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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Injektor bzw. eine Einspritzdüse für eine Verbrennungskraftmaschine.
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HINTERGRUND
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Eine früher vorgeschlagene Einspritzdüse, die Kraftstoff mit einem sehr hohen Einspritzdruck von über 100 MPa einspritzt, empfängt den Kraftstoff über ein Einlass-Anschlussstück (siehe beispielsweise die japanische, ungeprüfte Patentveröffentlichung Nr.
2006-316741A ).
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Insbesondere unter Bezugnahme auf die 3 und 4 schließt eine früher vorgeschlagene Einspritzdüse 100 einen Hauptkörper 102, ein Einspritzmundstück 103 und ein Einlass-Anschlussstück 101 ein. Der Hauptkörper 102 empfängt Kraftstoff aus einer Kraftstoffversorgungsquelle. Das Einspritzmundstück 103 ist fest mit einem axialen, distalen Endabschnitt des Hauptkörpers 102 verbunden und spritzt den Kraftstoff nach dessen Empfang vom Hauptkörper 102 ein. Das Einlass-Anschlussstück 101 ist fest mit der lateralen Seite des Hauptkörpers 102 verbunden und bildet einen den Kraftstoff empfangenden Abschnitt, um den Kraftstoff dem Hauptkörper 102 der Verbrennungskraftmaschine zuzuführen. Das Einlass-Anschlussstück 101 ist fest in einen (nicht gezeigten) Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine eingeschraubt und steht mit dem Hauptkörper 102 mit einer Axialkraft in Eingriff, die durch das Einschrauben des Einlass-Anschlussstücks 101 in den Zylinderkopf erzeugt wird, so dass das Einlass-Anschlussstück 101 fest mit dem Hauptkörper 102 verbunden ist.
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Dabei schließt der Hauptkörper 102 ein Anschlussloch 105 und einen axialen Strömungskanal 106 ein. Das Anschlussloch 105 nimmt einen distalen Endabschnitt des Einlass-Anschlussstücks 101 auf. Der axiale Strömungskanal 106 erstreckt sich parallel zur Achsrichtung des Hauptkörpers 102 und leitet den vom Einlass-Anschlussstück 101 empfangenen Kraftstoff zum Einspritzmundstück 103. Der distale Endabschnitt des Einlass-Anschlussstücks 101 bildet einen Kontaktkreis 108 zur Abdichtung des Kraftstoffs durch den kreisförmigen Kontakt des distalen Endabschnitts des Einlass-Anschlussstücks 101 mit der konischen Lochoberfläche 107, die das Anschlussloch 105 bildet.
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Im Hauptkörper 102 der Einspritzdüse 100 ist ein Verbindungsloch 110 ausgebildet, das koaxial zum Anschlussloch 105 verläuft, und das Anschlussloch 105 und der axiale Strömungskanal 106 stehen miteinander eher in radialer Richtung durch das Verbindungsloch 110 als durch direkte Verbindung des axialen Strömungskanal 106 mit dem Anschlussloch 105 in Verbindung.
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Insbesondere in dem Falle, in dem das Anschlussloch 105 und der axiale Strömungskanal 106 direkt miteinander verbunden sind, kann ein Flächenbereich einer Überschneidung zwischen dem Anschlussloch 105 und dem axialen Strömungskanal 106 klein werden, um möglicherweise die Bildung einer Drosselstelle (Strömungsbeschränkung) zu verursachen, und es kann ein vorspringender, spitzer Abschnitt mit einer geringen Wandstärke gebildet werden, um möglicherweise eine Verringerung der Druckfestigkeit zu bewirken. Deshalb stehen im Hauptkörper 102 der Einspritzdüse 100 das Anschlussloch 105 und der axiale Strömungskanal 106 in radialer Richtung durch das Verbindungsloch 110 miteinander in Verbindung, das koaxial zum Anschlussloch 105 ausgerichtet ist.
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Jedoch wurde aufgrund der Entwicklung in den letzten Jahren hin zu einer Steigerung des Einspritzdrucks gefordert, die Druckfestigkeit in einer Verbindungs- und Durchdringungsstruktur des Anschlusslochs 105, des axialen Strömungskanals 106 und des Verbindungslochs 110 im Hauptkörper 102 zu erhöhen. Insbesondere neigen eine Spannung, die durch eine beim Einschrauben des Einlass-Anschlussstücks 101 erzeugte Axialkraft entsteht, und eine Spannung, die durch den Druck des empfangenen Kraftstoffs entsteht, dazu, sich an einem Schnittpunkt zwischen dem Anschlussloch 105 und dem Verbindungsloch 110, einem Schnittpunkt zwischen dem Verbindungsloch 110 und dem axialen Strömungskanal 106 und benachbarten Bereichen dieser Schnittpunkte zu konzentrieren. Deshalb wurde gefordert, die Druckfestigkeit zu verbessern.
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Dabei wird im Hinblick auf die Position eines Raums 112, der andere Vorrichtungen, wie ein Magnetventil 115, aufnimmt, und eine Position anderer Kraftstoffkanäle, der axiale Strömungskanal 106 an einer Position vorgesehen, die einen Abstand von der Achse des Hauptkörpers 102 aufweist und einer radial äußeren Seite des Hauptkörpers 102 benachbart ist. Deshalb sind der Schnittpunkt zwischen dem Anschlussloch 105 und dem Verbindungsloch 110 und der Schnittpunkt zwischen dem Verbindungsloch 110 und dem axialen Strömungskanal 106 in einem engen Bereich konzentriert, der der radial äußeren Seite des Hauptkörpers 102 benachbart ist.
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Außerdem verläuft eine Achse 06 des Anschlusslochs 105 und des Verbindungslochs 110 rechtwinklig zu einer Achse O5 des axialen Strömungskanals 106. Das Anschlussloch 105 ist als konisches Loch mit großem Durchmesser ausgebildet. Deshalb bildet der Strömungskanal, der sich durch das Anschlussloch 105, das Verbindungsloch 110 und den axialen Strömungskanal 106 erstreckt und rechtwinklig bzw. um ca. 90 Grad umgelenkt ist, einen spitz vorspringenden Abschnitt 113 an einem inneren Seitenbereich dieser Umlenkung auf der inneren Seite der Umlenkung.
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Als Ergebnis ist selbst im vorspringenden Abschnitt 113 die Spannung in einer dem Strömungskanal benachbarten Schicht 114 konzentriert, die auf einem radial inneren Seitenteil des vorspringenden Abschnitts 113 längs des axialen Strömungskanals 106 positioniert ist und schmal ist. Somit ist es erforderlich, die Spannungskonzentration an der dem Strömungskanal benachbarten Schicht 114 zu verringern, um den Einspritzdruck zu erhöhen,
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Die
EP 1 041 274 A1 offenbart eine Kraftstoffeinspritzdüse eines Dieselmotors mit Direkteinspritzung. Das Ventil umfasst eine erste Verzahnung, die an der Öffnungskante eines Düsenkörpers ausgebildet ist, und eine zweite Verzahnung, die am oberen Endabschnitt eines Nadelventils ausgebildet ist, welche gegen die axiale Richtung geneigt sind, und eine dritte Verzahnung und eine vierte Verzahnung, die jeweils an der Außenwand des Endabschnitts des Nadelventils und an der Innenwand eines Drehventils, das in den Endabschnitt eingesetzt ist, ausgebildet sind, welche in der axialen Richtung in die entgegengesetzte Richtung zu den ersten und zweiten Verzahnungen geneigt sind. Wenn das Nadelventil angehoben wird, dreht sich das Nadelventil axial, und das Drehventil dreht sich relativ zu dem Nadelventil in der gleichen Drehrichtung. Wenn der Rotationsbetrag zunimmt, nimmt der Überlappungsbereich von ersten Düsenlöchern, die an dem Düsenkörper ausgebildet sind, und zweiten Düsenlöchern, die an dem Drehventil ausgebildet sind, zu. Während des Leerlaufzustands oder im Niedriglastbereich ist die überlappte Fläche klein, und während der Hochlast vergrößert sich die Fläche entsprechend dem Kraftstoffeinspritzdruck. Somit wird die Sprühdurchdringung des Kraftstoffs konstant hoch gehalten, und der Kraftstoff kollidiert effektiv mit gequetschter Luft, wodurch eine gute Mischung realisiert wird. Dadurch ist es möglich, die Zündverzögerung effektiv zu minimieren, während die Verbrennungsleistung, Laufruhe und Abgasemissionsleistung verbessert werden.
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Die
DE 196 81 434 T1 offenbart eine Kraftstoffeinspritzdüse mit variabler Düsenöffnung, mit einer Bohrung zum Führen von unter Druck stehendem Kraftstoff, die in einem Spitzenbereich eines Düsenkörpers ausgebildet ist, und einem an der Eingangsseite der Bohrung angeordneten Nadelventil, das durch einen vorgegebenen Kraftstoffdruck geöffnet wird, und einer Anzahl von Düsenöffnungen zum Sprühen von unter Druck stehendem Kraftstoff, die in ümfangsrichtung beabstandet in einer die Bohrung begrenzenden einschließenden Wand vorgesehen sind, und einem innerhalb der Bohrung angeordneten rotierenden Ventil, wobei das rotierende Ventil durch eine Betätigungseinrichtung gedreht wird, um die Öffnungsfläche der Düsenöffnungen einzustellen, wobei die die Bohrung begrenzende einschließende Wand eine konische Oberfläche hat und sich die Düsenöffnungen an dieser konischen Oberfläche öffnen und das rotierende Ventil an seinem oberen Ende eine druckaufnehmende Oberfläche zum Aufnehmen des Drucks des unter Druck stehenden Kraftstoffs hat und an seiner Umfangsperipherie eine konische Oberfläche mit einem mit dem Winkel der konischen Oberfläche der einschließenden Wand zusammenpassenden Winkel hat, und eine Anzahl von Kraftstoffpassagen, die jeweils ein sich an der druckaufnehmenden Oberfläche öffnendes Ende haben, in Ümfangsrichtung beabstandet in dem rotierenden Ventil vorgesehen sind, und die anderen Enden der Kraftstoffpassagen sich an der konischen Oberfläche des rotierenden Ventils auf dem Niveau der Düsenöffnungen öffnen.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Offenbarung erfolgt, um auf die obigen Nachteile einzugehen und es ist die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, die Spannungskonzentration in einer Verbindungs- und Überschneidungsstruktur des Anschlusslochs, des axialen Strömungskanals und des Verbindungslochs im Hauptkörper zu verringern und dadurch die Druckfestigkeit der Verbindungs- und Überschneidungsstruktur bei einer Einspritzdüse zu erhöhen, die Kraftstoff über ein Einlass-Anschlussstück empfängt.
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Gemäß der vorliegenden Offenbarung wird eine Einspritzdüse für eine Verbrennungskraftmaschine vorgeschlagen. Die Einspritzdüse umfasst einen Hauptkörper, ein Einspritzmundstück und ein Einlass-Anschlussstück Der Hauptkörper empfängt Kraftstoff von einer Kraftstoffversorgungsquelle. Das Einspritzmundstück ist fest mit einem axial distalen Endabschnitt des Hauptkörpers verbunden und spritzt den Kraftstoff nach seinem Empfang vom Hauptkörper ein. Das Einlass-Anschlussstück ist fest mit einer lateralen Seite des Hauptkörpers verbunden und bildet einen Kraftstoffaufnahmeabschnitt, um den Kraftstoff dem Hauptkörper zuzuführen. Der Hauptkörper umfasst ein Anschlussloch, einen axialen Strömungskanal und ein Verbindungsloch. Das Anschlussloch nimmt einen distalen Endabschnitt des Einlass-Anschlussstücks auf. Der axiale Strömungskanal erstreckt sich parallel zur Achsrichtung des Hauptkörpers und leitet den vom Einlass-Anschlussstück empfangenen Kraftstoff dem Einspritzmundstück zu. Das Verbindungsloch stellt eine Verbindung zwischen dem Anschlussloch und dem axialen Strömungskanal in einer radialen Richtung des Hauptkörpers her. Der distale Endabschnitt des Einlass-Anschlussstücks bildet einen Kontaktkreis, um den Kraftstoff durch einen kreisringförmigen Kontakt des distalen Endabschnitts des Einlass-Anschlussstücks mit der das Anschlussloch bildenden konischen Lochoberfläche abzudichten. Eine Lochachse des Verbindungslochs ist in einer Position angeordnet, die mit einer verschobenen Position der Lochachse des Anschlusslochs zusammenfällt, die gegen den axial distalen Endabschnitt des Hauptkörpers in dessen Achsrichtung verschoben ist.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die hier beschriebenen Zeichnungen dienen nur zur Erläuterung und sollen in keiner Weise den Umfang der vorliegenden Offenbarung begrenzen.
- 1 ist ein Schaubild, das die Konstruktion einer Einspritzdüse gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 2A ist ein Querschnitt, der ein Hauptmerkmal der Einspritzdüse nach der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 2B ist ein Schaubild, das das Hauptmerkmal der Einspritzdüse nach der vorliegenden Offenbarung zeigt;
- 3 ist ein Schaubild, das eine früher vorgeschlagene Einspritzdüse zeigt und
- 4 ist ein Schaubild, das ein Hauptmerkmal einer früher vorgeschlagenen Einspritzdüse zeigt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Unter Bezugnahme auf 1 wird eine Konstruktion gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung beschrieben.
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Der Injektor bzw. die Einspritzdüse 1 ist geeignet, Kraftstoff mit einem sehr hohen Druck von über 100 MPa einzuspritzen. Die Einspritzdüse 1 ist beispielsweise in einem (nicht gezeigten) Dieselmotor eingebaut, der eine Verbrennungskraftmaschine ist, und spritzt Kraftstoff direkt in eine (nicht gezeigte) Brennkammer des Dieselmotors ein.
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Die Einspritzdüse 1 schließt einen Hauptkörper 2, ein Einspritzmundstück 3, ein Einlass-Anschlussstück 4 und ein Magnetventil 5 ein. Der Hauptkörper 2 empfängt Kraftstoff von einer Kraftstoffversorgungsquelle. Das Einspritzmundstück 3 spritzt den Kraftstoff nach seinem Empfang vom Hauptkörper 2 ein. Das Einlass-Anschlussstück 4 bildet einen Kraftstoffaufnahmeabschnitt, um den Kraftstoff dem Hauptkörper 2 zuzuführen. Das Magnetventil 5 fungiert als ein Aktuator, der das Einspritzmundstück 3 öffnet. Das Einspritzmundstück 3 ist fest mit dem axialen, distalen Endabschnitt des Hauptkörpers 2 durch einen Mundstück-Abschlusskörper 6 verbunden, während das Magnetventil 5 im Hauptkörper 2 aufgenommen ist, um die Einspritzdüse 1 zu bilden.
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In der folgenden Erörterung bezieht sich der Ausdruck „axiale Richtung“, soweit nicht anders definiert, auf die Achsrichtung der Einspritzdüse 1. Der Hauptkörper 2 und das Einspritzmundstück 3 sind koaxial zueinander ausgerichtet. Außerdem fallen die Achse der Einspritzdüse 1, eine Achse 01 des Hauptkörpers 2 und die Achse des Einspritzmundstücks 3 zusammen.
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Das Einspritzmundstück 3 schließt eine Düsennadel 9, einen Düsenkörper 10, eine Schraubenfeder 11 und ein rohrförmiges Element 13 ein. Die Düsennadel 9 ist axial beweglich, um ein Einspritzloch 8 zu öffnen oder zu schließen. Der Düsenkörper 10 nimmt, sie axial verschieblich lagernd, die Düsennadel 9 auf. Die Schraubenfeder 11 drückt die Düsennadel 9 in der Schließrichtung (nachfolgend als Ventilschließrichtung bezeichnet), um das Einspritzloch 8 zu schließen. Das rohrförmige Element 13 bildet eine Rückdruckkammer 12, um einen Kraftstoffdruck in der Ventilschließrichtung gegen die Düsennadel 9 auszuüben. Der Düsenkörper 10 schließt einen Zylinder 14 ein, der in einer zylindrischen Röhrenform gestaltet ist und sich am axial hinteren Ende des Zylinders 14 öffnet. Die Düsennadel 9 wird verschieblich im Zylinder 14 aufgenommen und gelagert.
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Durch eine feste Verbindung des Hauptkörpers 2 mit dem Einspritzmundstück 3 über den Mundstück-Abschlusskörper 6, wird der Zylinder 14 mit einem im Hauptkörper 2 und dem Mundstück-Abschlusskörper 6 ausgebildeten Hochdruck-Strömungskanal 16 verbunden, um unter Hochdruck stehenden Kraftstoff aus dem Hochdruck-Strömungskanal 16 dem Zylinder 14 zuzuführen.
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Der Hochdruck-Strömungskanal 16 bezeichnet einen Strömungskanal, durch den der von der Kraftstoffversorgungsquelle empfangene, unter Hochdruck stehende Kraftstoff strömt, ohne verschiedene Querschnitte zu durchströmen und ohne eine wesentliche Reduzierung des Drucks des unter Hochdruck stehenden Kraftstoffs zu verursachen.
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Ein mittlerer Abschnitt der Düsennadel 9 bildet einen verschieblichen Schaftabschnitt 18, der verschieblich im Düsenkörper 10 gelagert ist. Eine Düsenkammer 19 ist auf einer distalen Endseite des verschieblichen Schaftabschnitts 18 ausgebildet, um den Kraftstoffdruck in Öffnungsrichtung (nachfolgend als Ventilöffnungsrichtung bezeichnet) auf die Düsennadel 9 auszuüben und dadurch das Einspritzloch 8 zu öffnen. Eine Federkammer 20 ist an einer hinteren Endseite des verschieblichen Schaftabschnitts 18 ausgebildet, um die Schraubenfeder 11 aufzunehmen. Unter Hochdruck stehender Kraftstoff wird vom Hochdruck-Strömungskanal 16 in die Federkammer 20 zugeführt. Ein Abschnitt einer äußeren Umfangsfläche des verschieblichen Schaftabschnitts 18 ist abgefast, um eine Verbindung zwischen der Düsenkammer 19 und der Federkammer 20 herzustellen und den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff der Düsenkammer 19 zuzuführen.
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Eine Sitzfläche 22, an der ein an einem distalen Endabschnitt der Düsennadel 9 ausgebildeter, kreisförmiger Sitzabschnitt 21 ausgebildet ist, ist an einem distalen Endabschnitt des Zylinders 14 ausgebildet. Das Einspritzloch 8 öffnet sich zum Zylinder 14 an einer Stelle, die sich auf einer distalen Endseite (untere Seite in 1) der Sitzfläche 22 in axialer Richtung befindet. Deshalb wird, wenn der Sitzabschnitt 21 von der Sitzfläche 22 abgehoben oder an ihr angelegt wird, eine Verbindung zwischen dem Einspritzloch 8 und der Düsenkammer 19 geöffnet oder geschlossen, um die Einspritzung des Kraftstoffs durch das Einspritzloch 8 zu starten oder zu stoppen.
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Ein hinterer Endabschnitt (oberer Endabschnitt in 1) der Düsennadel 9 bildet einen zweiten verschieblichen Schaftabschnitt 24, der axial verschieblich im rohrförmigen Element 13 gelagert ist.
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Die Schraubenfeder 11 kann sich axial ausdehnen und wird von der Federkammer 20 derart aufgenommen, dass sie zwischen dem rohrförmigen Element 13 und einer Beilagscheibe 25 gehalten wird, die am hinteren Ende des verschieblichen Schaftabschnitts 18 vorgesehen ist. Auf diese Weise drückt die Schraubenfeder 11 die Düsennadel 9 in Richtung auf die axial distale Endseite (in der Ventilschließrichtung) und drückt das rohrförmige Element 13 in Richtung auf die axial hintere Endseite, um das rohrförmige Element 13 gegen den Mundstück-Abschlusskörper 6 zu drücken.
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Deshalb wird eine distale Endseite eines inneren Umfangsbereichs des rohrförmigen Elements 13 durch den zweiten verschieblichen Schaftabschnitt 24 geschlossen und eine hintere Endseite des inneren Umfangsbereichs des rohrförmigen Elements 13 durch den Mundstück-Abschlusskörper 6 geschlossen. Wenn der unter Hochdruck stehende Kraftstoff in den oder aus dem geschlossenen inneren Umfangsbereich strömt, der in der oben beschriebenen Weise geschlossen ist, fungiert der geschlossene innere Umfangsbereich als die Rückdruckkammer 12.
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Das heißt, der Mundstück-Abschlusskörper 6 besitzt einen Einlassströmungskanal 27 und einen Auslassströmungskanal 28. Der Einlassströmungskanal 27 ist vorgesehen, um unter Hochdruck stehenden Kraftstoff in die Rückdruckkammer 12 einzuleiten. Der Auslassströmungskanal 28 ist vorgesehen, um Kraftstoff aus der Rückdruckkammer 12 abzuleiten. Eine Drosselstelle 29 ist im Einlassströmungskanal 27 vorgesehen. Ebenso ist eine Drosselstelle 30 im Auslassströmungskanal 28 vorgesehen. Das Einspritzmundstück 3 und der Mundstück-Abschlusskörper 6 sind derart fest mit dem Hauptkörper 2 verbunden, dass sowohl der Einlassströmungskanal 27 als auch der Auslassströmungskanal 28 mit der Rückdruckkammer 12 verbunden sind.
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Des Weiteren ist der Einlassströmungskanal 27 derart ausgebildet, dass er im Mundstück-Abschlusskörper 6 vom Hochdruck-Strömungskanal 16 abzweigt. Der Auslassströmungskanal 28 ist so ausgebildet, dass das Magnetventil 5 eine Verbindung zwischen dem Auslassströmungskanal 28 und einem (nicht gezeigten) Niederdruck-Strömungskanal des Hauptkörpers 2 öffnen oder schließen kann.
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Dabei ist der Niederdruck-Strömungskanal ein Kraftstoffströmungskanal, der einen einen niedrigen Druck, wesentlich geringer als jenen im Hochdruck-Strömungskanal 16, aufweisenden Kraftstoff weiterleitet. Der unter Hochdruck stehende Kraftstoff durchquert verschiedene Querschnitte und erleidet so Druckverluste, so dass er zu dem einen niedrigen Druck aufweisenden Kraftstoff wird, der dann durch den Niederdruck-Strömungskanal geleitet wird.
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Deshalb wird der Kraftstoffdruck (Rückdruck) in der Rückdruckkammer 12 zur Betätigung der Düsennadel 9 in der Ventilschließrichtung oder der Ventilöffnungsrichtung erhöht oder abgesenkt, wenn der Zustand der Eingangsströmung und/oder der Ausgangsströmung an der Rückdruckkammer 12 über den Einlassströmungskanal 27 und den Auslassströmungskanal 28 ansprechend auf die Aktion des Magnetventils 5 variabel gemacht wird.
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Die Drosselstellen 29, 30 sind vorgesehen, um zuverlässig durch die Verbindung zwischen dem Auslassströmungskanal 28 und dem Niederdruck-Strömungskanal durch die Ventilöffnung des Magnetventils 5 den Rückdruck zu reduzieren. Außerdem ist die Drosselstelle 30 an dem stromab gelegenen Ende des Auslassströmungskanals 28 ausgebildet und öffnet sich zur hinteren Endfläche des Mundstück-Abschlusskörpers 6. Eine Öffnung der Drosselstelle 30 an der hinteren Endfläche des Mundstück-Abschlusskörpers 6 bildet eine Auslassöffnung, durch die der Kraftstoff aus der Rückdruckkammer 12 ausgegeben wird.
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Zudem besitzt das Magnetventil 5 eine bekannte Konstruktion und fungiert wie folgt. Insbesondere, wenn eine (nicht gezeigte) Magnetspule des Magnetventils 5 erregt wird, wird die Auslassöffnung 32 in Bezug auf den Niederdruck-Strömungskanal geöffnet. Dagegen wird, wenn die Magnetspule des Magnetventils 5 aberregt wird, die Auslassöffnung 32 in Bezug auf den Niederdruck-Strömungskanal geschlossen.
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Bei der obigen Konstruktion wird der Rückdruck reduziert, wenn die Auslassöffnung 32 nach dem Beginn der Erregung der Magnetspule des Magnetventils 5 in Bezug auf den Niederdruck-Strömungskanal geöffnet wird, und dadurch eine axial gegen die Düsennadel 9 wirkende resultierende Kraft in Ventilöffnungsrichtung erhöht. Deshalb wird die Düsennadel 9 in der Ventilschließrichtung betätigt, um die Verbindung zwischen dem Einspritzloch 8 und der Düsenkammer 19 zu schließen, so dass die Kraftstoffeinspritzung gestoppt wird.
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Nun werden charakteristische Merkmale der Einspritzdüse 1 der vorliegenden Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 1 bis 2B beschrieben.
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Das Einlass-Anschlussstück 4 ist beispielsweise an einem (nicht gezeigten) Zylinderkopf der Verbrennungskraftmaschine durch Verschrauben befestigt und fest mit der Seitenfläche des Hauptkörpers 2 verbunden, d. h. es steht in festem Kontakt mit ihr durch die von der Verschraubung erzeugte Axialkraft.
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In diesem Falle schließt der Hauptkörper 2 ein Anschlussloch 34, einen axialen Strömungskanal 35 und ein Verbindungsloch 35 ein. Das Anschlussloch 34 empfängt einen distalen Endabschnitt des Einlass-Anschlussstücks 4. Der axiale Strömungskanal 35 erstreckt sich parallel zur Achsrichtung des Hauptkörpers 2 und leitet den vom Einlass-Anschlussstück 4 empfangenen Kraftstoff zum Einspritzmundstück 3. Das Verbindungsloch 36 stellt radial die Verbindung zwischen dem Anschlussloch 34 und dem axiale Strömungskanal 35 her.
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Das Anschlussloch 34 schließt drei Lochabschnitt 34a, 34b. 34c ein, die sich konisch derart verjüngen, dass sie einen von der radial äußeren Seite (linke Seite in 2A) zur radial inneren Seite (rechte Seite in 2A) des Anschlusslochs 34 und progressiv abnehmenden Durchmesser aufweisen und zueinander koaxial sind. Eine Lochachse O3 des Anschlusslochs 34 verläuft rechtwinklig zur Achse O1 des Hauptkörpers 2. In diesem Falle ist der Kegelwinkel des Konus des Lochabschnitts 34b kleiner als jener der Lochabschnitte 34a, 34c. Der distale Endabschnitt des Einlass-Anschlussstücks 4 bildet einen Kontaktkreis 39, um den unter Hochdruck stehenden Kraftstoff durch kreisförmigen Kontakt des distalen Endabschnitts des Einlass-Anschlussstücks 4 mit der konischen Lochwandung 38 abzudichten, die den Lochabschnitt 34b bildet.
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Zu diesem Zeitpunkt fällt das Zentrum des Kontaktkreises 39 mit der Lochachse O3 des Anschlusslochs 34 zusammen. Außerdem wird ein sich durch das Anschlussloch 34, das Verbindungsloch 36 und den axialen Strömungskanal 35 erstreckender Kraftstoffströmungskanal gebildet. Dieser Kraftstoffströmungskanal bildet den Hochdruck-strömungskanal 16 des Hauptkörpers 2. Der Lochabschnitt 34c besitzt ein radial inneres Ende 40 des Anschlusslochs 34 und der Lochabschnitt 34a besitzt ein Öffnung 41 des Anschlusslochs 34 in der radial äußeren Seite.
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Der axiale Strömungskanal 35 ist in einer zylindrischen Rohrform gestaltet und erstreckt sich parallel zur Achsrichtung. Eine Strömungskanalachse O2 des axialen Strömungskanals 35 verläuft rechtwinklig zur Lochachse O3 des Anschlusslochs 34. Außerdem ist der axiale Strömungskanal 35 angesichts der Position des Raums 43, der andere Vorrichtungen, wie das Magnetventil 5, aufnimmt und der Position anderer Strömungskanäle, wie des Niederdruck-Strömungskanals, an einer Position ausgebildet, die einen radialen Abstand von der Achse O1 des Hauptkörpers 2 aufweist und radial der radial äußeren Seite des Hauptkörpers 2 benachbart ist. Ein axial hinteres Ende (oberes Ende in 2B) 44 des axialen Strömungskanals 35 ist dem radial inneren Ende 40 des Anschlusslochs 34 benachbart positioniert.
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Das Verbindungsloch 36 schließt das radial innere Ende 40 des Anschlusslochs 34 und das axial hintere Ende 44 des axialen Strömungskanals 35 ein und ist als ein kurzer, zylindrischer Strömungskanal ausgebildet, der in radialer Richtung kurz ist und eine Verbindung zwischen dem Anschlussloch 34 und dem axialen Strömungskanal 35 herstellt. Deshalb sind eine Überschneidung 46 zwischen dem Anschlussloch 34 und dem Verbindungsloch 36 und eine Überschneidung 47 zwischen dem axialen Strömungskanal 35 und dem Verbindungsloch 36 in einem engen Bereich konzentriert, der der radial äußeren Seite benachbart ist,
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Eine Lochachse O4 des Verbindungslochs 36 ist an einer Stelle positioniert, die mit einer versetzten Position der Lochachse O3 des Anschlusslochs 34 zusammenfällt, die in Richtung auf den axial distalen Endabschnitt des Hauptkörpers 2 in dessen Achsrichtung versetzt ist, Deshalb ist die Lochachse O4 des Verbindungslochs 36 parallel zur Lochachse O3 des Anschlusslochs 34 und rechtwinklig zur Strömungskanalachse O2 des axiale Strömungskanals 35. Des Weiteren kreuzt die Lochwandung des axial distalen Endabschnitts des Verbindungslochs 36 die Lochoberfläche 38 des Anschlusslochs 34. Das heißt, der Abschnitt der Lochoberfläche 38, der sich an der axial distalen Endseite und nahe der radialen Innenseite befindet, wird durch das Verbindungsloch 36 geschnitten.
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Dadurch bildet der Hochdruck-Strömungskanal 16, der sich durch das Anschlussloch 34, das Verbindungsloch 36 und den axialen Strömungskanal 35 erstreckt, einen rechtwinklig bzw. um ca. 90 Grad abgebogenen Strömungskanal. Außerdem ist ein vorspringender Abschnitt 49, der aufgrund der Gegenwart der Lochoberfläche 38 spitz gegen die axial hintere Endseite (obere Seite in 2A) vorspringt, an einem inneren Seitenbereich dieser Biegung ausgebildet, der sich an der Innenseite (untere linke Seite in 2A) der Biegung befindet.
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Des weiteren besitzt ein Schichtabschnitt 50 des vorspringenden Abschnitts 49, der eine konstante Breite vom radialen inneren Ende (Strömungskanalwandung des axialen Strömungskanals 35) zur radial äußeren Seite aufweist, aufgrund der Kreuzung zwischen dem Anschlussloch 34 und dem Verbindungsloch 36 das reduzierte Ausmaß des Vorsprungs in Richtung auf das axial hintere Ende (nachfolgend wird der Schichtabschnitt 50 als eine das Ausmaß des Vorsprungs reduzierende Schicht 50 bezeichnet). Eine durch das Verschrauben des Einlass-Anschlussstücks 4 verursachte Spannung und eine durch den Druck des empfangenen Kraftstoffs verursachte Spannung werden hauptsächlich über die das Ausmaß des Vorsprungs reduzierende Schicht 50 und eine benachbarte Grenzschicht 51 verteilt. Die benachbarte Grenzschicht 51 ist mit der radial äußeren Seite der das Ausmaß des Vorsprungs reduzierende Schicht 50 verbunden und besitzt in radialer Richtung eine konstante Breite.
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In diesem Falle ist ein Lochradius R36 des Verbindungslochs 36 kleiner als ein Wert, der durch Subtraktion eines Achsabstands L, der zwischen der Lochachse O3 des Anschlusslochs 34 und der Lochachse O4 des Verbindungslochs 36 gemessen wird, vom Radius R39 des Kontaktkreises 39 erhalten wird.
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Zusätzlich ist der Radius R36 des Verbindungslochs 36 derart bemessen, dass die Überschneidung 47 zwischen dem axialen Strömungskanal 35 und dem Verbindungsloch 36 am axialen Strömungskanal 35 und dem Verbindungsloch 35 keine Strömungsbeschränkung darstellt. Insbesondere ist der Lochradius R36 so bemessen, dass die wirksame Durchflussquerschnittsfläche an der Überschneidung 47 größer ist als die Durchflussquerschnittsfläche des axialen Strömungskanals 35.
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Außerdem ist der Achsabstand L kleiner als die Hälfte des Radius R39,
Nun werden Vorteile der Ausführungsform beschrieben.
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Die Einspritzdüse 1 der vorliegenden Ausführungsform schließt das Einlass-Anschlussstück 4 ein, das fest mit der lateralen Seite des Hauptkörpers 2 verbunden ist und den Kraftstoffaufnahmeabschnitt zur Zuführung von Kraftstoff zum Hauptkörper 2 bildet. Der Hauptkörper 2 schließt das Anschlussloch 34, den axialen Strömungskanal 35 und das Verbindungsloch 36 ein. Das Anschlussloch 34 nimmt den distalen Endabschnitt des Einlass-Anschlussstücks 4 auf. Der axiale Strömungskanal 35 erstreckt sich parallel zur Achsrichtung des Hauptkörpers 2 und leitet den vom Einlass-Anschlussstück 4 empfangenen Kraftstoff zum Einspritzmundstück 3. Das Verbindungsloch 36 stellt die Verbindung zwischen dem Anschlussloch 34 und dem axialen Strömungskanal 35 in der radialen Richtung des Hauptkörpers 2 her.
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Der distale Endabschnitt des Einlass-Anschlussstücks 4 bildet den Kontaktkreis 39 zur Abdichtung des Kraftstoffs durch den ringförmigen Kontakt des distalen Endabschnitts des Einlass-Anschlussstücks 4 mit einer das Anschlussloch 34 bildenden konischen Lochoberfläche 38. Die Lochachse O4 des Verbindungslochs 36 ist an der Stelle positioniert, die mit der verschobenen Position der Lochachse O3 des Anschlusslochs 34 zusammenfällt, die gegen den axial distalen Endabschnitt des Hauptkörpers 2 in dessen Achsrichtung verschoben ist.
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Auf diese Weise wird in Bezug auf den Hochdruck-Strömungskanal 16, der rechtwinklig bzw. um ca. 90 Grad abgebogen ist und sich durch das Anschlussloch 34, das Verbindungsloch 36 und den axialen Strömungskanal 35 erstreckt, das Ausmaß des Vorsprungs des vorspringenden Abschnitts 49 am inneren Seitenbereich dieser Biegung reduziert. Dadurch kann die Druckfestigkeit im Bereich der Verbindungs- und Durchdringungsstruktur des Anschlusslochs 34, des axialen Strömungskanals 35 und des Verbindungslochs 36 erhöht werden.
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Insbesondere ist die Lochachse O4 des Verbindungslochs 36 an der Stelle positioniert, die mit der verschobenen Position der Lochachse O3 des Anschlusslochs 34 zusammenfällt, die gegen den axial distalen Endabschnitt des Hauptkörpers 2 in dessen Achsrichtung verschoben ist. Auf diese Weise wird der obere Abschnitt des radial inneren Endes des vorspringenden Abschnitts 49 durch die Anbringung des Verbindungslochs 36 abgeschnitten. Deshalb kann durch Reduzierung des Ausmaßes des Vorsprungs des vorspringenden Abschnitts 49 die Spannungskonzentration am vorspringenden Abschnitt 49 verringert werden.
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Als Ergebnis ist es in Bezug auf die Einspritzdüse 1, die den Kraftstoff über das Einlass-Anschlussstück 4 empfängt, möglich, die Spannungskonzentration im Bereich der Verbindungs- und Überschneidungsstruktur des Anschlusslochs 34, des axialen Strömungskanals 35 und des Verbindungslochs 36 im Hauptkörper zu verringern, und dadurch ist es möglich, die Druckfestigkeit der Verbindungs- und Durchdringungsstruktur zu erhöhen.
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Des weiteren ist der Lochradius R36 des Verbindungslochs 36 kleiner als der Wert, der durch Subtraktion des zwischen der Lochachse O3 des Anschlusslochs 34 und der Lochachse O4 des Verbindungslochs 36 gemessenen Achsabstands L vom Radius R39 des Kontaktkreises 39 erhalten wird.
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Auf diese Weise ist es möglich, die Überschneidung des Verbindungslochs 36 mit dem Kontaktkreis 39 zu vermeiden. Auch wenn die obere Grenze des Lochradius R36 gewählt ist, ist es möglich, beim Verbindungsloch 36 die endlose Zunahme des Oberflächenbereichs der Strömungskanalwandung zu begrenzen, wodurch es möglich ist, die Druckaufnahmefläche zu begrenzen, die dem Kraftstoffdruck ausgesetzt ist.
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Zusätzlich ist der Lochradius R 36 des Verbindungslochs 36 derart bemessen, dass die Überschneidung 47 zwischen dem axialen Strömungskanal 35 und dem Verbindungsloch 36 am axialen Strömungskanal 35 und dem Verbindungsloch 36 nicht die Strömungsbeschränkung ausbildet.
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Auf diese Weise kann die Strömungsmenge des Kraftstoffs, die auf der Basis des axialen Strömungskanals 35 eingestellt wird, zuverlässig zur Verfügung gestellt werden.
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Des Weiteren ist der Achsabstand L, der zwischen der Lochachse O3 des Anschlusslochs 34 und der Lochachse O4 des Verbindungslochs 36 gemessen wird, kleiner als die Hälfte des Radius R39 des Kontaktkreises 39.
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Dadurch kann das Verbindungsloch 36 derart vorgesehen werden; dass es sich nicht mit dem Kontaktkreis 39 überschneidet und die Überschneidung nicht die Strömungsbehinderung bildet.
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Die Konstruktion der Einspritzdüse 1 ist nicht auf die obige Ausführungsform beschränkt und kann auf verschiedene Weise abgewandelt werden.
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Beispielsweise kann bei der Einspritzdüse 1 der obigen Ausführungsform der Rückdruck auf die Düsennadel 9 übertragen werden. Alternativ kann beispielsweise ein Steuerkolben axial verschieblich im Hauptkörper 2 derart gelagert sein, dass er mit einem hinteren Ende der Düsennadel 9 in Kontakt kommt. Außerdem kann die Rückdruckkammer 12 an der hinteren Endseite des Steuerkolbens ausgebildet sein und der Rückdruck kann durch den Steuerkolben auf die Düsennadel 9 übertragen werden,
Zusätzliche Vorteile und Abwandlungen ergeben sich leicht für den Fachmann. Die Erfindung im breiteren Sinne ist deshalb nicht auf die speziellen Einzelheiten, die beispielhaften Vorrichtungen und erläuternden Beispiele beschränkt, die gezeigt und beschrieben sind.
