ventilsitzelements 7 ausgebildet und wird zur Außenseite des Ventilsitzelements geöffnet.
Der Ventilschaft 5 und das Ventilelement 4 sind innerhalb des magnetischen Zylinders 2 axial gleitbeweglich angeordnet. Eine Schraubenfeder 29 ist zwischen dem Federaufnahmebereich 26 und der Federaufnahme 20 angeordnet, um den Ventilschaft 5 und das Ventilelement 4 zur unteren Endseite des Ventilsitzelements 7 vorzuspannen. Das Ventilsitzelement 7 wird im magnetischen Zylinder 2 eingesetzt und durch Schweißen am magnetischen Zylinder 2 fixiert. Der Ventilsitz 6 wird in der Weise ausgebildet, um beim Durchmesser in eine Richtung zur stromabwärts liegenden Öffnung 48 zuzunehmen, so dass das Ventilelement 4 auf dem Ventilsitz 6 während des Schließens des Kraftstoffeinspritzventils 1 sitzt. Der Ventilsitz 6 weist eine üblicherweise kegelstumpfartige Fläche auf, die einen Winkel von 45° in einer imaginären vertikalen Ebene, die die Achse des Ventilsitzelements 7 enthält, aufweist.
Die elektromagnetische Spule 9 ist um die äußere Umfangsfläche des magnetischen Zylinders 2 angeordnet, der auf dem Kernzylinder 3 angeordnet ist. Mit anderen Worten, die elektromagnetische Spule 9 ist um die äußere Umfangsfläche des Kernzylinders 3 herum angeordnet. Die elektromagnetische Spule 9 umfasst eine Spule bzw. Spulenkörper 32, der aus einem harzartigen Material oder Kunststoff ausgebildet ist, und eine Spule 33, die um diesen Spulenkörper 32 herumgewickelt ist. Die Spule 33 ist durch einen Steckverbinder 34 mit einer elektromagnetischen Spulen-Steuer/Regelvorrichtung 55 elektrisch verbunden.
Die elektromagnetische Spulen-Steuer/Regelvorrichtung 55 ist ausgelegt, um dem Strom das Fließen durch eine Spule 33 der elektromagnetischen Spule 9 zu einem Zeitpunkt bzw. Timing des Einspritzens des Kraftstoffs an einer Verbrennungskammerseite des Motors zu ermöglichen, wobei das Timing auf der Basis der Information von einem Kurbelwinkelsensor zum Erfassen eines Kurbelwinkels des Motors berechnet wird, wodurch das Kraftstoffeinspritzventil 1 geöffnet wird.
Der Bügel 10 ist hohl ausgebildet, um somit eine vertikale durchbohrte Öffnung aufzuweisen, die sich vom unteren Ende zum oberen Ende des Bügels erstreckt. Der Bügel 10 umfasst einen großen Durchmesserbereich 35, der an einer Seite des oberen Endes des Bügels ausgebildet ist, einen kleinen Durchmesserbereich 37, der an der Seite des unteren Endes des Bügels ausgebildet ist, und einen dazwischen liegenden bzw. Zwischen-Durchmessebereich 36, der zwischen dem großen Durchmesserbereich 35 und kleinen Durchmesserbereich 37 angeordnet ist und einen Durchmesser aufweist, der kleiner als der des großen Durchmesserbereichs 35 und größer als der des kleinen Durchmesserbereichs 37 ist. Der kleine Durchmesserbereich 37 ist passend auf der äußeren Umfangsfläche des Ventilbereichs-Aufnahmebereichs 16 angeordnet. Die elektromagnetische Spule 9 ist innerhalb der inneren Umfangsfläche des Zwischen-Durchmesserbereichs 36 aufgenommen. Ein Verbindungskern 38 ist innerhalb der inneren Umfangsfläche des großen Durchmesserbereichs 35 angeordnet.
Der Verbindungskern 38 wird aus einem magnetischen Metallwerkstoff oder dergleichen und üblicherweise C-förmig ausgebildet. Der Bügel 10 ist mit dem magnetischen Zylinder 2 am kleinen Durchmesserbereich 37 und am großen Durchmesserbereich 35 und durch den Verbindungskern 38 verbunden. Mit anderen Worten, der Bügel 10 ist elektromagnetisch an seinen gegenüberliegenden Endbereichen mit dem magnetischen Zylinder 2 verbunden. Ein O-Ring 40 zum Einpassen des Kraftstoffeinspritzventils 1 an der Ansaugöffnung des Motors wird auf dem unteren endseitigen-Spitzenendbereich des Bügels 10 gehalten. Zusätzlich wird ein Protektor 52 auf dem oberen Endbereich des magnetischen Zylinders 2 zu Schutzzwecken des Endspitzenbereichs des magnetischen Zylinders 2 installiert bzw. angeordnet.
Wenn der Strom der elektromagnetischen Spule 9 durch den Steckverbinder 34 zugeführt wird, wird ein magnetisches Feld erzeugt. Eine magnetische Kraft dieses magnetischen Feldes bewegt das Ventilelement 4 und den Ventilschaft 5 gegen die Vorspannkraft der Schraubenfeder 29, um so dass Ventilelement 4 vom Ventilsitz 6 zu trennen, um somit das Kraftstoffeinspritzventil 1 zu öffnen.
Wie in 1 für das Kraftstoffeinspritzventil 1 dargestellt, werden fast alle Teile des Kraftstoffeinspritzventils mit einem Kunststoffdeckel 53 abgedeckt. Die Teile, die mit dem Kunststoffdeckel 53 abgedeckt sind, umfassen ein Teil, das sich von einer Position (des magnetischen Zylinders 2), die etwas niedriger als das obere Ende des großen Durchmesserbereichs 11 ist, zu einer Position (des magnetischen Zylinders 2) erstreckt, an der die elektromagnetische Spule 9 auf dem kleinen Durchmesserbereich 12 angeordnet ist, ein Teil zwischen der elektromagnetischen Spule 9 und dem Zwischen-Durchmesserbereich 36 des Bügels 10, ein Teil zwischen der äußeren Umfangsfläche des Verbindungskerns 38 und großen Durchmesserbereichs 35 des Bügels 10, einen äußeren Umfangsbereich des großen Durchmesserbereichs 35 des Bügels 10, einen äußeren Umfangsbereich des Zwischen-Durchmesserbereichs 36 des Bügels 10, und einen äußeren Umfangsbereich des Steckverbinders 34. Der Endspitzenbereich des Steckverbinders 34 ist in einem Hohlraum angeordnet, der innerhalb eines üblicherweise becherförmigen Bereichs des Kunststoffdeckels 53 ausgebildet ist, so dass ein Konnektor bzw. Anschluss der elektromagnetischen Spulen-Steuer/Regelvorrichtung oder Steuereinheit 55 in den becherförmigen Bereich einzusetzen ist, dies ist allerdings nicht dargestellt.
Ein O-Ring 39 ist passend auf der äußeren Umfangsfläche des oberen Endbereichs des magnetischen Zylinders 2 angeordnet, während der O-Ring 40 passend auf der äußeren Umfangsfläche des kleinen Durchmesserbereichs 37 des Bügels 10 angeordnet ist.
Die Düsenplatte 8 ist am unteren Ende des Ventilsitzelements 7 angeschweißt. Die Düsenplatte 8 ist mit einer Mehrzahl von Wirbelkammern 41 zum Übertragen der Wirbel (Spiralfluss) auf den Kraftstoff, einer zentralen Kammer 42 zum Verteilen des Kraftstoffs zu den jeweiligen Wirbelkammern, und Kraftstoffeinspritzöffnungen 44 ausgebildet, durch die der durch Wirbel übertragene Kraftstoff in die jeweiligen Wirbelkammern eingespritzt wird. Die zentrale Kammer 42 ist mit der stromabwärts liegenden Öffnung 48 des Ventilsitzelements 7 verbunden.
[Konfiguration der Düsenplatte]
2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Bereichs um die Düsenplatte 8 des Kraftstoffeinspritzventils 1 herum. 3 ist eine perspektivische Ansicht der Düsenplatte 8. Eine Konfiguration der Düsenplatte 8 wird bezüglich von 2 und 3 diskutiert.
Die Düsenplatte 8 ist scheibenförmig und an ihrer oberen Seitenfläche mit Wirbelkammern 41 und der zentralen Kammer 42 ausgebildet. Die zentrale Kammer 42 ist am zentralen Teil der Düsenplatte 8 und als kreisförmige Vertiefung oder eine Bodenaufweisende Öffnung ausgebildet. Die Düsenplatte 8 ist mit drei Wirbelkammern 41 ausgebildet, wobei jede von ihnen eine Verbindungsleitung 45 und eine Wirbelübertragungskammer 46 umfasst. Die Verbindungsleitungen 45 sind miteinander am zentralen Bereich (oder Verbindungsbereich) der Düsenplatte 8 verbunden. Die zentrale Kammer 42 ist am Düsenplatten-Zentralbereich ausgebildet, an dem die Verbindungsleitungen 45 miteinander verbunden sind. Eine Wirbelübertragungskammer 46 ist an einem Ende von jeder Verbindungsleitung 45 ausgebildet, wobei die Verbindungsleitung 45 tangential mit der Wirbelübertragungskammer 46 in der Draufsicht oder auf einer Ebene senkrecht zur Achse der Düsenplatte 8 verbunden ist. Die Wirbelübertragungskammer 46 ist als Vertiefung oder eine Bodenaufweisende Öffnung ausgebildet und weist daher eine innere Seitenwand 46a und eine Bodenwand 46b mit einer Spiralfläche auf. Somit ist die Wirbelübertragungskammer 46 als Ganzes spiralförmig ausgebildet oder weist einen spiralförmig ausgeführten Bodenbereich auf. Eine Kraftstoffeinspritzöffnung 44 ist an der Bodenwand ausgebildet und erstreckt sich zur unteren Seite, um somit mit der Innenseite der Wirbelübertragungskammer 46 verbunden zu sein.
[Details der Wirbelkammer und Kraftstoffeinspritzöffnung]
4 ist eine perspektivische Ansicht der Wirbelkammer 41 und Kraftstoffeinspritzöffnung 44. 5 ist eine Draufsicht der Wirbelkammer 41 und der Kraftstoffeinspritzöffnung 44.
Wie in 4 dargestellt, stellen W und H jeweils eine Breite und eine Höhe der Verbindungsleitung 45 dar. Die Verbindungsleitung 45 weist einen rechteckigen Querschnitt auf einer imaginären Ebene auf, die senkrecht zur Achse der Verbindungsleitung ist. Wie in 5 dargestellt, stellt D einen Durchmesser der Wirbelübertragungskammer 46, und d0 einen Durchmesser der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 dar. Es ist zu beachten, dass der Durchmesser D der Wirbelübertragungskammer ein Durchmesser eines Kreises ist, der auf der Basis einer Rundung bzw. Krümmung der inneren Seitenwand 46a an einem Teil (wo die Verbindungsleitung 45 mit der Wirbelübertragungskammer 46 verbunden ist) der Wirbelübertragungskammer 46 in der Draufsicht oder auf einer Ebene senkrecht zur Achse der Düsenplatte 8 ausgebildet ist.
Zusätzlich stellt da einen Fluss-äquivalenten Durchmesser der Verbindungsleitung 45 dar. Es ist üblich, dass der Kraftstoff nicht gleichmäßig innerhalb der Verbindungsleitung 45 fließen kann, so dass eine Durchflussrate bzw. Durchfluss des Kraftstoffs in der Umgebung einer inneren Wand der Verbindungsleitung 45 im Vergleich mit dem an einem zentralen Bereich der Verbindungsleitung klein ist. Der Fluss-äquivalente Durchmesser da ist ein Durchmesser eines Kanals oder einer Leitung, bei der angenommen wird, dass der Kraftstoff gleichmäßig bei einer Durchflussrate in der Verbindungsleitung 45 fließt, und dadurch der Fluss-äquivalente Durchmesser durch die folgende Gleichung erhalten werden kann: da = √4WH/π
Zusätzlich werden die Wirbelkammer 41 und Kraftstoffeinspritzöffnung 44 ausgebildet, um die folgenden vier Gleichungen zu erfüllen: H/D ≥ 0,15 0,15 ≤ W/D < 0,5 0,6 ≤ W/H ≤ 1,6 da/d0 ≥ 0,5.
[Funktion bzw. Ablauf]
<Fluss des Kraftstoffs während des Schließens des Kraftstoffeinspritzventils>
Wenn der Strom nicht durch die Spule 33 der elektromagnetischen Spule 9 hindurchgeht, wird der Ventilschaft 5 zur unteren Endseite des Kraftstoffeinspritzventils mit der Vorspannkraft der Schraubenfeder 29 vorgespannt, so dass das Ventilelement 4 auf dem Ventilsitz 6 sitzt. Folglich wird das Blockieren zwischen dem Ventilelement 4 und Ventilsitz 6 ausgeführt, wodurch das Zuführen des Kraftstoffs zur Seite der Düsenplatte 8 verhindert wird.
<Fluss des Kraftstoffs während des Öffnens des Kraftstoffeinspritzventils>
Der Fluss des Kraftstoffs während des Öffnens des Kraftstoffeinspritzventils 1 wird bezüglich 4 erörtert.
Wenn der Strom durch die Spule 33 der elektromagnetischen Spule 9 hindurchgeht, wird der Ventilschaft 5 zur oberen Endseite des Kraftstoffeinspritzventils 1 gegen die Vorspannkraft der Schraubenfeder 29 durch Mitwirkung einer elektromagnetischen Kraft hochgezogen. Folglich wird das Ventilelement 4 vom Ventilsitz 6 getrennt, so dass der Kraftstoff zur Seite der Düsenplatte 8 zugeführt wird.
Der der Düsenplatte 8 zugeführte Kraftstoff tritt als erstes in die zentrale Kammer 42 ein und schlägt gegen die Bodenfläche der zentralen Kammer 42, so dass der Kraftstofffluss von seinem axialen Fluss in seinem radialen Fluss verändert wird, um in die jeweiligen Verbindungsleitungen 45 einzufließen. Weil jede Verbindungsleitung 45 mit einer Wirbelübertragungskammer 46 tangential verbunden ist, dreht oder kreist der Kraftstoff, der durch die Verbindungsleitung 45 hindurchgeht, entlang der inneren Seitenwand 46a der Wirbelübertragungskammer 46.
Somit wird eine Wirbelkraft auf den Kraftstoff in der Wirbelübertragungskammer 46 übertragen, so dass der Kraftstoff, der die Wirbelkraft aufweist, nach dem Drehen entlang der zylindrischen Seitenwand des Kraftstoffeinspritzventils 44 eingespritzt wird. Folglich wird der von der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 eingespritzte Kraftstoff in eine tangentiale Richtung der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 als Kraftstoffspray verstreut. Der Kraftstoffspray verteilt sich, sofort nachdem er von der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 eingespritzt wurde, konisch bzw. kegelförmig in einem dünnen Flüssigkeitsfilmzustand durch die Mitwirkung bzw. den Einfluss eines kreisförmigen Randbereichs, der ein offenes Ende der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 definiert. Danach wird der Kraftstoff im Flüssigkeitsfilmzustand geteilt, um atomisierte Tröpfchen zu bilden.
Dies kann die Verdampfung des Kraftstoffs fördern, um eine Verbrennungseffizienz zu verbessern, wodurch es möglich wird, die Erzeugung von Stickstoffoxiden oder dergleichen während eines Motorstarts bei niedriger Temperatur zu reduzieren.
Hier, wie in 4 dargestellt, stellt L einen Einspritzabstand des Kraftstoffs dar; L1 stellt den Abstand eines Bereichs, in dem sich der Kraftstoff im Flüssigkeitsfilmzustand befindet, im Einspritzabstand L dar; und L2 stellt den Abstand eines Bereiches dar, in dem der Kraftstoff im Flüssigkeitsfilmzustand in den Zustand der Tröpfchen geteilt wird. Zusätzlich stellt Θ1 einen Spreizwinkel zwischen einer Außenfläche des verstreuten Kraftstoffs und einer Achse X der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 auf einer imaginären Ebene, die die X-Achse enthält, dar.
<Stabilisierung der Kraftstoffeinspritzeigenschaften>
Es wird die Erläuterung einer Änderung bei der Filmdicke, Fließgeschwindigkeit und Durchflussrate des durch die Kraftstoffeinspritzöffnung 44 eingespritzten Kraftstoffs gemäß der Änderung bei der Form der Wirbelkammer 41 und Kraftstoffeinspritzöffnung 44 bezüglich der 6 bis 9 durchgeführt.
6 ist ein Schaubild, das eine mittlere Fließgeschwindigkeit des Kraftstoffs am Auslass der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 gemäß der Änderung beim Verhältnis (nachstehend als H/D bezeichnet) von einer Höhe H der Verbindungsleitung 45 zum Durchmesser D der Wirbelübertragungskammer 46 darstellt. In 6 werden numerische Werte geplottet bzw. aufgezeichnet, die durch Änderung der Höhe H der Verbindungsleitung 45 nach dem Festlegen der Breite W der Verbindungsleitung 45, des Durchmessers D der Wirbelübertragungskammer 46 und Durchmessers d0 der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 erhalten werden.
7 ist ein Schaubild, das eine mittlere Fließgeschwindigkeit des Kraftstoffs am Auslass der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 gemäß der Änderung beim Verhältnis (nachstehend als W/D bezeichnet) von der Breite W der Verbindungsleitung 45 zum Durchmesser D der Wirbelübertragungskammer 46 darstellt. In 7 werden numerische Werte geplottet, die durch Änderung der Breite W der Verbindungsleitung 45 nach dem Festlegen der Höhe H der Verbindungsleitung 45, des Durchmessers D der Wirbelübertragungskammer 46 und Durchmessers d0 der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 erhalten werden.
8 ist ein Schaubild, das eine mittlere Fließgeschwindigkeit des Kraftstoffs am Auslass der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 gemäß der Änderung beim Verhältnis (nachstehend als W/H bezeichnet) von der Breite W zur Höhe H der Verbindungsleitung 45 dar stellt. In 8 werden die numerischen Werte geplottet, die durch Änderung der Höhe H und Breite W der Verbindungsleitung 45 und durch Herstellen eines konstanten Produkts (sektionaler Bereich) der Höhe H und Breite W der Verbindungsleitung 45 erhalten werden, so dass ein Fließverhältnis ungefähr 100% ist, nach dem Festlegen des Durchmessers D der Wirbelübertragungskammer 46.
9 ist ein Schaubild, das eine mittlere Fließgeschwindigkeit am Auslass der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 gemäß der Änderung beim Verhältnis (nachstehend als da/d0 bezeichnet) vom Fluss-äquivalenten Durchmesser da der Verbindungsleitung 45 zum Durchmesser d0 der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 darstellt. In 9 werden numerische Werte geplottet, die durch Änderung der Höhe H und Breite W der Verbindungsleitung 45 bei einem Zustand, bei dem H und W in einem äquivalenten Verhältnis aufrechterhalten werden, nach dem Festlegen des Durchmessers d0 der Kraftstoffeinspritzöffnung 44, erhalten werden.
Die durchschnittliche Fließgeschwindigkeit in 6 bis 9 wird durch eine Simulation nach dem Festlegen der Breite W und Höhe H der Verbindungsleitung 45, des Durchmessers D der Wirbelübertragungskammer 46, des Fließ-äquivalenten Durchmessers da der Verbindungsleitung 45, und des Durchmessers d0 der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 bestimmt.
Auf der Basis des Verhältnisses von H/D ist z. B. die mittlere Fließgeschwindigkeit in einem Bereich kleiner als 0,15 bei der Änderung groß im Vergleich mit der in einem Bereich nicht kleiner als 0,15, wie in 6 dargestellt.
Wenn die Wirbelkammer 41 oder Kraftstoffeinspritzöffnung 44 in einem Bereich gestaltet bzw. erstellt wird, der sich quer bzw. über einen Punkt erstreckt, an dem eine Veränderung der mittleren Fließgeschwindigkeit die Eigenschaften ändert (z. B. in einem Bereich, der sich über H/D = 0,15 erstreckt), ist die Änderung bei den Kraftstoffeinspritzeigenschaften nicht konstant, um die Form zu ändern, so dass die Bestimmung der Spezifikation schwierig wird. Zusätzlich stellt jedes Produkt bzw. Erzeugnis des Kraftstoffeinspritzventils 1 eine Streuung infolge eines Fertigungsfehlers dar. Wenn die Wirbelkammer 41 oder Kraftstoffeinspritzöffnung 44 in einem Bereich gestaltet wird, wo die Änderung bei den Kraftstoffeinspritzeigenschaften groß ist, wird daher der Fehler bzw. die Abweichung bei den Kraftstoffeinspritzeigenschaften groß. Hier stellen die Kraftstoffeinspritzeigenschaften einen Kraftstoffpartikeldurchmesser und eine Kraftstoffeinspritzrichtwirkung, und insbesondere einen Kraftstoffeinspritzwinkel Θ1, Einspritzabstand L des Kraftstoffs, Flüssigkeitsfilmzustands-Bereichsabstand L1 und Tröpfchenzustands-Bereichsabstand 12 dar.
Folglich ist es wünschenswert, dass die Wirbelkammer 41 oder Kraftstoffeinspritzöffnung 44 innerhalb eines Bereichs, wo sich eine Änderung der Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeigenschaften nicht ändert, und innerhalb eines Bereichs, wo eine Änderung der Kraftstoffeinspritzeigenschaften klein ist, ausgebildet wird. Wenn diese Kraftstoffeinspritzeigenschaften aus den 6 bis 9 geprüft werden, ist es selbstverständlich, dass die Änderung der Kraftstoffeinspritzeigenschaften innerhalb eines Bereichs stabil ist, wo H/D nicht kleiner als 0,15; W/D nicht kleiner als 0,15; W/H nicht kleiner als 0,5; und da/d0 nicht kleiner als 0,5 ist.
10 ist ein Schaubild, das durch Plotten der Werte von W/D und H/D (auf der Ordinatenachse) dementsprechend W/H (auf der Abszissenachse) unter Verwendung der Daten der Breite W und Höhe H der Verbindungsleitung 45 und des Durchmessers D der Wirbelübertragungskammer 46 gebildet wird, das verwendet wird, wenn das Schaubild von 8 bezüglich W/H erzeugt wird. Wenn ein Bereich (H/D ist nicht kleiner als 0,15, und W/D ist nicht kleiner als 0,15), wo die Änderung der Kraftstoffeinspritzeigenschaften stabil wird, aus 10 spezifiziert wird, liegt W/H innerhalb eines Bereichs von nicht kleiner als 0,6 bis nicht größer als 1,6.
Hinsichtlich W/D, wenn die Breite W der Verbindungsleitung 45 länger als die Hälfte des Durchmessers D der Wirbelübertragungskammer 46 ist, kann der Kraftstoff zusätzlich nicht ausreichend innerhalb der Wirbelübertragungskammer 46 gedreht werden. Daher ist es wünschenswert, W/D auf einen Wert von nicht kleiner als 0,5 festzulegen.
Durch Ausbilden der Wirbelkammer 41 und Kraftstoffeinspritzöffnung 44 in dieser Weise, um die folgenden vier Gleichungen auf der Basis der obigen Überprüfung zu erfüllen, können die Wirbelkammer 41 und Kraftstoffeinspritzöffnung 44 innerhalb eines Bereichs, wo sich die Änderung der Eigenschaften der Kraftstoffeinspritzeigenschaften nicht ändert, und innerhalb eines Bereichs fallen, wo die Änderung der Kraftstoffeinspritzeigenschaften klein ist: H/D ≥ 0,15 0,15 ≤ W/D < 0,5 0,6 ≤ W/H ≤ 1,6 da/d0 ≥ 0,5
Durch dies wird die Änderung der Kraftstoffeinspritzeigenschaften bezüglich der Änderung bei der Form der Wirbelkammer 41 und der Kraftstoffeinspritzöffnung konstant, und dadurch kann die Entscheidung der Spezifikation für das Kraftstoffeinspritzventil 1 leicht ausgeführt werden. Zusätzlich ist die Änderung der Kraftstoffeinspritzeigenschaften infolge des Fertigungsfehlers der Wirbelkammer 41 und Kraftstoffeinspritzöffnung klein, und daher kann der Fehler der Kraftstoffeinspritzeigenschaften minimiert werden.
[Wirkungen]
Die Wirkungen der ersten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß der vorliegenden Erfindung werden nachstehend aufgezählt.

(1) Das Kraftstoffeinspritzventil 1 weist auf: ein bewegliches Ventilelement 4; ein Ventilsitzelement 7 mit einem Ventilsitz 6, auf dem das Ventilelement 4 sitzt, um einen Ventilschließzustand herzustellen, wobei das Ventilsitzelement 7 mit einer stromabwärts liegenden Öffnung ausgebildet ist, die an einer stromabwärts liegenden Seite des Ventilsitzelements angeordnet ist; einen ersten Bereich, der eine Wirbelübertragungskammer 46 zum Übertragen einer Wirbelkraft auf den Kraftstoff innerhalb der Wirbelübertragungskammer durch Drehen des Kraftstoffs definiert; einen zweiten Bereich, der eine Kraftstoffeinspritzöffnung 44 definiert, die am Boden der Wirbelübertragungskammer geöffnet wird, um den Kraftstoff zur Außenseite einzuspritzen; und einen dritten Bereich, der eine Verbindungsleitung 45 zum Verbinden der Wirbelübertragungskammer mit der Öffnung des Ventilsitzelements definiert. In diesem Kraftstoffeinspritzventil werden die Wirbelübertragungskammer 46 und Verbindungsleitung 45 gebildet, um die folgende Gleichung zu erfüllen: 0,15 ≤ W/D < 0,5, wobei W die Breite der Verbindungsleitung; und D der Durchmesser der Wirbelübertragungskammer ist.

Mit dieser Konfiguration wird die Änderung der Kraftstoffeinspritzeigenschaften bezüglich der Änderung bei der Form der Wirbelkammer 41 und der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 konstant, und dadurch kann die Entscheidung der Spezifikation für das Kraftstoffeinspritzventil 1 leicht ausgeführt werden. Zusätzlich ist die Änderung der Kraftstoffeinspritzeigenschaften infolge des Fertigungsfehlers der Wirbelkammer 41 und der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 klein, und dadurch kann der Fehler der Kraftstoffeinspritzeigenschaften minimiert werden.

(2) Das Kraftstoffeinspritzventil 1 weist auf: ein bewegliches Ventilelement 4; ein Ventilsitzelement 7 mit einem Ventilsitz 6, auf dem das Ventilelement 4 sitzt, um einen Ventilschließzustand herzustellen, wobei das Ventilsitzelement 7 mit einer stromabwärts liegenden Öffnung gebildet wird, die an einer stromabwärts liegenden Seite des Ventilsitzelements angeordnet ist; einen ersten Bereich, der eine Wirbelübertragungskammer 46 zum Übertragen einer Wirbelkraft auf den Kraftstoff innerhalb der Wirbelübertragungskammer durch Drehen des Kraftstoffs definiert; einen zweiten Bereich, der eine Kraftstoffeinspritzöffnung 44 definiert, die zum Boden der Wirbelübertragungskammer geöffnet ist, um den Kraftstoff zur Außenseite einzuspritzen; und einen dritten Bereich, der eine Verbindungsleitung 45 zum Verbinden der Wirbelübertragungskammer mit der Öffnung des Ventilsitzelements definiert. In diesem Kraftstoffeinspritzventil 1 werden die Wirbelübertragungskammer 46 und Verbindungsleitung 45 ausgebildet, um die folgende Gleichung zu erfüllen: H/D ≥ 0,5, wobei H die Höhe der Verbindungsleitung; und D der Durchmesser der Wirbelübertragungskammer ist.

Mit dieser Konfiguration wird die Änderung der Kraftstoffeinspritzeigenschaften bezüglich der Änderung bei der Form der Wirbelkammer 41 und Kraftstoffeinspritzöffnung 44 konstant, und dadurch kann die Entscheidung der Spezifikation für das Kraftstoffeinspritzventil 1 leicht ausgeführt werden. Zusätzlich wird die Änderung der Kraftstoffeinspritzänderungen infolge des Fertigungsfehlers der Wirbelkammer 41 und Kraftstoffeinspritzöffnung 44 klein, und dadurch kann der Fehler der Kraftstoffeinspritzeigenschaften minimiert werden,

(3) Das Kraftstoffeinspritzventil 1 weist auf: ein bewegliches Ventilelement 4; ein Ventilsitzelement 7 mit einem Ventilsitz 6, auf dem das Ventilelement 4 sitzt, um einen Ventilschließzustand herzustellen, wobei das Ventilsitzelement 7 mit einer stromabwärts liegenden Öffnung gebildet wird, die an einer stromabwärts liegenden Seite des Ventilsitzelements angeordnet ist; einen ersten Bereich, der eine Wirbelübertragungskammer 46 zum Übertragen einer Wirbelkraft auf den Kraftstoff innerhalb der Wirbelübertragungskammer durch Drehen des Kraftstoffs definiert; einen zweiten Bereich, der eine Kraftstoffeinspritzöffnung 44 definiert, die zum Boden der Wirbelübertragungskammer geöffnet ist, um den Kraftstoff zur Außenseite einzuspritzen; und einen dritten Bereich, der eine Verbindungsleitung 45 zum Verbinden der Wirbelübertragungskammer mit der Öffnung des Ventilsitzelements definiert. In diesem Kraftstoffeinspritzventil 1 wird die Verbindungsleitung 45 ausgebildet, um die folgende Gleichung zu erfüllen: 0,6 ≤ W/H ≤ 1,6, wobei W die Breite der Verbindungsleitung; und H die Höhe der Verbindungsleitung ist.

Mit dieser Konfiguration wird die Änderung der Kraftstoffeinspritzeigenschaften bezüglich der Änderung bei der Form der Wirbelkammer 41 und Kraftstoffeinspritzöffnung 44 konstant, und dadurch kann die Entscheidung der Spezifikation für das Kraftstoffeinspritzventil 1 leicht ausgeführt werden. Zusätzlich wird die Änderung der Kraftstoffeinspritzänderungen infolge des Fertigungsfehlers der Wirbelkammer 41 und Kraftstoffeinspritzöffnung 44 klein, und dadurch kann der Fehler der Kraftstoffeinspritzeigenschaften minimiert werden.

(4) Das Kraftstoffeinspritzventil 1 weist auf: ein bewegliches Ventilelement; ein Ventilsitzelement 7 mit einem Ventilsitz 6, auf dem das Ventilelement 4 sitzt, um einen Ventilschließzustand herzustellen, wobei das Ventilsitzelement 7 mit einer stromabwärts liegenden Öffnung gebildet wird, die an einer stromabwärts liegenden Seite des Ventilsitzelements angeordnet ist; einen ersten Bereich, der eine Wirbelübertragungskammer 46 zum Übertragen einer Wirbelkraft auf den Kraftstoff innerhalb der Wirbelübertragungskammer durch Drehen des Kraftstoffs definiert; einen zweiten Bereich, der eine Kraftstoffeinspritzöffnung 44 definiert, die zum Boden der Wirbelübertragungskammer geöffnet ist, um den Kraftstoff zur Außenseite einzuspritzen; und einen drittes Bereich, der eine Verbindungsleitung 45 zum Verbinden der Wirbelübertragungskammer mit der Öffnung des Ventilsitzelemerits definiert. In diesem Kraftstoffeinspritzventil werden die Verbindungsleitung 45 und die Kraftstoffeinspritzöffnung 44 ausgebildet, um die folgende Gleichung zu erfüllen: da/d0 ≥ 0,5, wobei da der Fluss-äquivalente Durchmesser der Verbindungsleitung 45; und d0 der Durchmesser der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 ist.

(5) Durch Ändern der verschiedenen Parameter, wie in (1) bis (4) erörtert, ist es möglich, die mittlere Fließgeschwindigkeit zu ändern, wie in 6 bis 9 dargestellt. Durch dies können die Fließgeschwindigkeitseigenschaften (Kraftstoffbewegungsmenge pro Zeiteinheit) durch Änderung der mittleren Fließgeschwindigkeit geändert werden. Durch Änderung der mittleren Fließgeschwindigkeit können zusätzlich die Vibrations- bzw. Schwingungsenergie innerhalb der Flüssigkeit und die Scherkraft bzw. Querkraft zwischen der Flüssigkeit und der Luft, geändert werden, wodurch die Atomisierungseigenschaften des Kraftstoffs geändert werden. Wenn die Fließgeschwindigkeit zunimmt, nehmen üblicherweise die Schwingungsenergie und Scherkraft zwischen dem Kraftstoff und der Luft zu, wodurch die Atomisierung des Kraftstoffs gefördert wird.

<Andere Ausführungsformen>
Während die vorliegende Erfindung auf der Basis der ersten Ausführungsform erörtert wird, sind spezifische Konfigurationen des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung nicht auf diejenigen in der ersten Ausführungsform beschränkt, so dass auch verschiedene Ausführungsformen mit Designänderungen und dergleichen ohne vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, innerhalb der vorliegenden Erfindung herbeigeführt werden können.
<Änderung bei der Anzahl der Wirbelkammern>
Obwohl drei Wirbelkammern 41 dargestellt und beschrieben werden, dass sie im Kraftstoffeinspritzventil 1 der ersten Ausführungsform ausgebildet sind, ist es selbstverständlich, dass die Anzahl der Wirbelkammern 41 gemäß dem Design der Kraftstoffeinspritzmengen angemessen geändert werden können.
11 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels der Düsenplatte 8. Wie in 11 dargestellt, kann die Düsenplatte 8 mit zwei Wirbelkammern 41 ausgebildet werden.
<Änderung bei der Form der zentralen Kammer>
Während die zentrale Kammer 42 dargestellt und beschrieben wird, dass sie in der Form der kreisförmigen Vertiefung im Kraftstoffeinspritzventil der ersten Ausführungsform ausgebildet ist, ist es selbstverständlich, dass die Form der zentralen Kammer 41 von der in der ersten Ausführungsform unterschiedlich sein kann.
12 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels einer Düsenplatte 8. 13 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels der Düsenplatte 8. Wie in 12 und 13 dargestellt, können alle Verbindungsleitungen 45 direkt miteinander verbunden werden, um einen verbundenen Bereich zu bilden, der als zentrale Kammer 42 dient.
<Änderung bei der Düsenplatte>
Während die Düsenplatte 8 dargestellt und beschrieben wird, das sie mit der zentralen Kammer 42, Wirbelkammern 41 und Kraftstoffeinspritzöffnung 44 im Kraftstoffeinspritzventil 1 der ersten Ausführungsform ausgebildet ist, ist es selbstverständlich, dass die Düsenplatte 8 nicht mit allen Kammern und der Öffnung ausgebildet werden kann.
14 ist eine vergrößerte axiale Querschnittsansicht eines Bereichs um die Düsenplatte 8 einer zweiten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils 1 herum gemäß der vorliegenden Erfindung. 15 ist eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels der Düsenplatte 8. Z. B. kann, wie in 14 und 15 dargestellt, das Ventilsitzelement 7 an seiner unteren Endseite mit der zentralen Kammer 42 und den Wirbelkammern 41 ausgebildet werden, während die Düsenplatte 8 nur mit den Kraftstoffeinspritzöffnungen 44 ausgebildet werden kann.
<Hinzufügen der Zwischenplatte>
Während die Düsenplatte 8 dargestellt und beschrieben wird, dass sie mit der zentralen Kammer 42, Wirbelkammern 41 und Kraftstoffeinspritzöffnung 44 im Kraftstoffeinspritzventil 1 der ersten Ausführungsform ausgebildet ist, ist es selbstverständlich, dass die Düsenplatte 8 nicht mit all diesen Kammern und der Öffnung ausgebildet werden kann.
16 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Bereichs um die Düsenplatte 8 einer dritten Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils 1 herum gemäß der vorliegenden Erfindung. 17 ist eine perspektivische Ansicht einer Zwischenplatte 50, die im Kraftstoffeinspritzventil 1 verwendet wird, das in 16 dargestellt ist. 18 ist eine perspektivische Ansicht der Düsenplatte 8, die im Kraftstoffeinspritzventil 1 verwendet wird, wie in 16 dargestellt. Wie in 16 bis 18 dargestellt, kann z. B. die Zwischenplatte 50 mit der zentralen Kammer 42 und den Wirbelkammern 41 gebildet werden, während die Düsenplatte 8 nur mit der Kraftstoffeinspritzöffnung 44 gebildet werden kann.
<Änderung bei der Wirbelübertragungskammer>
Während die Wirbelübertragungskammer 46 dargestellt und beschrieben wird, dass sie konfiguriert ist, um einen spiralförmig ausgebildeten Bodenbereich, wie in 4 und 5 dargestellt, im Kraftstoffeinspritzventil 1 der ersten Ausführungsform aufzuweisen, ist es nachvollziehbar, dass die Wirbelübertragungskammer 46 üblicherweise kreisförmig in der Draufsicht ausgebildet werden kann, um eine Wirbelkraft auf den Kraftstoff ohne Verwendung des spiralförmig ausgebildeten Bodenbereichs zu übertragen.
19 und 20 sind jeweils schematische Draufsichten, die eine Wirbelkammer 41 und Kraftstoffeinspritzöffnung 44 in einer weiteren Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen. Wie in 19 dargestellt, kann z. B. die Wirbelübertragungskammer 46 üblicherweise in der Draufsicht vollkommen kreisförmig ausgebildet werden. Wie in 20 dargestellt, kann zusätzlich die Kraftstoffeinspritzöffnung 44 zur Wirbelübertragungskammer 46 in der Draufsicht exzentrisch sein, so dass die Mittelpunkte von ihnen in der Draufsicht voneinander getrennt sind.
<Änderung bei der Verbindungsleitung>
Während die Verbindungsleitung 45 dargestellt und beschrieben wird, dass sie im Kraftstoffeinspritzventil 1 der ersten Ausführungsform ausgebildet ist, wie in 5 dargestellt, ist es nachvollziehbar, dass die Konfiguration der Verbindungsleitung 45 insoweit geändert werden kann, dass sie die Verhältnisse von H/D, W/D, W/H und da/d0 erfüllt.
21 ist eine Draufsicht, die die Wirbelkammer 41 und Kraftstoffeinspritzöffnung 44 in einer weiteren Ausführungsform des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt. Wie in 21 dargestellt, kann z. B. die Breite der Verbindungsleitung 45 groß sein, verglichen mit der in der ersten Ausführungsform.
Der gesamte Inhalt der japanischen Patentanmeldung P 2001-81383 , eingereicht am 01. April 2011, wird hiermit durch Bezugnahme zum Offenbarungsgehalt vorliegender Anmeldung gemacht.
Obwohl die Erfindung gemäß den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben worden ist, ist sie nicht auf diese besonderen Ausführungsformen begrenzt. Abänderungen und Varianten der oben beschriebenen Ausführungsformen erscheinen den Durchschnittsfachleuten im Licht der oben genannten Lehre. Sie werden durch die folgenden Ansprüche definiert. Neben der voranstehenden schriftlichen Offenbarung der Erfindung wird hiermit ergänzend auf die zeichnerische Darstellung in 1 bis 21 Bezug genommen.
Zusammenfassend kann Folgendes festgehalten werden:
Ein Kraftstoffeinspritzventil 1 umfasst ein Ventilelement 4, das gleitbeweglich an einem Ventilsitzelement 7 mit einem Ventilsitz 6 angeordnet und mit einer Öffnung ausgebildet ist, die an einer stromabwärts liegenden Seite davon angeordnet ist. Eine Wirbelübertragungskammer 46 wird ausgebildet, um eine Wirbelkraft auf den Kraftstoff innerhalb der Wirbelübertragungskammer 46 durch Drehen des Kraftstoffs zu übertragen. Eine Einspritzöffnung 44 wird zum Boden der Wirbelübertragungskammer 46 geöffnet, um den Kraftstoff zur Außenseite einzuspritzen. Zusätzlich ist eine Verbindungsleitung 45 ausgebildet, um die Wirbelübertragungskammer 46 mit der Öffnung des Ventilsitzelements 7 zu verbinden. In diesem Kraftstoffeinspritzventil 1 sind die Wirbelübertragungskammer 46 und Verbindungsleitung 45 ausgebildet, um die folgende Gleichung zu erfüllen: 0,15 ≤ W/D < 0,5, wobei W die Breite der Verbindungsleitung 45; und D der Durchmesser der Wirbelübertragungskammer 46 ist.
Bezugszeichenliste

1: Kraftstoffeinspritzventil
2: Magnetischer Zylinder
3: Kernzylinder
4: Ventilbereich
5: Ventilschaft
6: Ventilsitz
7: Ventilsitzelement
8: Düsenplatte
9: Elektromagnetische Spule
10: Joch bzw. Bügel
11: Großer Durchmesserbereich
12: Kleiner Durchmesserbereich
13: Ringförmiger dünnwandiger Bereich
14: Kernzylinder-Aufnahmebereich
15: Ventilbereich bzw. Ventilabschnitt
16: Ventilbereich-Aufnahmebereich
17: Kraftstoffleitung
18: Kraftstofffilter
19: Hohler Bereich
20: Federaufnahme
21: Kraftstoffleitungsfläche
22: Großer Durchmesserbereich
23: Kleiner Durchmesserbereich
24: Federeinsetz- bzw. Federeinsatzöffnung
25: Federsitzbereich
26: Federaufnahmebereich
27: Kraftstoffleitungsöffnung
28: Kraftstoffabfluss- bzw. -Ausflussöffnung
29: Schraubenfeder
30: Ventilelement-Abstützöffnung
31: Stramaufwärts liegender Öffnungsbereich
32: Spule bzw. Spulenkörper
33: Spule
34: Steckverbinder
35: Großer Durchmesserbereich
36: Dazwischenliegender bzw. Zwischen-Durchmesserbereich
37: Kleiner Durchmesserbereich
38: Verbindungskern
39, 40: O-Ring
41: Wirbelkammer
42: Zentrale Kammer
43: Kraftstoffleitung
44: Kraftstoffeinspritzöffnung
45: Verbindungsleitung
46: Wirbelübertragungskammer
46a: Innere Seitenwand
46b: Bodenwand
47: Pumpe
48: Stromabwärts liegende Öffnung
50: Zwischenplatte
52: Protektor
53: Kunststoffdecke
54: Pumpensteuer/regelvorrichtung
55: Elektromagnetische Spulen-Steuer/Regelvorrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2003-336561 [0002]
JP 2001-81383 [0093]

Claims

Kraftstoffeinspritzventil: – mit einem beweglichen Ventilelement (4); – mit einem Ventilsitzelement (7) mit einem Ventilsitz (6), auf dem das Ventilelement angeordnet ist, um einen Ventilschließzustand herzustellen, wobei das Ventilsitzelement (7) mit einer Öffnung ausgebildet ist, die an einer stromabwärts liegenden Seite des Ventilsitzelements (7) angeordnet ist; – mit einem ersten Bereich, der eine Wirbelübertragungskammer (46) zum Übertragen einer Wirbelkraft auf den Kraftstoff innerhalb der Wirbelübertragungskammer (46) durch Drehen des Kraftstoffs definiert; – mit einem zweiten Bereich, der eine Einspritzöffnung (44) definiert, die zum Boden der Wirbelübertragungskammer (46) geöffnet wird, um Kraftstoff zur Außenseite einzuspritzen; und – mit einem dritten Bereich, der eine Verbindungsleitung (45) zum Verbinden der Wirbelübertragungskammer (46) mit der Öffnung des Ventilsitzelements (7) definiert, – wobei die Wirbelübertragungskammer (46) und die Verbindungsleitung (45) ausgebildet sind, um folgende Gleichung zu erfüllen: 0,15 ≤ W/D < 0,5, – wobei W die Breite der Verbindungsleitung (45); und D der Durchmesser der Wirbelübertragungskammer (46) ist.
Kraftstoffeinspritzventil (1) gemäß Anspruch 1, wobei der erste Bereich zwei Wirbelübertragungskammern definiert, wobei jede von ihnen eine Wirbelkraft innerhalb der Wirbelübertragungskammer durch Drehen des Kraftstoffs überträgt, wobei der dritte Bereich zwei Verbindungsleitungen definiert, wobei jede der Verbindungsleitungen die jeweilige Wirbelübertragungskammer mit der Öffnung des Ventilsitzelements (7) verbindet.
Kraftstoffeinspritzventil (1) gemäß Anspruch 2, wobei die beiden Verbindungsleitungen miteinander verbunden sind, um eine zentrale Kammer (42) zu bilden, die an einer Position angeordnet ist, an der die beiden Verbindungsleitungen miteinander verbunden sind.
Kraftstoffeinspritzventil (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner eine Düsenplatte (8) aufweist, die in Kontakt mit dem Ventilsitzelement (7) angeordnet ist und die ersten, zweiten und dritten Bereiche umfasst, derart, dass die Wirbelübertragungskammer (46), Einspritzöffnung (44) und Verbindungsleitung (45) in der Düsenplatte (8) ausgebildet sind.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, das ferner eine Zwischenplatte (50) aufweist, die in Kontakt mit dem Ventilsitzelement (7) angeordnet ist und die ersten und dritten Bereiche umfasst, derart, dass die Wirbelübertragungskammer (46) und die Verbindungsleitung (45) in der Zwischenplatte (50) ausgebildet sind; und eine Düsenplatte (8) aufweist, die in Kontakt mit der Zwischenplatte (50) angeordnet ist und den zweiten Bereich umfasst, so dass die Einspritzöffnung (44) in der Düsenplatte (8) ausgebildet ist.
Kraftstoffeinspritzventil (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Wirbelübertragungskammer (46) in der Draufsicht üblicherweise kreisförmig ist.
Kraftstoffeinspritzventil (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Einspritzöffnung (44) in der Draufsicht exzentrisch zur Wirbelübertragungskammer (46) ist.
Kraftstoffeinspritzventil (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Verbindungsleitung (45) tangential mit der Wirbelübertragungskammer (46) verbunden ist.
Kraftstoffeinspritzventil: – mit einem üblicherweise becherförmigen Ventilsitzelement (7), das einen Ventilsitz (6) aufweist und mit einer Öffnung ausgebildet ist, die an einer stromabwärts liegenden Seite des Ventilsitzelements (7) angeordnet ist; – mit einem üblicherweise sphärischen Ventilelement (4), das gleitbeweglich am Ventilsitzelement (7) angeordnet ist, und auf dem Ventilsitz (6) des Ventilsitzelements (7) sitzt, um einen Ventilschließzustand herzustellen; – mit einer üblicherweise scheibenförmigen Düsenplatte (8), die koaxial am Ventilsitzelement (7) angeordnet und mit einer Mehrzahl von Einspritzöffnungen (44) ausgebildet ist, durch die der Kraftstoff zur Außenseite eingespritzt wird; und – mit einem Bereich, der eine Mehrzahl von Wirbelübertragungskammern (46) zum Übertragen einer Wirbelkraft auf den Kraftstoff innerhalb der Wirbelübertragungskammer (46) durch Drehen des Kraftstoffs und eine Mehrzahl von Verbindungsleitungen definiert, wobei jede der Verbindungsleitungen die jeweilige Wirbelübertragungskammer (46) mit der Öffnung des Ventilsitzelements (7) verbindet, wobei jede Wirbelübertragungskammer (46) mit der jeweiligen Einspritzöffnung (44) der Düsenplatte (8) verbunden ist, wobei jede Verbindungsleitung ein erstes Ende aufweist, das tangential mit jeder Wirbelübertragungskammer (46) verbunden ist, wobei die Verbindungsleitungen (45) jeweilige zweite Enden aufweisen, die miteinander verbunden sind, um eine Kammer zu bilden, die mit der Öffnung des Ventilsitzelements (7) verbunden ist, – wobei jede Wirbelübertragungskammer (46) und jede Verbindungsleitung (45) ausgebildet ist, um die folgende Gleichung zu erfüllen: 0,15 ≤ W/D < 0,5, – wobei W die Breite von jeder Verbindungsleitung (45); und D der Durchmesser von jeder Wirbelübertragungskammer (46) ist.
Kraftstoffeinspritzventil (1) gemäß Anspruch 9, wobei der die Wirbelübertragungskammer (46) und Verbindungsleitung (45) definierende Bereich einen Teil der Düsenplatte (8) bildet.
Kraftstoffeinspritzventil (1) gemäß Anspruch 9, wobei der die Wirbelübertragungskammer (46) und Verbindungsleitung (45) definierende Bereich einen Teil des Ventilsitzelements (7) bildet.
Kraftstoffeinspritzventil gemäß Anspruch 9, wobei der die Wirbelübertragungskammer (46) und Verbindungsleitung (45) definierende Bereich einen Teil einer üblicherweise scheibenförmigen Zwischenplatte (50) bildet, die zwischen dem Ventilsitzelement (7) und der Düsenplatte (8) angeordnet ist.
Kraftstoffeinspritzventil (1) gemäß Anspruch 9, wobei jede Wirbelübertragungskammer (46) einen Boden aufweist, der durch einen Bodenbereich definiert ist, welcher einen Teil des die Wirbelübertragungskammer (46) und Verbindungsleitung (45) definierenden Bereichs bildet, wobei der Bodenbereich eine spiralförmige Fläche aufweist, entlang der der Kraftstoff strömt.
Kraftstoffeinspritzventil (1) gemäß Anspruch 13, wobei sich jede Kraftstoffeinspritzöffnung (44) zur spiralförmigen Fläche hin öffnet.