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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, das für Verbrennungsmotoren verwendet wird, und insbesondere ein Kraftstoffeinspritzventil, das mehrere Kraftstoffeinspritzöffnungen aufweist und die jeweiligen Kraftstoffeinspritzöffnungen veranlasst, einen Wirbelkraftstoff einzuspritzen, um eine Verbesserung der Zerstäubungs- bzw. Vernebelungsleistung zu ermöglichen.
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Als Stand der Technik ist ein in der
JP-A-2003-336562 beschriebenes Kraftstoffeinspritzventil bekannt, in dem die Vernebelung eines Kraftstoffs, der von mehreren Kraftstoffeinspritzöffnungen eingespritzt wird, durch die Verwendung einer Wirbelströmung beschleunigt wird.
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Mit diesem Kraftstoffeinspritzventil sind ein seitlicher Durchgang, der mit einem stromabwärtigen Ende eines Ventilsitzes verbunden ist, und eine Wirbelkammer, in die ein stromabwärtiges Ende des seitlichen Durchgangs tangential geöffnet ist, zwischen einem Ventilsitzelement, zu dessen vorderer Endfläche das stromabwärtige Ende des Ventilsitzes, der mit einem Ventilelement zusammenwirkt, geöffnet ist, und einer Einspritzvorrichtungsplatte, die mit der vorderen Endfläche des Ventilsitzelements verbunden ist, ausgebildet, und eine Kraftstoffeinspritzöffnung zur Einspritzung eines Kraftstoffs, der in der Wirbelkammer verwirbelt wird, ist in der Einspritzvorrichtungsplatte ausgebildet, wobei die Kraftstoffeinspritzöffnung um einen vorgegebenen Abstand in Richtung eines stromaufwärtigen Endes des seitlichen Durchgangs von der Mitte der Wirbelkammer versetzt angeordnet ist.
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Auch wird mit diesem Kraftstoffeinspritzventil die Krümmung einer Innenumfangsfläche der Wirbelkammer von einer stromaufwärtigen Seite zu einer stromabwärtigen Seite hin in einer Richtung entlang der Innenumfangsfläche der Wirbelkammer erhöht. Ebenfalls ist die Innenumfangsfläche der Wirbelkammer entlang einer involuten Kurve mit einem Grundkreis in der Wirbelkammer ausgebildet.
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Mit einer solchen Konstruktion kann die Vernebelung eines von den jeweiligen Kraftstoffeinspritzöffnungen eingespritzten Kraftstoffs wirksam beschleunigt werden.
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Damit ein Wirbelkraftstoff, der in der Wirbelintensität in einer Umfangsrichtung symmetrisch (gleichförmig) ist, aus einer Kraftstoffeinspritzöffnung eingespritzt wird, wird eine Vorrichtung für eine Wirbelkammerkonfiguration und eine Strömungsdurchgangskonfiguration einschließlich eines seitlichen Durchgangs (eines Wirbeldurchgangs) benötigt, um eine Wirbelströmung an einem Auslass der Kraftstoffeinspritzöffnung symmetrisch zu machen.
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Insbesondere in dem Fall, in dem der Wirbeldurchgang eine Querschnittsform hat, die rechteckig und von kleiner Durchgangshöhe entlang einer Wirbelachse ist, geht die Symmetrie (Gleichförmigkeit) der Wirbelintensität in der Wirbelkammer und der Kraftstoffeinspritzöffnung verloren. In einem solchen Fall strömt ein Kraftstoff um die Mitte der Wirbelkammer in einem Strömungsdurchgangsabschnitt des Wirbeldurchgangs und erreicht früh einen Einlass der Kraftstoffeinspritzöffnung im Verhältnis zu einem einzuspritzenden Kraftstoff auf einer Außenumfangsseite, so dass eine Ungleichförmigkeit der Wirbelintensität in Umfangsrichtung in der Wirbelkammer und am Auslass der Kraftstoffeinspritzöffnung verursacht wird.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzventil zur Verfügung zu stellen, in dem ein Wirbelkraftstoff in der Gleichförmigkeit der Wirbelintensität in Umfangsrichtung weiter erhöht wird.
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Zur Lösung eines solchen Problems stellt die Erfindung ein Kraftstoffeinspritzventil mit einem Ventilelement und einem Ventilsitz, die zusammenwirken, um einen Kraftstoffdurchgang zu öffnen und zu schließen, um eine Einspritzung eines Kraftstoffs und ein Stoppen der Einspritzung durchzuführen, einen Düsenkörper mit dem Ventilsitz, einen Wirbeldurchgang, der stromabwärts eines Sitzabschnitts vorgesehen ist, auf dem das Ventilelement und der Ventilsitz einander berühren, und eine Wirbelkammer bereit, mit der der Wirbeldurchgang und eine Kraftstoffeinspritzöffnung verbunden sind und wobei eine Vertiefung zur Vergrößerung des Volumens der Wirbelkammer an einem Wandflächenabschnitt der Wirbelkammer gegenüber der Kraftstoffeinspritzöffnung vorgesehen ist.
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Bevorzugt weist die Vertiefung einen Querschnitt auf, der eine räumliche Form von trapezartiger Gestalt hat, und eine obere Seite (entsprechend einem Durchmesser) der trapezartigen Gestalt hat eine Länge, die im Wesentlichen die gleiche wie ein Durchmesser der Kraftstoffeinspritzöffnung ist, die darunter und ihr gegenüberliegend angeordnet ist.
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Auch ist die Vertiefung bevorzugt von kleinerer Höhe (Tiefe) als die Wirbelkammer.
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Wirkung der Erfindung
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Gemäß der Erfindung fließt (saugender Vorgang) ein Kraftstoff, der in die Wirbelkammer geflossen ist, zur Vertiefung (Puffer), die über der Wirbelkammer vorgesehen ist, um zu einer Strömung zu werden, die einmal aufwärts gesaugt wird. Obwohl in der Wirbelkammer in einem Zustand, in dem die Vertiefung (Puffer) fehlt, eine intensive Drift (Strömung in Durchgangsrichtung eines Wirbeldurchgangs) erzeugt wird, wird eine solche intensive Drift durch eine Induzierte Strömung aufgrund des saugenden Vorgangs in die Vertiefung (Puffer) verringert, mit dem Ergebnis, dass eine angemessene Wirbelströmung in der Wirbelkammer und der Kraftstoffeinspritzungsöffnung entsteht.
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Dadurch wird eine Flüssigkeitsschicht (die durch eine entsprechende Wirbelintensität dünn gemacht wird), die in Umfangsrichtung gleichförmig ist, am Auslass der Kraftstoffeinspritzöffnung gebildet, um die Beschleunigung der Vernebelung zu ermöglichen.
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Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen der Erfindung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen ersichtlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine Querschnittsansicht, die die Gesamtkonfiguration eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
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2 ist eine Querschnittsansicht, die in einem vergrößerten Maßstab ein unteres Ende eines Düsenkörpers in dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt.
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3 ist eine Ansicht, die eine Stauscheibe zeigt, die am unteren Ende des Düsenkörpers in dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, von unten gesehen, positioniert ist.
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4A, 4B und 4C sind Ansichten, die eine Vertiefung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und die Positionsbeziehung zwischen einer Wirbelkammer und einer Kraftstoffeinspritzöffnung veranschaulichen.
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5 ist ein Diagramm, das die Art (Geschwindigkeitsvektoren) der Strömung in der Wirbelkammer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel veranschaulicht.
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6 ist ein Diagramm, das die Art (Geschwindigkeitsvektoren) der Strömung in der Wirbelkammer in dem Fall veranschaulicht, in welchem eine Vertiefung (Puffer) 24 fehlt.
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7 ist eine Querschnittsansicht, die in vergrößertem Maßstab ein unteres Ende eines Düsenkörpers in einem Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Kraftstoffeinspritzventile gemäß dem ersten und zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf 1 bis 7 beschrieben.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Nachstehend wird das Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 6 eingehend beschrieben.
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1 ist eine vertikale Querschnittsansicht in einer Richtung entlang eines Ventilschafts des Kraftstoffeinspritzventils gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. 2 ist eine vertikale Querschnittsansicht, die in vergrößertem Maßstab ein unteres Ende eines Düsenkörpers in dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zeigt. 3 ist eine Ansicht, die eine Stauscheibe zeigt, die am unteren Ende des Düsenkörpers im Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, von unten gesehen, positioniert ist. 4A bis 4C sind Ansichten, die eine Vertiefung (Puffer) gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel und die Positionsbeziehung zwischen einer Wirbelkammer und einer Kraftstoffeinspritzöffnung veranschaulichen. 5 ist eine Ansicht, die einen Strömungszustand (durch Geschwindigkeitsvektoren dargestellt) in der Wirbelkammer gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht. 6 ist eine Ansicht, die einen Strömungszustand (gleichermaßen durch Geschwindigkeitsvektoren dargestellt) in der Wirbelkammer ohne die Vertiefung (Puffer) zeigt.
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In 1 umfasst ein Kraftstoffeinspritzventil 1 ein Joch 6 aus einem magnetischen Material, das eine elektromagnetische Spule 9 umgibt, einen Kern 7, der zentral in der elektromagnetischen Spule 9 positioniert ist und ein Ende derselben mit dem Joch 6 in Kontakt bringt, ein Ventilelement 3, das zur Anhebung einer vorgegebenen Quantität ausgelegt ist, eine Ventilsitzfläche 10 im Kontakt mit dem Ventilelement 3, eine Kraftstoffeinspritzkammer 2, die den Durchgang eines Kraftstoffs erlaubt, der durch einen Abstand zwischen dem Ventilelement 3 und der Ventilsitzfläche 10 fließt, und eine Stauscheibe 20 mit mehreren Kraftstoffeinspritzöffnungen 23a, 23b (siehe 2) stromabwärts der Kraftstoffeinspritzkammer 2.
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Eine Feder 8, die als elastisches Element zum Drücken des Ventilelements 3 gegen die Ventilsitzfläche 10 dient, ist mittig im Kern 7 angeordnet.
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In einem Zustand, in welchem der Spule 9 keine Energie zugeführt wird, werden das Ventilelement 3 und die Ventilsitzfläche 10 in engen Kontakt miteinander gebracht. Da in diesem Zustand ein Kraftstoffdurchgang geschlossen ist, bleibt Kraftstoff im Kraftstoffeinspritzventil 1 zurück und von den mehreren Kraftstoffeinspritzöffnungen 23a, 23b wird keine Kraftstoffeinspritzung durchgeführt.
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Andererseits wird, wenn der Spule 9 Energie zugeführt wird, das Ventilelement 3 durch eine elektromagnetische Kraft bewegt, bis es mit einer unteren Endfläche des zugewandten Kerns 7 in Kontakt kommt. Im geöffneten Ventilzustand wird ein Abstand zwischen dem Ventilelement 3 und der Ventilsitzfläche 10 gebildet, so dass der Kraftstoffdurchgang geöffnet ist und ein Kraftstoff aus den mehreren Kraftstoffeinspritzöffnungen 23a, 23b ausgestoßen wird.
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Darüber hinaus ist ein Durchgang 5 jener im Kern 7 vorgesehene Kraftstoffdurchgang, durch welchen ein durch eine (nicht gezeigte) Kraftstoffpumpe mit Druck beaufschlagter Kraftstoff in das Kraftstoffeinspritzventil 1 eingeleitet wird.
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Wenn der Spule 9, wie vorstehend beschrieben, Energie zugeführt wird (Einspritzimpuls), setzt sich das Kraftstoffeinspritzventil 1 in Bewegung, um die Position des Ventilelements 3 zwischen einem geöffneten Ventilzustand und einem geschlossenen Ventilzustand zur Steuerung einer Kraftstoffeinspeisungsrate zu schalten.
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Bei der Steuerung der Kraftstoffeinspeisungsrate ist das Ventilelement dazu ausgelegt, eine Kraftstoffleckage insbesondere im geschlossenen Ventilzustand zu beseitigen. Kraftstoffeinspritzventile dieser Art verwenden häufig Kugeln (Stahlkugeln für Kugellager, Produkte gemäß JIS (japanische Industrienormen). Die Kugel ist von hoher Rundheit, damit sie einem Hochglanzpolieren unterzogen wird und effektiv bei der Verbesserung der Abdichtungseigenschaften ist.
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Andererseits weist die Ventilsitzfläche 10, mit der die Kugel in engen Kontakt kommt, einen Winkel von ungefähr 90° (80° bis 100°) auf. Der Ventilsitzwinkel ist ein optimaler Winkel zum Polieren und Erhöhen der Rundheit der Umgebung eines zugeordneten Abschnitts (Sitzposition), um es zu ermöglichen, die Abdichtungseigenschaften an der Kugel sehr hoch aufrechtzuerhalten.
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Die Härte eines Düsenkörpers 4 mit der Ventilsitzfläche 10 wird mittels Härtens erhöht und mittels einer Entmagnetisierungsbehandlung von nutzlosem Magnetismus befreit.
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Mit einem solchen Aufbau des Ventilelements ist es möglich, eine Einspritzmengensteuerung ohne Kraftstoffleckage durchzuführen. Es ist ebenfalls möglich, einen Ventilelementaufbau bereitzustellen, der hinsichtlich der Kosten ausgezeichnet ist.
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2 ist eine Querschnittsansicht, die in vergrößertem Maßstab ein unteres Ende des Düsenkörpers 4 zeigt, der mit Vertiefungen (Puffern) 24a, 24b ausgebildet ist, welche einen wesentlichen Teil im ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellen. Die Umgebung der Wirbeldurchgänge 21a, 21b, der Wirbelkammern 22a, 22b, der Kraftstoffeinspritzöffnungen 23a, 23b und der Vertiefungen (Puffer) 24a, 24b ist in dem Abschnitt entlang der Linie II-II in 3 gezeigt.
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Darüber hinaus beruhen die vertikale Beziehung in Erläuterungen in der Beschreibung und die Ansprüche der vorliegenden Anmeldung auf 1, wobei die Erläuterungen auf der Grundlage der vertikalen Beziehung in dem Fall erfolgen, in dem 1 so gesehen ist, dass die Stauscheibe 20 unter dem Durchgang 5 platziert ist.
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Am unteren Ende (einer der Stauscheibe 20 gegenüberliegenden Oberfläche 4a) des Düsenkörpers 4 befinden sich ein Kraftstoffeinleitungsloch 11 mit einem kleineren Durchmesser als einem Sitzdurchmesser ∅S der Ventilsitzfläche 10 und die Vertiefungen (Puffer) 24a, 24b in geringem Abstand vom Kraftstoffeinleitungsloch 11.
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Die Bereitstellung der Vertiefungen (Puffer) 24a, 24b am unteren Ende des Düsenkörpers 4 hat den Vorteil, dass das Positionieren relativ zur Stauscheibe 20 einfach und schnell ausgeführt wird, um eine Erhöhung der dimensionalen Genauigkeit zum Zeitpunkt der Montage zu erzielen, und eine Senkung der Kosten kann aufgrund einer Senkung der Anzahl der Teile erreicht werden.
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Vor dem Härten des Düsenkörpers 4 werden die Vertiefungen (Puffer) 24a, 24b mittels Kunststoffbearbeitung oder dergleichen ausgebildet. Darüber hinaus ist im Fall des Ausbildens nach dem Härten des Düsenkörpers 4 ein Bearbeitungsverfahren, wie etwa funkenerosives Abtragen, usw. bei welchem Verfahren vergleichsweise keine Belastungen ausgeübt werden, bevorzugt.
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Für die Vertiefungen (Puffer) 24a, 24b sind die Wirbelkammern 22a, 22b, die mit den jeweiligen Vertiefungen (Puffern) 24a, 24b verbunden sind, und die Kraftstoffeinspritzöffnungen 23a, 23b, die in Positionen gegenüber den Vertiefungen (Puffern) 24a, 24b vorgesehen sind, als Kraftstoffdurchgänge ausgebildet.
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Obwohl zwei Kombinationen des Wirbeldurchgangs 21, der Wirbelkammer 22, der Kraftstoffeinspritzöffnung 23 und der Vertiefung (Puffer) 24 im Ausführungsbeispiel vorgesehen sind, können solche Kombinationen vermehrt werden, um dadurch die Freiheit bei der Vernebelungskonfiguration und die Variation der Einspritzmenge zu erhöhen.
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Anschließend erfolgt eine detaillierte Erläuterung der Konfiguration des Kraftstoffdurchgangs, der durch die Verwendung der Stauscheibe 20 und des Düsenkörpers 4 gebildet wird, so dass er den Wirbeldurchgang 21, die Wirbelkammer 22, die Kraftstoffeinspritzöffnung 23 und die Vertiefung (Puffer) 24 umfasst, unter Bezugnahme auf 3 und 4. 3 ist die Ansicht, wenn 2 von unten gesehen wird.
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Die Wirbeldurchgänge 21a, 21b sind an das Kraftstoffeinführungsloch 11, das mittig in der Ventilsitzfläche 10 vorgesehen ist, angeschlossen und damit verbunden.
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Der einzelne Wirbeldurchgang 21a ist mit der Wirbelkammer 22a in tangentialer Richtung verbunden und geöffnet und die Kraftstoffeinspritzöffnung 23a ist zu einer Mitte der Wirbelkammer 22a geöffnet.
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Gleichermaßen ist der einzelne Wirbeldurchgang 21b mit der Wirbelkammer 22b in tangentialer Richtung verbunden und geöffnet und die Kraftstoffeinspritzöffnung 23b ist zur Mitte der Wirbelkammer 22b geöffnet.
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Die Wirbelkammern 22a, 22b können kreisförmig sein, die Innenumfangsflächen der Wirbelkammern können von einer stromaufwärtigen Seite zu einer stromabwärtigen Seite hin in Richtungen entlang der Innenumfangsflächen der Wirbelkammern in der Krümmung zunehmen, oder Innenumfangsflächen der Wirbelkammern können entlang involuter Kurven mit Grundkreisen in den Wirbelkammern ausgebildet sein.
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Obwohl Richtungen (Richtungen, in die ein Kraftstoff ausfließt), in die die Kraftstoffeinspritzöffnungen 23a, 23b geöffnet sind, parallel zum Ventilschaft des Kraftstoffeinspritzventils und abwärts in dem Ausführungsbeispiel sind, können sie in gewünschte Richtungen geneigt sein, um Sprühnebel zu verstreuen (jeweilige Sprühnebel voneinander zu beabstanden, um eine Interferenz zu begrenzen).
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Unter Bezugnahme auf 4A bis 4C erfolgt eine Erläuterung über ein Gestaltungsverfahren der Wirbelkammer mit der Vertiefung (Puffer) 24. 4A ist eine Ansicht, die nur ein Kraftstoffdurchgangsteil zeigt, das eine Kombination der Wirbelkammer 21a, der Wirbelkammer 22a, der Kraftstoffeinspritzöffnung 23a und der Vertiefung (Puffer) 24a ist, die in 2 gezeigt sind, und 4B ist eine Querschnittsansicht des Kraftstoffdurchgangsteils entlang der Linie B-B in 4A. 4C ist eine Draufsicht, die die Vertiefung (Puffer) 24a von der Kraftstoffeinspritzöffnung 23a gesehen zeigt.
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Wie vorstehend beschrieben, sind Kombinationen der Wirbeldurchgänge 21a, 21b, der Wirbelkammern 22a, 22b, der Kraftstoffeinspritzöffnungen 23a, 23b und der Vertiefungen (Puffer) 24a, 24b nicht auf die Anzahl zwei begrenzt, sondern es können mehr Kombinationen vorgesehen werden. Natürlich beinhaltet eine Kombination kein Problem. Dementsprechend sind in einigen Fallen die Suffixe a, b, durch die sich die jeweiligen Kombinationen voneinander unterscheiden, weggelassen und der Wirbeldurchgang bzw. die Wirbelkammer bzw. die Kraftstoffeinspritzöffnung bzw. die Vertiefung (Puffer) sind als der Wirbeldurchgang 21, die Wirbelkammer 22, die Kraftstoffeinspritzöffnung 23 und die Vertiefung (Puffer) 24 bezeichnet.
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Der Wirbeldurchgang 21a ist von rechteckigem Querschnitt (Querschnitt senkrecht zur einer Strömungsrichtung) und nach Dimensionen gestaltet, die für eine Pressbearbeitung von Vorteil sind. Insbesondere wird die Bearbeitbarkeit durch Senken der Höhe HS des Wirbeldurchgangs 21a im Vergleich zu dessen Breite W vorteilhaft gemacht.
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Die Gestaltung erfolgt derart, dass, da der rechteckige Abschnitt eine Drossel (minimale Querschnittsfläche) vorsieht, ein in den Wirbeldurchgang 21a fließender Kraftstoff keinen Druckverlust im Kraftstoffdurchgangsteil (einem Kraftstoffdurchgangsteil Stromaufwärts des Kraftstoffdurchgangs 21a) verursacht, das zum Wirbeldurchgang 21a über die Kraftstoffeinspritzkammer 2 und das Kraftstoffeinspritzloch 11 vom Sitzabschnitt 10a der Ventilsitzfläche 10 führt. Insbesondere ist das Kraftstoffeinspritzloch 11 in Dimensionen gestaltet, die keinen Druckverlust aufgrund einer großen Biegung verursachen.
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So genannte Druckenergie eines Kraftstoffs wird veranlasst, wirksam in Wirbelgeschwindigkeitsenergie umgewandelt zu werden.
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Eine Strömung, die im rechteckigen Abschnitt beschleunigt wird, wird zur Kraftstoffeinspritzöffnung 23a auf einer stromabwärtigen Seite geführt, während eine adäquate Wirbelintensität und eine so genannte Wirbelgeschwindigkeitsenergie aufrechterhalten werden.
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Die Vertiefung (Puffer) 24 ist als die Vertiefungen (Puffer) 24a, 24b auf der der Stauscheibe 20 des Düsenkörpers 4 gegenüberliegenden Oberfläche 4a ausgebildet. Da die Vertiefungen 24a, 24b von gleichem Aufbau sind, erfolgt eine Erläuterung zur Vertiefung 24a.
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Eine geöffnete Oberfläche 24aa bzw. eine Bodenfläche 24ab der Vertiefung 24a sind kreisförmig und die geöffnete Oberfläche 24aa und die Bodenfläche 24ab sind parallele Oberflächen, wobei die jeweiligen Oberflächen 24aa, 24ab so ausgebildet sind, dass deren Mitten 24aa0, 24ab0 auf derselben Achse 27 vorhanden sind, die senkrecht zu den jeweiligen Oberflächen ist.
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Die geöffnete Oberfläche 24aa der Vertiefung 24 ist so ausgebildet, dass sie einen kleinen Durchmesser im Verhältnis zum Durchmesser ∅D der Bodenfläche 24ab hat, wobei die Vertiefung 24 einen Querschnitt hat, der parallel zur Achse 27 ist und eine Trapezform hat, wie in 4A gezeigt.
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Im Ausführungsbeispiel ist die Bodenfläche 24ab der Vertiefung 24 so ausgebildet, dass sie im Wesentlichen den gleichen Durchmesser wie denjenigen einer geöffneten Einlassfläche 23aa der Kraftstoffeinspritzöffnung 23a hat, die geöffnete Oberfläche 24aa der Vertiefung 24 ist so ausgebildet, dass sie einen größeren Durchmesser als denjenigen der geöffneten Einlassfläche 23aa der Kraftstoffeinspritzöffnung 23a hat, und die Vertiefung (Puffer) 24a ist so ausgebildet, dass, wenn die geöffnete Einlassfläche 23aa der Kraftstoffeinspritzöffnung 23a auf die untere Endfläche 4a des Düsenkörpers 4 vorsteht, eine Kante der geöffneten Oberfläche 24aa der Vertiefung (Puffer) 24a eine vorspringende Zone der geöffneten Einlassfläche 23aa der Kraftstoffeinspritzöffnung 23a umgibt.
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Auch stimmt im Ausführungsbeispiel die Achse 27, die die Mitte 24aa0 der geöffneten Oberfläche 24aa und die Mitte 24ab0 der Bodenfläche 24ab einschließt, mit einer Achse 28 der Kraftstoffeinspritzöffnung 23a überein. In dem Fall, in dem die Kraftstoffeinspritzöffnung 23a so ausgebildet ist, dass sie zu einer Scheibenfläche der Stauscheibe 20 geneigt ist, anstatt senkrecht zu ihr zu sein, die Achse 28 der Kraftstoffeinspritzöffnung 23a nicht mit der Achse 27 überein, aber es ist bevorzugt, dass die Achse 28 der Kraftstoffeinspritzöffnung 23a und die Achse 27 einander auf der geöffneten Einlassfläche 23aa der Kraftstoffeinspritzöffnung 23a schneiden. Zumindest ist die Vertiefung 24a bevorzugt so ausgebildet, dass die Achse 27 die geöffnete Einlassfläche 23aa der Kraftstoffeinspritzöffnung 23a schneidet.
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Die Wirbelintensität (Wirbelzahl S) eines Kraftstoffs ist durch die Formel (1) angegeben.
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Dabei steht d für den Durchmesser der Kraftstoffeinspritzöffnung, LS für einen Abstand zwischen einer Mittellinie des Wirbeldurchgangs W und einer Mitte der Wirbelkammer DS und n steht für die Anzahl von Wirbeldurchgängen, die im Ausführungsbeispiel eins beträgt.
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Ebenfalls steht ds für einen Wirbeldurchgang, der in einen hydraulischen Durchmesser umgewandelt wird und durch die Formel (2) dargestellt ist, W steht für die Breite eines Wirbeldurchgangs und HS steht für die Höhe eines Wirbeldurchgangs.
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Dabei ist die Größe der Wirbelkammer 22a vorstehend beschrieben, wobei ihr Durchmesser DS so bestimmt ist, dass Reibungsverlusteinflüsse aufgrund von Kraftstoffströmung und Reibungsverlust auf Innenkammerwänden so klein wie möglich gemacht werden. Es heißt, dass ein optimaler Wert der Größe ungefähr das Vier- bis Fünffache des hydraulischen Durchmessers ds beträgt, und der Wert ist im Ausführungsbeispiel angewendet.
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Die Kraftstoffeinspritzöffnung 23a ist von ziemlich großem Durchmesser. Der Durchmesser wirkt effektiv dahingehend, einen im Inneren ausgebildeten Hohlraum 25a (siehe 5) angemessen zu vergrößern. Es kann veranlasst werden, dass der Durchmesser auf die Bildung von eingespritztem Kraftstoff zu einem Dünnfilm ohne Verlust der Wirbelgeschwindigkeitsenergie wirkt.
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Da weiterhin das Verhältnis des Durchmessers der Kraftstoffeinspritzöffnung zur Scheibendicke (der gleiche wie derjenige der Stauscheibe 20 mit Ausnahme der Höhe der Wirbelkammer in diesem Fall) eines Abschnitts, in dem die Kraftstoffeinspritzöffnung 23a ausgebildet ist, klein ist, ist der Verlust der Wirbelgeschwindigkeitsenergie sehr klein. Daher sind die Zerstäubungseigenschaften eines Kraftstoffs ganz ausgezeichnet.
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Da weiterhin das Verhältnis des Durchmessers der Kraftstoffeinspritzöffnung zur Scheibendicke eines Abschnitts, in dem die Kraftstoffeinspritzöffnung 23a ausgebildet ist, klein ist, wird eine Verbesserung der Drückbearbeitbarkeit erzielt. Mit einem solchen Aufbau wird, da die dimensionale Zerstreuung nicht nur durch die Kostenwirkung, sondern auch die Verbesserung der Bearbeitbarkeit begrenzt ist, eine deutliche Verbesserung der robusten Qualität für die Sprühkanfiguration und Einspritzmenge erzielt.
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5 und 6 veranschaulichen eine Visualisierung einer Kraftstoffströmung in der Wirbelkammer zur Darstellung der Art der Strömung hinsichtlich der Größe von Geschwindigkeitsvektoren und deren Richtungen.
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5 zeigt Ergebnisse einer Visualisierung einer Kraftstoffströmung in der Erfindung und 6 zeigt Ergebnisse einer Visualisierung einer Kraftstoffströmung, wenn die Vertiefung (Puffer) 24 fehlt.
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Gemäß den in 6 gezeigten Ergebnissen der Strömung zeigt ein Kraftstoff, der vom Wirbeldurchgang 21a hereinströmt, einen Strömungsmodus, in dem er in der Wirbelkammer 22a beschleunigt wird und eine intensive Drift in die Einspritzöffnung 23a strömt. In der Einspritzöffnung 23a werden viele intensive Strömungen eher auf der rechten Seite der Figur als auf der linken Seite erzeugt. Infolgedessen ist ein innerhalb der Einspritzöffnung 23a gebildeter Hohlraum 26a von unsymmetrischer Form. Eine so genannte Flüssigfilmverteilung eines eingespritzten Kraftstoffs ist an einem Auslass der Einspritzöffnung 23a von unsymmetrischer Konfiguration.
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Andererseits wird gemäß den in 5 gezeigten Strömungsergebnissen in der Erfindung ein Kraftstoff, der vom Wirbeldurchgang 21a hereinfließt, einmal zur Vertiefung (Puffer) 24a gesogen, die sich über der Wirbelkammer 22a befindet, so dass eine intensive Drift wie in der konventionellen Anordnung schwer zu erzeugen ist und eine solche intensive Drift sehr abgebaut wird.
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Da die Vertiefung (Puffer) 24a gegenüber der Kraftstoffeinspritzöffnung 23a vorgesehen ist, macht die Sogwirkung Geschwindigkeitsvektoren der Strömung symmetrisch, wenn sie zur stromabwärtigen Seite (in Richtung des Auslasses) geht. Infolgedessen ist der in der Einspritzöffnung 23a gebildete Hohlraum 25a von symmetrischer Form. Eine so genannte Flüssigfilmverteilung eines eingespritzten Kraftstoffs ist am Auslass der Einspritzöffnung 23a von symmetrischer Konfiguration.
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Ebenfalls führt die Gleichmachung in Umfangsrichtung zur Bildung eines Dünnfilms im Vergleich zur konventionellen Anordnung. Da ein solcher Kraftstoffsprühnebel in der Form eines Dünnfilms aktiv Energie mit Umgebungsluft austauscht, wird die Verteilung beschleunigt, so dass sich ein angemessen zerstäubter Sprühnebel ergibt.
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Obwohl die Kombination des Wirbeldurchgangs 21a, der Wirbelkammer 22a, der Kraftstoffeinspritzöffnung 23a und der Vertiefung (Puffer) 24a beschrieben worden ist, versteht es sich von selbst, dass sie die gleiche wie diejenige des Wirbeldurchgangs 21b, der Wirbelkammer 22b, der Kraftstoffeinspritzöffnung 23b und der Vertiefung (Puffer) 24b ist.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf 7 eingehend beschrieben. 7 ist eine Ansicht, die den Aufbau einer Zwischenplatte 30 veranschaulicht, die am unteren Ende eines Düsenkörpers 4 im Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung positioniert ist.
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Was sich von dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel unterscheidet, besteht darin, dass die Zwischenplatte 30 zwischen den Düsenkörper 4 und eine Stauscheibe 20 gefügt ist und Vertiefungen (Puffer) 24a, 24b auf einer der Stauscheibe 20 gegenüberliegenden Oberfläche 30a der Zwischenplatte 30 vorgesehen sind. Nachdem die Zwischenplatte 30 und die Stauscheibe 20 vorab positioniert, montiert und reguliert sind, können sie an einem Ventilsitz 4 befestigt werden. Da die Teile vorab zusammengebaut und reguliert werden, kann eine teilweise Montage in Bezug auf die Sprühnebelkonfiguration und Eigenschaften der Einspritzmenge gemessen werden, und es ist möglich, die Verteilung zwischen einzelnen Teilen oder dergleichen zu modifizieren, so dass ein Sprühnebeldüsenkörper von hoher robuster Qualität hergestellt werden kann.
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Die Vertiefungen (Puffer) 24a, 4b sind auf der Zwischenplatte 30 vorgesehen und jeweils in den Kraftstoffeinspritzöffnungen 23a, 23b gegenüberliegenden Positionen angeordnet, so dass die gleiche Funktion und Wirkung wie diejenigen des ersten Ausführungsbeispiels erzeugt werden können.
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Die Zwischenplatte 30 hat eine gewünschte Scheibendicke und ist mittig in dieser mit einem Kraftstoffeinführungsloch 32 ausgebildet. Ein Kraftstoffeinführungsloch 11 ist koaxial gerade über dem Kraftstoffeinführungsloch 32 angeordnet, um als Begradigung einer Strömung zu dienen, so dass ein Kraftstoff vom Kraftstoffeinführungsloch 11 keine schnelle Strömung auf der stromabwärtigen Seite erzeugt.
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Wie vorstehend beschrieben, wird mit den Kraftstoffeinspritzventilen gemäß den jeweiligen Ausführungsbeispielen der Erfindung, wenn ein Wirbelkraftstoff aus den mehreren Kraftstoffeinspritzöffnungen eingespritzt wird, eine Symmetrie für die jeweiligen Sprühnebelkraftstoffe zur Bildung eines gleichmäßigen dünnen Films sichergestellt, um dadurch die Zerstäubung zu beschleunigen.
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Daher ist die Vertiefung (Puffer) 24 für die Vergrößerung eines Raums in der Wirbelkammer auf dem Wandflächenabschnitt der Wirbelkammer 22 gegenüber der Kraftstoffeinspritzöffnung 23 vorgesehen.
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Ein Kraftstoff, der in die Wirbelkammer 22 geströmt ist, strömt (Saugvorgang) zur Vertiefung (Puffer) 24, die über der Wirbelkammer vorgesehen ist, um zu einer Strömung zu werden, die einmal aufwärts gesaugt wird. Obwohl eine intensive Drift in der Wirbelkammer 22 in einem Zustand erzeugt wird, in dem die Vertiefung (Puffer) 24 fehlt, wird eine solche intensive Drift durch eine induzierte Strömung aufgrund des Saugvorgangs in die Vertiefung (Puffer) 24 abgebaut und eine angemessene, symmetrische Wirbelströmung wird in der Wirbelkammer 22 und der Kraftstoffeinspritzöffnung 23 gebildet, um aus einem Kraftstoff einen dünner Film zu machen.
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Da ein solcher Kraftstoffsprühnebel in der Form eines dünnen Films aktiv Energie mit der Umgebungsluft austauscht, wird die Verteilung beschleunigt, um einen angemessen zerstäubten Sprühnebel herzustellen.
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Ein Kraftstoffeinspritzventil, das hinsichtlich der Kosten günstig und ausgezeichnet ist, kann bereitgestellt werden, indem die Vertiefung (Puffer) 24 in der Strömungsdurchgangskonfiguration zum leichten Arbeiten einfach gemacht wird, wobei eine Kombination ausgeführt wird, die für eine Verbesserung der Montagequalität passend ist, wobei die Notwendigkeit einer Feineinstellungsbearbeitung und die Erzeugung fehlerhafter Produkte oder dergleichen beseitigt werden.
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Weiterhin sollte von den Fachleuten auf dem Gebiet verstanden werden, dass die vorstehende Beschreibung zwar an Ausführungsbeispielen der Erfindung erfolgt ist, die Erfindung jedoch nicht darauf beschränkt ist und verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Geist der Erfindung und dem Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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