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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, das für einen Verbrennungsmotor eingesetzt wird, und insbesondere ein Kraftstoffeinspritzventil, das mehrere Kraftstoffeinspritzlöcher aufweist und die Zerstäubungsleistung durch Ausstoßen von Verwirbelungskraftstoff aus den Kraftstoffeinspritzlöchern verbessern kann.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Das in
JP-2004-278464-A offenbarte Kraftstoffeinspritzventil ist als konventionelle Technik zum Fördern der Zerstäubung von Kraftstoff, der aus den Kraftstoffeinspritzlöchern ausgestoßen wird, durch die Anwendung einer Verwirbelungsströmung bekannt.
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Das Kraftstoffeinspritzventil beinhaltet ein Ventilsitzelement mit einem Ventilsitz, der mit einem Ventilkörper zusammenarbeitet und eine Öffnung an seinem stromabwärtigen Ende in Richtung der vorderen Endfläche des Ventilsitzelements hat, und beinhaltet eine Einspritzplatte, die mit der vorderen Endfläche des Ventilsitzelements verbunden ist. Es sind Durchgänge in seitlicher Richtung vorgesehen, die mit dem stromabwärtigen Ende des Ventilsitzes und den Verwirbelungskammern in Verbindung stehen, die jeweils ausgebildet werden, indem die entsprechenden stromabwärtigen Enden der Durchgänge in seitlicher Richtung, zwischen dem Ventilsitzelement und der Einspritzplatte, tangential geöffnet werden. In die Einspritzplatte sind Kraftstoffeinspritzlöcher gebohrt, die jeweils dazu ausgelegt sind, den Kraftstoff, der in der Verwirbelungskammer einer Verwirbelung unterzogen wird, auszustoßen. Der Krümmungsradius der Innenumfangsfläche der Verwirbelungskammer ist von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite hin in der Richtung längs der Innenumfangsfläche der Verwirbelungskammer allmählich verringert. Mit anderen Worten wird die Krümmung von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite in der Richtung längs der Innenumfangsfläche der Verwirbelungskammer allmählich erhöht. Darüber hinaus ist die Innenumfangsfläche der Verwirbelungskammer längs einer Involutkurve mit einem Grundkreis in der Verwirbelungskammer ausgebildet.
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In diesem Kraftstoffeinspritzventil ist eine überlappende Oberfläche zwischen dem dickwandigen Bereich einer Durchgangsplatte und der Einspritzplatte so ausgebildet, dass sie zwei Neigungsflächen aufweist, die in V-Form in Bezug auf die Achse des Ventilsitzes geneigt sind. Darüber hinaus sind die Kraftstoffeinspritzlöcher in zwei Sätze geteilt, die jeweils mit einer Neigung in einander entgegengesetzten Richtungen angeordnet sind.
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Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann die Zerstäubung von Kraftstoff von jedem der Kraftstoffeinspritzlöcher effektiv gefördert werden. Darüber hinaus kann die Kraftstoffeinspritzrichtung variiert werden.
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Das in
JP-7-35001-A beschriebene Kraftstoffeinspritzventil ist als konventionelle Technik zum Fördern der Zerstäubung von Kraftstoff durch die Verwendung einer Verwirbelungskraft und zum Verteilen von Kraftstoff in mehrere Löcher, um die Vermischung mit Luft zufriedenstellend zu machen, bekannt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist bekannt, dass sich, wenn Kraftstoff, der einer Verwirbelungskraft unterzogen worden ist, ausgestoßen wird, Kraftstoffsprühnebel in einer hohlen konischen Form bildet. Ein solcher Kraftstoffsprühnebel wird aus einem Flüssigmembranzustand über einen Flüssigligamentaufbruch in Flüssigkeitströpfchen geändert und wird zu einem zerstäubten Kraftstoffsprühnebel.
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Wenn ein Kraftstoffeinspritzventil an einem Motor montiert wird, muss es angesichts der Montageleistung schmal sein. Demensprechend werden, da der Einspritzbereich als Düsenbereich mit kleinen Dimensionen konfiguriert ist, verschiedene Vorrichtungen benötigt, um eine Einspritzleistung unter Berücksichtigung eines Leistungsaspekts, der Herstellung und des Zusammenbaus usw. zu extrahieren.
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In der in
JP-2004-278464-A beschriebenen konventionellen Technik ist die Durchgangsplatte so konfiguriert, dass ein Bereich, der den Durchgang in seitlicher Richtung und die mit diesem in Verbindung stehende Verwirbelungskammer aufweist, als der dickwandige Bereich ausgebildet ist. Darüber hinaus ist der Außenumfangsbereich des dickwandigen Bereichs als dünnwandiger Bereich ausgebildet. Eine dünne plattenartige Einspritzplatte mit Kraftstoffeinspritzlöchern wird auf den dünnwandigen Bereich aufgelegt und umlaufend befestigt. Zur Befestigung wird die auf den Außenumfangsbereich ausgeübte Energie während eines Schweißens (Laserschweißen ist bekannt) wirksam verwendet. Darüber hinaus beinhaltet ein Verfahren zur Erhöhung des Freiheitsgrads von Einspritzeigenschaften das Bilden der überlappenden Oberfläche zwischen dem dickwandigen Bereich und der Einspritzplatte zur V-Form, wodurch es ermöglicht wird, eine Einspritzrichtung zu ändern.
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Gemäß der vorstehend beschriebenen Konfiguration kann zwar der Außenumfangsbereich wie entworfen fest gesichert werden, aber es ist schwierig, die Verformung (Krümmung) der dünner gemachten Einspritzplatte zu verhindern.
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Im Ergebnis tritt ein winziger Abstand über den Durchgängen in seitlicher Richtung und den Verwirbelungskammern auf.
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Insbesondere der Durchgang in seitlicher Richtung ist ein wichtiger Bereich zur Erzeugung von Verwirbelungskraftstoff. Wegen des Auftretens des Abstands tritt eine Kraftstoffleckage auf, was die Verwirbelungskraft reduziert. Wegen Schwankungen der Abstände treten Schwankungen der Verwirbelungsstärke des den Kraftstoffeinspritzlöchern zugeführten Kraftstoffs auf. Ferner besteht die Sorge, dass die Symmetrie einer Kraftstoffströmung am Auslass des Einspritzlochs beeinträchtigt werden kann.
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Im Ergebnis wird die Zerstäubungsleistung beeinträchtigt oder die Form des Sprühnebels variiert. Ferner wird die Robustheit hinsichtlich der Einspritzungsrichtungssteuerung beeinträchtigt.
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Die in
JP-7-35001 beschriebene konventionelle Technik beinhaltet die Konfiguration zur Verteilung von zerstäubtem Kraftstoff; jedoch offenbart sie keine Verfahren zum Bearbeiten und Zusammenbauen eines Verwirbelungsdurchgangs und einer Verwirbelungskammer, die eine hochpräzise Verarbeitung erfordern.
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Die vorliegende Erfindung ist angesichts solcher Situationen gemacht worden und zielt darauf ab, ein Kraftstoffeinspritzventil bereitzustellen, das in der Zerstäubungsleistung und Formsteuerbarkeit überlegen ist, indem es ein Problem bezüglich einer winzigen Verformung löst, welche auftritt, wenn ein plattenartiges Element mit Kraftstoffeinspritzlöchern, die dazu ausgelegt sind, Verwirbelungskraftstoff auszustoßen, zu einem Düsenkörper zusammengebaut wird, und indem es die Interferenz von Kraftstoffsprühnebeln beseitigt, die ein Problem darstellt, wenn Kraftstoffeinspritzlöcher nahe beieinander angeordnet sind.
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Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Kraftstoffeinspritzventil bereitgestellt, das einen Ventilkörper einschließt, der geöffnet und geschlossen werden kann, um Kraftstoff auszustoßen und den Ausstoß von Kraftstoff zu blockieren; einen Düsenkörper mit einer Ventilsitzfläche, die dazu imstande ist, mit dem Ventilkörper in engen Kontakt zu kommen, um den Kraftstoffausstoß zu blockieren; und/oder eine Drosselblende, die stromabwärts der Ventilsitzfläche angeordnet ist und mehrere Kraftstoffeinspritzlöcher aufweist, die dazu ausgelegt sind, Verwirbelungskraftstoff auszustoßen; wobei der Düsenkörper einen Endflächenbereich mit einer nach unten konvex geneigten Fläche hat, die geneigte Fläche stufenweise so ausgebildet ist, dass eine Ebene, die einem Verwirbelungsdurchgang entspricht, etwas niedriger als eine Ebene positioniert ist, die einer Verwirbelungskammer entspricht, und die Drosselblende, die den Verwirbelungsdurchgang und die Verwirbelungskammer aufweist, fest in den Düsenkörper eingefügt wird, indem sie durch einen Konkave-Nut-Außenumfangswandbereich geführt wird, der in einem Außenumfangsbereich des Düsenkörpers vorgesehen ist.
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In diesem Fall kann die auf dem Düsenkörper ausgebildete konvexe untere geneigte Oberfläche einen ersten geneigten Oberflächenbereich aufweisen, der dem Verwirbelungsdurchgang der Drosselblende entspricht, und einen zweiten geneigten Oberflächenbereich, der der Verwirbelungskammer der Drosselblende entspricht, wobei die erste geneigte Oberfläche ein höher gelegener Bereich als der zweite geneigte Oberflächenbereich ist.
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Die auf der Drosselblende ausgebildete konvexe obere geneigte Oberfläche kann einen ersten geneigten Oberflächenbereich aufweisen, der dem Verwirbelungsdurchgang des Düsenkörpers entspricht, und eine zweite geneigte Oberfläche, die der Verwirbelungskammer des Düsenkörpers entspricht, wobei die erste geneigte Oberfläche ein tiefer gelegener Bereich als die zweite geneigte Oberfläche ist.
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Ferner hat die Verwirbelungskammer einen Querschnitt, der mit einer Involutkurve oder einer Spiralkurve ausgebildet ist.
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Gemäß dem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die geneigte Oberfläche der Drosselblende, die dem Verwirbelungsdurchgang entspricht, an der entsprechenden geneigten Oberfläche des Düsenkörpers auf eine enge Kontaktart gesichert. Daher kann verhindert werden, dass der im Verwirbelungsdurchgang fließende Kraftstoff leckt. Somit kann der Kraftstoff der Verwirbelungskammer wirksam zugeführt werden, wodurch ausreichend Verwirbelungskraft auf jedes der Kraftstoffeinspritzlöcher ausgeübt wird.
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Der Düsenkörper und der den Düsenkörper abdeckende Drosselkörper sind konvex ausgebildet; daher können die Kraftstoffnebel, die aus den Kraftstoffeinspritzlöchern ausgestoßen werden, welche senkrecht zur geneigten Oberfläche der Drosselblende maschinell herausgearbeitet sind, ohne gegenseitige Interferenz (Interferenz in einem Flüssigdünnschichtzustand) wirksam zerstäubt und in vorgegebene Richtungen ausgestoßen werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die eine Gesamtkonfiguration eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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2 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die die Umgebung eines Düsenkörpers des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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3 ist eine Querschnittsansicht zur Unterstützung bei der Erläuterung der Form von nur dem Düsenkörper des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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4 ist eine Querschnittsansicht, die eine Drosselblende des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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5 ist eine Draufsicht zur Unterstützung bei der Erläuterung der Beziehung zwischen Verwirbelungskammern, Verwirbelungsdurchgängen und Kraftstoffeinspritzlöchern in dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung (gesehen in Richtung des Pfeils ”A” in 4).
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6 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen eingepressten Bereich zwischen dem Düsenkörper und der Drosselblende gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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7 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Presssitzzustand des Düsenkörpers und der Drosselblende gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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8 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung zur Unterstützung bei der Erläuterung eines Düsenkörpers eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf 1 bis 8 beschrieben.
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Es wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 7 beschrieben.
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(Erste Ausführungsform)
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1 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die eine Gesamtkonfiguration eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
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Es wird auf 1 Bezug genommen. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist so konfiguriert, dass ein Düsenkörper 2 und ein Ventilkörper 6 in einem dünnwandigen Rohr 13 aus Edelstahl untergebracht sind. Darüber hinaus wird der Ventilkörper 6 durch eine elektromagnetische Spule 11 hin- und herbewegt (Öffnungs-/Schließvorgang), die außen auf dem dünnwandigen Rohr 13 angebracht ist. Die Konfiguration wird nachstehend im Detail beschrieben.
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Das Kraftstoffeinspritzventil 1 beinhaltet ein Joch 10, das aus einem Magnetkörper besteht, der die elektromagnetische Spule 11 umgibt; einen Kern 7, der sich in der Mitte der elektromagnetischen Spule 11 befindet und ein Ende hat, das in magnetischem Kontakt mit dem Joch 10 ist; den Ventilkörper 6, der um einen vorgegebenen Betrag anzuheben ist, eine Ventilsitzfläche 3 im Kontakt mit dem Ventilkörper 6; eine Kraftstoffeinspritzkammer 4, die dazu ausgelegt ist, den Durchgang von Kraftstoff zuzulassen, der durch die Lücke zwischen dem Ventilkörper 6 und der Ventilsitzfläche 3 fließt; und eine Drosselblende 20, die mehrere Kraftstoffeinspritzlöcher 23a, 23b, 23c hat (siehe 2, 4 und 5) und stromabwärts der Kraftstoffeinspritzkammer 4 positioniert ist.
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Der Kern 7 hat eine Feder 8 in seinem mittigen Bereich als elastisches Element. Die Feder 8 ist dazu ausgelegt, den Ventilkörper 6 zur Ventilsitzfläche 3 zu drücken. Die Federkraft der Feder 8 wird durch den Drückbetrag einer Federeinstellvorrichtung 9 in Richtung der Ventilsitzfläche 3 eingestellt.
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In dem Zustand der Nicht-Energiezuführung zur Spule 11 befinden sich der Ventilkörper 6 und die Ventilsitzfläche 3 in engem Kontakt miteinander. Da ein Kraftstoffdurchgang geschlossen ist, bleibt der Kraftstoff in diesem Zustand in dem Kraftstoffeinspritzventil 1. Das heißt, es wird kein Kraftstoff aus jedem der auf der Drosselblende vorgesehenen Kraftstoffeinspritzlöcher 23a, 23b, 23c ausgestoßen.
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Wenn andererseits der Spule 11 Energie zugeführt wird, wird der Ventilkörper 6 von der elektromagnetischen Kraft verschoben, bis er mit der unteren Endfläche des Kerns 7 in Kontakt kommt, dem der Ventilkörper 6 zugewandt ist.
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In geöffneten Zustand entsteht ein Abstand zwischen dem Ventilkörper 6 und der Ventilsitzfläche 3; daher ist der Kraftstoffdurchgang geöffnet, so dass Kraftstoff aus den mehreren Kraftstoffeinspritzlöchern 23a, 23b, 23c ausgestoßen wird.
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Im Übrigen ist das Kraftstoffeinspritzventil 1 mit einem Kraftstoffdurchgang 12 mit einem Filter 14 versehen, das an seinem Einlassbereich angeordnet ist. Der Kraftstoffdurchgang 12 beinhaltet einen Durchgangslochbereich, der den mittigen Bereich des Kerns 7 durchdringt und ein Durchgang ist, der dazu ausgelegt ist, den von einer nicht gezeigten Kraftstoffpumpe mit Druck beaufschlagten Kraftstoff durch das Innere des Kraftstoffeinspritzventils 1 zu den Kraftstoffeinspritzlöchern 23a, 23b, 23c zu führen. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist auf seinem Außenbereich mit einer Harzformmasse 15 zur elektrischen Isolierung beschichtet.
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Das Kraftstoffeinspritzventil 1 wird durch die Energiezuführung (Einspritzimpulse) der Spule 11 betätigt, wie vorstehend beschrieben, um die Position des Ventilkörpers 6 zwischen dem geöffneten Zustand und dem geschlossenen Zustand umzuschalten, wodurch die Kraftstoffzufuhrmenge gesteuert wird.
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Zum Steuern der Kraftstoffzufuhrmenge ist der Ventilkörper dazu gestaltet, das Lecken von Kraftstoff insbesondere im geschlossenen Zustand zu verhindern.
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Das Kraftstoffeinspritzventil dieses Typs verwendet eine Kugel (eine Stahlkugel für ein Kugellager als JIS-Normprodukt), die eine hohe Rundheit aufweist und einem Hochglanzpolieren unterzogen wird. Diese Kugel ist zur Verbesserung der Sitzleistung von Nutzen.
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Andererseits ist die Ventilsitzfläche 3 in engem Kontakt mit der Kugel auf einen optimalen Ventilsitzwinkel von 80° bis 100° eingestellt, um eine zufriedenstellende Zerreibbarkeit und Rundheit mit einem hohen Maß an Genauigkeit aufzuweisen. Für die Ventilsitzfläche 3 werden dimensionale Bedingungen ausgewählt, die eine extrem hohe Sitzleistung mit der vorgenannten Kugel aufrechterhalten können.
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Im Übrigen wird die Härte des Düsenkörpers 2 mit der Ventilsitzfläche 3 durch Abschrecken erhöht. Ferner wird unnötiger Magnetismus durch Entmagnetisierung aus dem Düsenkörper 2 entfernt.
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Die Konfiguration des Ventilkörpers 6 ermöglicht eine Einspritzbetragssteuerung ohne Kraftstoffleckage.
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2 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die die Umgebung des Düsenkörpers 2 des Kraftstoffeinspritzventils 1 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Wie in 2 veranschaulicht, hat die Drosselblende 20 eine Oberseite in engem Kontakt mit der Unterseite des Düsenkörpers 2. Die Drosselblende 20 ist an dem Düsenkörper 2 befestigt, indem der Außenumfang eines solchen Kontaktbereichs lasergeschweißt wird.
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Im Übrigen basiert die vertikale Richtung der vorliegenden Beschreibung und den vorliegenden Ansprüchen auf 1. In der axialen Richtung des Kraftstoffeinspritzventils 1 ist die Seite des Kraftstoffdurchgangs 12 als die obere Seite definiert und die Seite des Kraftstoffeinspritzlochs 23a, 23b, 23c ist als die untere Seite definiert.
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Der Düsenkörper 2 ist an seinem unteren Endbereich mit einem Kraftstoffeinleitungsloch 5 mit einem Durchmesser versehen, der kleiner als ein Durchmesser øS eines Sitzbereichs 3a der Ventilsitzfläche 3 ist. Die Ventilsitzfläche 3 ist zu einer konischen Form geformt und weist das Kraftstoffeinleitungsloch 5 am mittigen Bereich seines stromabwärtigen Endes auf. Die Ventilsitzfläche 3 und das Kraftstoffeinleitungsloch 5 sind so ausgebildet, dass die Mittellinie der Ventilsitzfläche 3 und die Mittellinie des Kraftstoffeinleitungslochs 5 mit der Achse des Kraftstoffeinspritzventils zusammenfallen können. Das Kraftstoffeinleitungsloch 5 ist an der unteren Endfläche des Düsenkörpers 2 als eine Öffnung ausgebildet, die mit einem mittigen Loch (einer mittigen Bohrung) 25 der Drosselblende 20 in Verbindungsteht.
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Die Konfiguration von mehreren in der Drosselblende 20 ausgebildeten Kraftstoffdurchgängen ist zuvor unter Bezugnahme auf 5 beschrieben.
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Das mittige Loch 25 ist ein konkav geformter Nutbereich, der im mittigen Bereich der Drosselblende 20 vorgesehen ist. Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b, 21c verlaufen radial vom mittigen Loch 25. Die Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b, 21 haben jeweils stromaufwärtige Enden, die mit der Innenumfangsfläche des mittigen Lochs 25 in Verbindung stehen.
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Die Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b und 21c sind an jeweiligen stromabwärtigen Enden mit Verwirbelungskammern 22a, 22b bzw. 22c zur Verbindung miteinander verbunden. Die Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b und 21c sind jeweilige Kraftstoffdurchgänge, die dazu ausgelegt sind, den Verwirbelungskammern 22a, 22b bzw. 22c Kraftstoff zuzuführen. In diesem Sinne können die Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b, 21c als Verwirbelungskraftstoffzufuhrdurchgänge 21a, 21b, 21c bezeichnet werden.
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Die Wandflächen der Verwirbelungskammern 22a, 22b, 22c sind jeweils so ausgebildet, dass ihre Krümmung von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite allmählich ansteigt (ihr Krümmungsradius allmählich reduziert wird). In diesem Fall kann die Krümmung kontinuierlich erhöht sein. Alternativ kann die Krümmung schrittweise von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite erhöht werden, während sie in einem vorgegebenen Bereich konstant gemacht wird. Repräsentative Beispiele einer Kurvenlinie, deren Krümmung von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite kontinuierlich erhöht wird, beinhalten eine Involutkurve (Form) und eine Spiralkurve (Form). In der vorliegenden Ausführungsform sind die Verwirbelungskammern 22a, 22b, 22c auf der Basis der Spiralkurve ausgebildet; jedoch sind die Kraftstoffeinspritzlöcher 23a, 23b, 23c jeweils in der Mitte der Spirale (der Mitte einer Verwirbelung) geöffnet.
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Im Übrigen ist es, wenn die Involutkurvenlinie für jede der Verwirbelungskammern 22a, 22b, 22c verwendet wird, bevorzugt, dass die Mitte eines Grundkreises der Involutkurvenlinie mit der Mitte des Kraftstoffeinspritzlochs 23a zusammenfällt.
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Das stromabwärtige Ende der Seitenwand von jedem der Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b, 21c und das Anschlussende der Innenumfangswand einer entsprechenden der Verwirbelungskammern 22a, 22b, 22c sind so ausgebildet, dass sie eine Verbindungsfläche (einen R-Bereich) mit vorgegebener Dicke aufweisen. Dieser dicke Bereich darf eine Größe in einem Umfang von ungefähr 0,01 mm bis 0,1 mm haben. Vorzugsweise kann ein Umfang von ungefähr 0,02 mm bis 0,06 mm bevorzugt angenommen werden.
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Wegen der Ausbildung des dicken Bereichs, wie vorstehend angegeben, wird ein Zusammenstoß zwischen dem Kraftstoff, der sich um jede der Verwirbelungskammern 22a, 22b, 22c dreht, und dem Kraftstoff, der in einem entsprechenden der Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b, 21c fließt, abgemildert. Somit wird die glatte bzw. reibungslose Strömung von Kraftstoff längs der Spiralwandfläche von jeder der Verwirbelungskammern 22a, 22b, 22c ausgebildet.
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Die zur Strömungsrichtung senkrechte Querschnittsform von jedem der Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b, 21c ist länglich (rechteckig). Die Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b, 21c sind jeweils so hergestellt, dass sie eine Höhe haben, die kleiner als ihre jeweilige Breite ist, wodurch sie so gestaltet sind, dass sie für ein Pressformen vorteilhafte Dimensionen aufweisen. Da die Größe des länglichen Bereichs beschränkt ist (die minimale Querschnittsfläche), kann der in die Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b, 21c fließende Kraftstoff einen Druckverlust vom Sitzbereich 3a der Ventilsitzfläche 3 über die Kraftstoffeinspritzkammer 4, das Kraftstoffeinspritzloch 5, das mittige Loch 25 der Drosselblende 20 zu einem entsprechenden der Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b, 21c ignorieren.
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Insbesondere sind das Kraftstoffeinspritzloch 5 und das mittige Loch 25 der Drosselblende 20 jeweils dazu entworfen, den Kraftstoffdurchgang mit einer gewünschten Größe zu versehen, um das Auftreten eines durch eine scharfe Kurve verursachten Druckverlusts zu verhindern.
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Dementsprechend wird die Druckenergie an einem Bereich, der jedem der Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b, 21c entspricht, wirksam in Verwirbelungsgeschwindigkeitsenergie umgewandelt.
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Darüber hinaus wird die durch den länglichen Bereich beschleunigte Kraftstoffströmung zu jedem der Kraftstoffeinspritzlöcher 23a, 23b, 23c stromabwärts der entsprechenden Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b, 21c geführt, während eine ausreichende Verwirbelungsstärke, d. h. ausreichende Verwirbelungsgeschwindigkeitsenergie, aufrechterhalten wird.
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Im Übrigen sind die Verwirbelungskammern 22a, 22b, 22c jeweils so dimensioniert, dass sie einen Durchmesser haben, um den Einfluss eines Reibungsverlusts möglichst zu reduzieren, der sich aus einer Kraftstoffströmung und aus einem Reibungsverlust auf ihrer Innenwand ergibt. Die Größe des Durchmessers ist dergestalt, dass ungefähr das Vier- bis Sechsfache des hydraulischen Durchmessers einen optimalen Wert darstellt. Auch übernimmt die vorliegende Ausführungsform dieses Verfahren.
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In der vorliegenden Ausführungsform sind die Kraftstoffdurchgänge, die jeweils aus dem Verwirbelungsdurchgang 21, der Verwirbelungskammer 22 und dem Kraftstoffeinspritzloch 23 kombiniert sind, so eingebaut, dass sie gleichmäßig durch drei geteilt sind. Jedoch können die Kraftstoffdurchgänge so eingebaut sein, dass sie zwischen der weiter erhöhten Zahl gleichmäßig aufgeteilt sind, wodurch der Freiheitsgrad der Variation der Form des Kraftstoffnebels und der Einspritzmenge erhöht wird.
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Ein Verfahren zur Herstellung der Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b, 21c und der Verwirbelungskammern 22a, 22b, 22c sowie ein Verfahren zu ihrem Zusammenbau sind als Nächstes unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben.
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3 ist eine Querschnittsansicht, die die Form des Düsenkörpers 2 veranschaulicht. 4 ist eine Querschnittsansicht der Drosselblende 20.
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Der Düsenkörper 2 ist ausgebildet mit: dem Kraftstoffeinleitungsloch 5, das sich in seinem mittigen Bereich befindet; einer Gegenfläche 2a für die Verwirbelungsdurchgänge und einer Gegenfläche 2b für die Verwirbelungskammern, wobei die Gegenfläche 2a und die Gegenfläche 2b vom Kraftstoffeinleitungsloch 5 zur stromaufwärtigen Seite hin geneigt sind; und einer konkaven innenseitigen Wandfläche 2c, einer Bodenwandfläche 2d und einer außenseitigen Wandfläche 2e, die mit der Gegenfläche 2b für die Verwirbelungskammern durchgehend sind.
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Die Gegenfläche 2a für die Verwirbelungsdurchgänge ist eine Ebene, die den Verwirbelungsdurchgängen 21a, 21b, 21c entspricht, welche ausgebildet werden, wenn die Drosselblende 20 fest in den Düsenkörper 2 eingefügt ist.
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Die Gegenfläche 2a für die Verwirbelungsdurchgänge ist nichtfluchtend mit der Gegenfläche 2b für die Verwirbelungskammern ausgebildet. Insbesondere ist die Seite der Gegenfläche 2b für die Verwirbelungskammern etwas höher als die Gegenfläche 2a für die Verwirbelungsdurchgänge gelegen. Somit ist eine leichte Stufe (ungefähr mehrere zehn Mikrometer) zwischen der Gegenfläche 2a und der Gegenfläche 2b ausgebildet.
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Die Position der Stufe ist durch einen imaginären Kreis 26a angegeben, der in 5 veranschaulicht ist, der aus der Richtung des Pfeils A in 4 vorsteht und zur Erläuterung des Kraftstoffdurchgangs dient. Der imaginäre Kreis 26a ist ein wenig einwärts (auf der axialen Seite) der axialseitigen Wandflächen der Verwirbelungskammern 22a, 22b, 22c positioniert.
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Auf diese Weise können die Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b, 21c bis zu ihren Anschlussenden durch die Gegenfläche 2a für die Verwirbelungsdurchgänge abgedeckt werden. Somit kann eine Kraftstoffleckage von den Verwirbelungsdurchgängen 21a, 21b, 21c reduziert werden.
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Die Drosselblende 20 ist in einer konvexen Form in Richtung der Kehrseite ausgebildet, so dass sie eine unterste externe Fläche in ihrem mittigen Bereich hat. Darüber hinaus hat die Drosselblende 20 eine Druckfläche 26, die im mittigen Bereich an ihrer untersten externen Fläche ausgebildet ist. Die Druckfläche 26 hat einen Durchmesser, der kleiner als derjenige des im mittigen Bereich befindlichen mittigen Lochs 25 ist.
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Die Druckfläche 26 ist ein Druckbereich, der während der Hub- bzw. Takteinstellung mit dem Ventilkörper 6 verwendet wird, nachdem die Drosselblende 20 am Düsenkörper 2 zusammengebaut worden ist.
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Eine Druckfläche 29 ist am Außenumfangsbereich einer geneigten Fläche ausgebildet.
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Die Druckfläche 29 ist ein Druckbereich, welcher verwendet wird, wenn die Drosselblende 20 am Düsenkörper 2 zusammengebaut wird.
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Andererseits ist die Drosselblende 20 an ihrer oberen Innenseite mit den radial verlaufenden Verwirbelungsdurchgängen 21a, 21b, 21c ausgebildet, die mit dem mittigen Loch 25 und den entsprechenden Verwirbelungskammern 22a, 22b, 22c in Verbindung stehen.
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Eine Gegenfläche 20a für die Verwirbelungsdurchgänge kann mit einer Gegenfläche 20b für die Verwirbelungskammern fluchten. Jedoch ist es bevorzugt, dass eine kleine Stufe zwischen der Gegenfläche 20a für die Verwirbelungsdurchgänge und der Gegenfläche 20b für die Verwirbelungskammern ausgebildet ist. In diesem Fall ist es bevorzugt, dass die Gegenfläche 20b für die Verwirbelungskammern so entworfen ist, dass sie leicht in die Kehrseitenrichtung der Gegenfläche 2a für die Verwirbelungsdurchgänge versetzt ist.
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Auf diese Weise kommen die Gegenfläche 20a für die Verwirbelungsdurchgänge und die Gegenfläche 2a für die Verwirbelungsdurchgänge miteinander in Kontakt, was eine Kraftstoffleckage aus den Verwirbelungsdurchgängen 21a, 21b, 21c reduzieren kann.
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Die Drosselblende 20 hat einen äußeren Formbereich, der dazu ausgebildet ist, eine Größe zu haben, in welcher die Drosselblende an eine außenseitige Wandfläche 2e des auf dem Düsenkörper 2 ausgebildeten konkaven Bereichs passt. Die Drosselblende 20 ist durch ihren äußeren Formbereich, der von der außenseitigen Wandfläche 2e geführt ist, fest in den Düsenkörper 2 eingefügt. Wenn die Drosselblende 20 fest an den Düsenkörper 2 pressgepasst wird, wird ein flacher Oberflächenbereich auf ihrer Außenumfangsseite als Druckfläche benutzt.
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Wenn die Drosselblende 20 fest an den Düsenkörper 2 pressgepasst wird, kommt die Gegenfläche 20a für die Verwirbelungsdurchgänge der Drosselblende 20 in engen Kontakt mit der Gegenfläche 2a für die Verwirbelungsdurchgänge des Düsenkörpers 2. Die Gegenflächen sind dazu ausgebildet, den Haftgrad zu erhöhen, so dass sie praktisch keine Lücke dazwischen aufweisen.
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Andererseits sind die Gegenfläche 20b für die Verwirbelungskammern der Drosselblende 20 und die Gegenfläche 2b für die Verwirbelungskammern des Düsenkörpers 2 so ausgebildet, dass sie eine kleine Lücke zwischen sich aufweisen.
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Mit der vorstehend beschriebenen Konfiguration wird aller Kraftstoff, der durch die Verwirbelungsdurchgänge 21a, 21b, 21c strömt, in Richtung der entsprechenden Verwirbelungskammern 22a, 22b, 22c ohne Leckage zumindest von den Verwirbelungsdurchgängen 21a, 21b, 21c zugeführt. Somit strömt der Kraftstoff in jede der Verwirbelungskammern 22a, 22b, 22c unter Beibehaltung seines Drucks, wodurch die Verwirbelungskraft erhöht wird.
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Ein schmaler Abstand δ3 (siehe 6) ist unter der Gegenfläche 2b für die Verwirbelungskammern 22a, 22b, 22c begrenzt. Jedoch fließt Kraftstoff nicht verwirbelt in diesem Bereich, sondern verbleibt im oberen Abstand. Somit wird die Strömung des Kraftstoffs in den Verwirbelungskammern 22a, 22b, 22c nicht blockiert.
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6 ist eine teilweise vergrößerte Querschnittsansicht, die einen eingepassten Zustand zwischen dem Düsenkörper 2 und der Drosselblende 20 veranschaulicht.
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Eine innenumfangsseitige Wandfläche 20c der Drosselblende 20 ist so ausgebildet, dass sie einen Durchmesser hat, der größer als derjenige einer konkaven inneren Wandfläche 2c des Düsenkörpers 2 ist. Deswegen ist ein Abstand δ1 zwischen der Wandfläche 20c und der inneren Wandfläche 2c begrenzt, wenn die Drosselblende 20 fest in den Düsenkörper 2 eingefügt ist.
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Ein kleiner Abstand δ2 ist auch zwischen einer Außenumfangs-Endfläche 20d auf einem oberen Bereich der Drosselblende 20 und einer konkaven Bodenfläche 2d des Düsenkörpers 2 begrenzt.
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Diese Abstände δ1, δ2 haben die Beziehung δ2 > δ1. Dies bedeutet, dass die Abstände dazu entworfen sind, eine nicht notwendige Verformung aufzunehmen, welche auftritt, wenn die Drosselblende 20 fest in den Düsenkörper 2 pressgepasst wird.
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Es erfolgt eine Beschreibung unter Bezugnahme auf 7. Wenn die Drosselblende 20 in den Düsenkörper 2 pressgepasst wird, kommt die Gegenfläche 20a für die Verwirbelungsdurchgänge zuerst mit der Gegenfläche 2a für die Verwirbelungsdurchgänge in Kontakt. Wenn die Drosselblende 20 weiter gedrückt wird, kann, da der Abstand δ2 größer als der Abstand δ1 ist, die Druckfläche 29 gegen den Düsenkörper 2 gedrückt werden, während die Haftung zwischen der Gegenfläche 20a für die Verwirbelungsdurchgänge und der Gegenfläche 2a für die Verwirbelungsdurchgänge ohne den Kontakt der konvexen Oberfläche 20d mit der unteren Wandfläche 2d erhöht wird.
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In diesem Fall wird zwar die Wandfläche 20c leicht verformt, aber der Abstand δ1 kann den Verformungsumfang aufnehmen.
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Im Übrigen ist die Stufe zwischen der Gegenfläche 2a für die Verwirbelungsdurchgänge des Düsenkörpers 2 und der Gegenfläche 2b für die Verwirbelungskammern ausgebildet. Jedoch ist es kein Problem, dass die Gegenfläche 2a für die Verwirbelungsdurchgänge des Düsenkörpers 2 und die Gegenfläche 2b für die Verwirbelungskammern über eine winzige Ecke R oder dergleichen fortlaufend miteinander verbunden sein können.
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(Zweite Ausführungsform)
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Es wird nachstehend ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. 8 ist eine Querschnittsansicht in Längsrichtung, die die Umgebung eines Düsenkörpers veranschaulicht.
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Das Kraftstoffeinspritzventil der zweiten Ausführungsform unterscheidet sich von demjenigen der ersten Ausführungsform darin, dass mehrere Kraftstoffeinleitungslöcher an einem unteren Endbereich des Kraftstoffeinspritzventils vorgesehen sind. Somit ist ein Kraftstoffströmungsweg von einer Kraftstoffeinspritzkammer an mehreren Stellen vorgesehen.
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Wie in 8 gezeigt, stehen Kraftstoffeinleitungslöcher 35a an ihren stromaufwärtigen Enden mit einer Kraftstoffeinspritzkammer 4 in Verbindung. Darüber hinaus stehen die Kraftstoffeinleitungslöcher 35a mit jeweiligen in einer Drosselblende 30 ausgebildeten Verwirbelungsdurchgängen 31a in Verbindung.
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Die vorstehend beschriebene Konfiguration kann die scharfe Kurve des Kraftstoffdurchgangs verhindern; daher ist ein Strömungsverlust extrem klein und Kraftstoff fließt von den Kraftstoffeinleitungslöchern 35a über die Verwirbelungsdurchgänge 31a und erreicht entsprechende Verwirbelungskammern, die stromabwärts derselben vorgesehen sind. Daher wird, da die Verwirbelungskraft wirksam auf den Kraftstoff angewendet wird, eine gleichförmige Kraftstoffdünnschicht am Auslass des Kraftstoffeinspritzlochs ausgestoßen. Im Ergebnis sind die Zerstäubungseigenschaften von Kraftstoff extrem überlegen und dieselben Funktionen und Wirkungen wie diejenigen der ersten Ausführungsform können erzeugt werden.
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Die vorstehend beschriebene Ausführungsform hat gleichzeitig auch die folgenden Funktionen und Wirkungen.
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Das Volumen des Kraftstoffdurchgangs, das durch die Kraftstoffeinspritzkammer 4 und die Kraftstoffeinleitungslöcher 35a bestimmt wird, kann ausreichend reduziert werden. Daher wird eine gesonderte Strecke für die Strömung von der Kraftstoffeinspritzkammer 4 und den Kraftstoffeinleitungslöchern 35a zu Verwirbelungskammern beseitigt. Somit tritt keine Turbulenz auf, wie etwa Verwirbelungen oder dergleichen, wodurch die Robustheit einer Einspritzmenge und die Formsteuerung von Kraftstoffsprühnebel bemerkenswert verbessert werden.
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Wie vorstehend beschrieben, ist das Kraftstoffeinspritzventil gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dergestalt, dass die geneigte Oberfläche für die Verwirbelungsdurchgänge, die dazu ausgelegt ist, Verwirbelungskraftstoff in der Drosselblende zu bilden, und die geneigte Oberfläche des Düsenkörpers, die der ersteren geneigten Oberfläche entspricht, zur Befestigung in engen Kontakt miteinander gebracht werden. Dies verhindert, dass der Kraftstoff, der durch die Verwirbelungsdurchgänge fließt, aus diesen nach außen leckt. Den Verwirbelungskammern wird Kraftstoff effektiv zugeführt. Somit kann die gleichförmige und ausreichende Verwirbelungskraft für jedes der Kraftstoffeinspritzlöcher auf den Kraftstoff ausgeübt werden.
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Der Düsenkörper und die den Düsenkörper abdeckende Drosselblende sind konvex ausgebildet. Dementsprechend stören Kraftstoffsprühnebel, die aus den Kraftstoffeinspritzlöchern ausgestoßen werden, die senkrecht zu den entsprechenden geneigten Oberflächen maschinell herausgearbeitet sind, einander nicht. Die Störung in einem Flüssigmembranzustand, die ein Problem darstellt, wenn die Kraftstoffeinspritzlöcher nahe beieinander angeordnet sind, kann vermieden werden. Somit kann das Kraftstoffeinspritzventil bereitgestellt werden, das hinsichtlich Zerstäubungsleistung und Formsteuerbarkeit überlegen ist.
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Merkmale, Bestandteile und spezifische Einzelheiten der Aufbauten der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen können ausgetauscht oder kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die für den jeweiligen Anwendungszweck optimiert sind. Sofern jene Modifikationen für einen Fachmann auf dem Gebiet offensichtlich sind, sollen sie implizit durch die obige Beschreibung offenbart sein, ohne jede mögliche Kombination explizit anzugeben.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2004-278464 A [0002, 0009]
- JP 7-35001 A [0006]
- JP 7-35001 [0014]
