-
Technisches Gebiet
-
Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Kraftstoffeinspritzdüse, welche einen Kraftstoff einspritzt.
-
Hintergrund
-
Gewöhnlich enthält ein Kraftstoffinjektor, welcher einen Kraftstoff zu einer Verbrennungskraftmaschine führt und einspritzt, eine Düse, die den Kraftstoff einspritzt, und ein Stellglied, welches ansteuert, um die Düse zu öffnen oder zu schließen. Die in dem Kraftstoffinjektor verwendete Düse (Kraftstoffeinspritzdüse) enthält einen Düsenkörper, welcher eine zylindrische Form bzw. Gestalt aufweist, und eine Nadel, welche in dem Düsenkörper aufgenommen ist und relativ zu einer inneren Peripherie bzw. einem inneren Umfang des Düsenkörpers verschiebbar ist. In der Düse enthält die innere Peripherie des Düsenkörpers eine Sitzfläche und eine Einspritzöffnung ist bei einer Spitzen-Endseite der Sitzfläche in einer Axialrichtung des Düsenkörpers angeordnet. Die Nadel enthält einen Sitzabschnitt, welcher von der Sitzfläche entfernt oder auf diese gesetzt bzw. auf dieser positioniert wird, um eine Kraftstoffeinspritzung unter Verwendung der Einspritzöffnung zu starten oder zu beenden.
-
Jedoch ist bei einem Kraftstoffinjektor, bei welchem ein Kraftstoff mit hohem Druck direkt in einen Zylinder einer Dieselmaschine eingespritzt wird, eine Anforderung einer Emissionsreduktion hoch. Daher wird als ein Aspekt der Emissionsreduktion in Erwägung gezogen, dass eine Penetration einer Einspritzung bzw. eines Spritzstrahls bzw. -nebels des Kraftstoffes aufrechterhalten wird, um eine Rußerzeugung zu reduzieren, selbst wenn ein Hubbetrag der Nadel klein ist und eine Einspritzmenge sehr klein ist.
-
Gemäß der
JP-H08-144895 A kann eine Einspritzung geeignet erzeugt werden und ein verbrennungsfreies Gas kann reduziert werden, da ein Mitteldurchmesser einer Nadel größer als ein Innendurchmesser eines Sackabschnittes ist. Wenn jedoch ein Hubbetrag klein ist, bevor ein Drosselabschnitt einer Strömung eines Kraftstoffes zu einer Einspritzöffnung in einer Düse wird, ist ein Strömungsdurchlassbereich in Richtung stromabwärts von einer Position, bei welcher ein Durchmesser der Nadel dem Mitteldurchmesser entspricht, scharf bzw. stark vergrößert. Daher wird, wenn der Hubbetrag klein ist, in der Sackkammer eine Kavitation erzeugt, so dass ein Strömungskoeffizient verschlechtert ist, und die Penetration der Einspritzung ist verringert, so dass Ruß auf einfache Art und Weise erzeugt wird.
-
Kurzfassung
-
Die vorliegende Offenbarung ist angesichts der vorstehenden Inhalte entstanden und es ist Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, eine Kraftstoffeinspritzdüse vorzusehen, bei welcher eine Verschlechterung eines Strömungskoeffizienten beschränkt ist, um eine Penetration einer Einspritzung bzw. eines Spritzstrahls bzw. -nebels aufrechtzuerhalten, selbst wenn ein Hubbetrag klein ist, so dass eine Einspritzmenge sehr klein ist.
-
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung enthält die Kraftstoffeinspritzdüse einen Düsenkörper mit einer zylindrischen Form bzw. Gestalt, und eine Nadel, welche in dem Düsenkörper aufgenommen ist und relativ zu einer inneren Peripherie des Düsenkörpers in einer Axialrichtung des Düsenkörpers verschiebbar ist. Die innere Peripherie des Düsenkörpers enthält eine Sitzfläche und die Nadel enthält einen Sitzabschnitt. Der Sitzabschnitt wird von der Sitzfläche entfernt oder auf diese gesetzt bzw. auf dieser positioniert, um eine Kraftstoffeinspritzung unter Verwendung einer Einspritzöffnung, welche in der Axialrichtung bei einer Spitzen-Endseite der Sitzfläche angeordnet ist, zu starten oder zu beenden.
-
Die Sitzfläche weist eine konische Form bzw. Gestalt auf. Ein Durchmesser der Sitzfläche ist in Richtung zu der Spitzen-Endseite der Sitzfläche in der Axialrichtung reduziert. Bei einer Position benachbart zu der Spitzen-Endseite der Sitzfläche ist eine Sackkammer angeordnet und enthält einen Einlass der Einspritzöffnung. Die Seitenfläche besitzt eine stärkere Neigung als die Sitzfläche und ist koaxial zu der Sitzfläche. Die Bodenfläche entspricht einer gekrümmten Gestalt und diese umfasst bzw. umgibt die Sackkammer bei einer Spitzen-Endseite der Seitenfläche in der Axialrichtung. Die Seitenfläche und die Bodenfläche sind glatt miteinander verbunden.
-
In einem Querschnitt mit einer Achse des Düsenkörpers sind die Seitenfläche und die Sitzfläche beide glatt mit einem Bogen eines Kreises verbunden, welcher sowohl die Seitenfläche als auch die Sitzfläche einbeschreibt. Ein Teil der Nadel, welcher sich benachbart zu einer Spitzen-Endseite des Sitzabschnitts befindet, ist ein Kegel mit einem Durchmesser, welcher in der Axialrichtung in Richtung zu einer Spitzen-Endseite des Kegels reduziert ist.
-
Daher existiert bei der Sitzfläche oder der Seitenfläche keine Ecke bzw. Kante und die Sitzfläche und die Seitenfläche bilden eine gekrümmte Fläche. Dadurch wird die Erzeugung einer Separation der Einspritzströmung des Kraftstoffes von dem zwischen der Sitzfläche und dem Sitzabschnitt eingefügten Spalt zu dem Auslass reduziert. Ferner existiert kein Abschnitt, bei welchem ein Strömungsdurchlassbereich des Kraftstoffes von dem Spalt zu dem Einlass stark vergrößert ist. Da eine in der Sackkammer erzeugte Kavitation reduziert werden kann, selbst wenn eine Einspritzmenge sehr klein ist, so dass die Einspritzöffnung die Einspritzströmung nicht drosselt, das heißt, selbst wenn der Hubbetrag einem sehr kleinen Wert entspricht, ist ein Strömungskoeffizient der Einspritzströmung verbessert und eine Penetration einer Einspritzung bzw. eines Spritzstrahls bzw. -nebels des Kraftstoffes kann aufrechterhalten werden.
-
Kurze Beschreibung der Abbildungen
-
Die vorstehenden und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung werden aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung, welche mit Bezug auf die beigefügten Abbildungen ausgeführt ist, besser verständlich. In den Abbildungen zeigen:
-
1 eine Abbildung, welche eine Kontur einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt;
-
2 eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs II von 1;
-
3 eine vergrößerte Ansicht eines Bereichs III von 2;
-
4A eine Abbildung, welche einen relativen Abstand gemäß der ersten Ausführungsform in einem Fall zeigt, bei welchem sich ein Hubbetrag in einem Bereich eines Sitz-Drosselzustandes befindet;
-
4B eine Abbildung, welche eine Beziehung zwischen einem Strömungsdurchlassbereich und dem relativen Abstand gemäß der ersten Ausführungsform in einem Fall zeigt, bei welchem sich der Hubbetrag in dem Bereich des Sitz-Drosselzustandes befindet;
-
5 eine Abbildung, welche einen Teil einer ersten herkömmlichen Düse zeigt;
-
6 eine Abbildung, welche einen Teil einer zweiten herkömmlichen Düse zeigt;
-
7 ein Diagramm, welches Beziehungen zwischen dem relativen Abstand und dem Strömungsdurchlassbereich in der Kraftstoffeinspritzdüse, einer ersten herkömmlichen Düse bzw. einer zweiten herkömmlichen Düse gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
-
8 ein Diagramm, welches eine maximale Strömungsdurchlass-Vergrößerungsrate der Kraftstoffeinspritzdüse, eine maximale Strömungsdurchlass-Vergrößerungsrate der ersten herkömmlichen Düse und eine maximale Strömungsdurchlass-Vergrößerungsrate der zweiten herkömmlichen Düse zeigt, wenn sich der Hubbetrag in dem Bereich des Sitz-Drosselzustandes befindet, gemäß der ersten Ausführungsform;
-
9 ein Diagramm, welches Beziehungen zwischen dem Strömungsdurchlassbereich des Minimal-Drosselabschnitts und dem Hubbetrag L in der Kraftstoffeinspritzdüse, der ersten herkömmlichen Düse bzw. der zweiten herkömmlichen Düse gemäß der ersten Ausführungsform zeigt;
-
10 eine Abbildung, welche einen Teil der Kraftstoffeinspritzdüse gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung zeigt; und
-
11 ein Diagramm, welches Beziehungen zwischen dem axialen Abstand und dem Strömungsdurchlassbereich in der Kraftstoffeinspritzdüse und der ersten herkömmlichen Düse gemäß der zweiten Ausführungsform zeigt, wenn sich der Hubbetrag in dem Bereich des Sitz-Drosselzustandes befindet.
-
Detaillierte Beschreibung
-
Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung sind nachfolgend mit Bezug auf Abbildungen beschrieben. Bei den Ausführungsformen kann ein Teil, welcher einem bei einer vorangehenden Ausführungsform beschriebenen Gegenstand entspricht, mit dem gleichen Bezugszeichen bezeichnet sein und auf eine sich wiederholende Erläuterung für den Teil kann verzichtet werden. Wenn lediglich ein Teil einer Konfiguration in einer Ausführungsform beschrieben ist, kann eine weitere darauffolgende Ausführungsform auf die weiteren Teile der Konfiguration angewendet werden. Die Teile können kombiniert werden, selbst wenn nicht explizit beschrieben ist, dass die Teile kombiniert werden können. Die Ausführungsformen können teilweise kombiniert werden, selbst wenn nicht explizit beschrieben ist, dass die Ausführungsformen kombiniert werden können, unter der Voraussetzung, dass in der Kombination kein Nachteil liegt.
-
[Erste Ausführungsform]
-
Gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung öffnet sich eine Kraftstoffeinspritzdüse, um einen Kraftstoff einzuspritzen. Nachfolgend ist die Kraftstoffeinspritzdüse als eine Düse 1 bezeichnet. Die Düse 1 und ein Stellglied (nicht gezeigt), welches die Düse 1 antreibt, um sich zu öffnen oder zu schließen, entsprechen einem Kraftstoffinjektor. Der Kraftstoffinjektor ist beispielsweise an einer Verbrennungskraftmaschine (nicht gezeigt) montiert, um einen Hochdruck-Kraftstoff direkt in einen Zylinder der Verbrennungskraftmaschine einzuspritzen. Der Hochdruck-Kraftstoff besitzt einen Druck, welcher 100 MPa übersteigt.
-
Das Stellglied steuert einen auf einen Ventilkörper der Düse 1 aufgebrachten Gegendruck, um den Ventilkörper anzutreiben. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist der Ventilkörper eine Nadel 2. Das Stellglied steuert den Gegendruck durch Öffnen oder Schließen einer Gegendruckkammer (nicht gezeigt) unter Verwendung einer Magnetkraft, welche durch eine Erregung einer Spule (nicht gezeigt) erzeugt wird.
-
Der Kraftstoffinjektor, eine Zuführ- bzw. Förderpumpe (nicht gezeigt), welche den Kraftstoff unter Druck setzt und abführt, und ein Speicher (nicht gezeigt), welcher den von der Förderpumpe abgegebenen Kraftstoff speichert, entsprechen einer Kraftstoff-Zuführvorrichtung. In der Kraftstoff-Zuführvorrichtung wird der Kraftstoff von dem Speicher zu Zylindern verteilt.
-
Wie in 1 gezeigt ist, enthält die Düse 1 einen Düsenkörper 3 mit einer zylindrischen Gestalt und die in dem Düsenkörper 3 aufgenommene Nadel 2. Die Nadel 2 ist in einer Axialrichtung des Düsenkörpers 3 relativ zu einer inneren Peripherie des Düsenkörpers 3 verschiebbar. Die Düse 1 startet oder stoppt eine Kraftstoffeinspritzung durch Verschieben der Nadel 2 relativ zu der inneren Peripherie des Düsenkörpers 3 in der Axialrichtung des Düsenkörpers 3.
-
Die Nadel 2 enthält einen verschiebbaren Schaftabschnitt 2a, welcher durch den Düsenkörper 3 in der Axialrichtung des Düsenkörpers 3 verschiebbar getragen bzw. gelagert ist, einen Endabschnitt 2b, welcher einer konischen Gestalt entspricht und im Wesentlichen als der Ventilkörper arbeitet, und einen Säulenabschnitt 2c, welcher zwischen dem verschiebbaren Schaftabschnitt 2a und dem Endabschnitt 2b angeordnet ist.
-
Die innere Peripherie des Düsenkörpers 3 entspricht einer gestreckten rohrförmigen Gestalt und besitzt einen geschlossenen Endabschnitt. Die innere Peripherie des Düsenkörpers 3 besitzt ferner einen Teil, welcher in einer radialen Richtung des Düsenkörpers 3 vergrößert ist. In diesem Fall ist der Teil, welcher den einzuspritzenden Kraftstoff vorübergehend speichert, als ein Kraftstoffspeicher 4 bezeichnet.
-
Eine Gleitöffnung 5, welche den verschiebbaren Schaftabschnitt 2a verschiebbar trägt bzw. lagert, ist durch einen Bereich der inneren Peripherie des Düsenkörpers 3 ausgebildet, welcher sich in der Axialrichtung benachbart zu einer Basis-Endseite des Kraftstoffspeichers 4 befindet. Ein erster Kraftstoffdurchlass 6, welcher einer rohrförmigen Kreisring-Gestalt entspricht und den Endabschnitt 2b und den Säulenabschnitt 2c aufnimmt, ist durch einen Bereich der inneren Peripherie des Düsenkörpers 3 ausgebildet, welcher sich in der Axialrichtung benachbart zu einer Spitzen-Endseite des Kraftstoffspeichers 4 befindet. Der Düsenkörper 3 enthält ferner einen zweiten Kraftstoffdurchlass 7, welcher mit dem Kraftstoffspeicher verbunden ist, um den von dem Speicher empfangenen Kraftstoff in den Kraftstoffspeicher 4 einzuführen.
-
Bezug nehmend auf die 2 und 4 ist die Düse 1 beschrieben.
-
Die Düse 1 startet oder stoppt die Kraftstoffeinspritzung dadurch, dass ein Sitzabschnitt 10 der Nadel 2 von einer Sitzfläche 9 bei der inneren Peripherie des Düsenkörpers 3 entfernt oder auf diese gesetzt bzw. auf dieser positioniert wird. Die Kraftstoffeinspritzung wird durch eine Einspritzöffnung 11 ausgeführt, welche in der Axialrichtung bei einer Position einer Spitzen-Endseite der Sitzfläche 9 angeordnet ist. Da das Stellglied die Nadel antreibt, wird der Sitzabschnitt 10 von der Sitzfläche 9 entfernt oder auf diese gesetzt.
-
Die Sitzfläche 9 entspricht einer konischen Gestalt und ein Durchmesser der Sitzfläche 9 ist in der Axialrichtung in Richtung zu der Spitzen-Endseite der Sitzfläche 9 reduziert. Eine Sackkammer 12 ist bei einer Position benachbart zu der Spitzen-Endseite der Sitzfläche 9 angeordnet und enthält einen Einlass 11a der Einspritzöffnung 11. Der Einlass 11a ist als ein Einspritzöffnungs-Einlass 11a bezeichnet. Eine innere Wandfläche, welche die Sackkammer 12 bildet, enthält eine Seitenfläche 15 und eine Bodenfläche 16. In diesem Fall ist die innere Wandfläche als eine Sackfläche 14 bezeichnet. Die Seitenfläche 15 entspricht einer Fläche mit einer stärkeren Neigung als die Sitzfläche 9 und ist koaxial zu der Sitzfläche 9. Die Bodenfläche 16 entspricht einer gekrümmten Gestalt, welche die Sackkammer 12 bei einer Spitzen-Endseite der Seitenfläche 15 in der Axialrichtung umgibt. Ferner sind die Seitenfläche 15 und die Bodenfläche 16 glatt miteinander verbunden. Der Einspritzöffnungs-Einlass 11a ist derart vorgesehen, dass dieser die Seitenfläche 15 und die Bodenfläche 16 überbrückt. Die Seitenfläche 15 entspricht einer zylindrischen Fläche und die Bodenfläche 16 entspricht einer halbkugelförmigen Fläche, welche in der Axialrichtung in Richtung zu der Spitzen-Endseite vorsteht.
-
Die Sitzfläche 9 und die Seitenfläche 15 sind in einem Querschnitt x mit einer Achse 3α des Düsenkörpers 3 beide glatt mit einem Bogen eines Kreises verbunden, welcher sowohl die Sitzfläche 9 als auch die Seitenfläche 15 einbeschreibt. Die innere Peripherie des Düsenkörpers 3 enthält einen Sackabschnitt 17, welcher dem Bogen in dem Querschnitt x entspricht. Ein erster Abstand L1 zwischen einer Sitzposition 18, bei welcher der Sitzabschnitt 10 auf die Sitzfläche 9 gesetzt ist, und einem stromaufwärtigen Ende 17a des Sackabschnitts 17 ist geschaffen, um einer Festigkeitsanforderung zu genügen. Ein zweiter Abstand L2 zwischen einem stromabwärtigen Ende 17b des Sackabschnitts 17 und dem Einspritzöffnungs-Einlass 11a ist mit Blick auf das Reduzieren einer in der Einspritzöffnung 11 erzeugten Kavitation auf einen Wert eingestellt, welcher größer oder gleich 0,2 mm ist.
-
Der Sitzabschnitt 10 ist bei dem Endabschnitt 2b der Nadel 2 angeordnet. Eine äußere Umfangsfläche des Endabschnitts 2b enthält eine erste konischen Fläche 20a und eine zweite konische Fläche 20b, welche koaxial zueinander sind. Die erste konische Fläche 20a ist bei einer Position einer Spitzen-Endseite der zweiten konischen Fläche 20b angeordnet und mit der zweiten konischen Fläche 20b verbunden. Ein Winkel zwischen einer Neigungskante der ersten konischen Fläche 20a und einer Achse 2α der Nadel 2 ist größer als ein Winkel zwischen einer Neigungskante der zweiten konischen Fläche 20b und der Achse 2α der Nadel 2. Eine Schnittlinie 21a der ersten konischen Fläche 20a und der zweiten konischen Fläche 20b entspricht einem Kreis, welcher sich rechtwinklig zu der Achse 2α befindet und als der Sitzabschnitt 10 dient.
-
Ein Teil der Nadel 2, welcher sich benachbart zu einer Spitzen-Endseite des Sitzabschnittes 10 befindet, entspricht einem Kegel mit einem Durchmesser, der in Richtung einer Spitzen-Endseite des Kegels in der Axialrichtung reduziert ist.
-
Wenn der Sitzabschnitt 10 auf die Sitzfläche 9 gesetzt wird, steht ein Ende der Nadel 2 hin zu einer Position in der Sackkammer 12 vor, bei welcher das Ende der Nadel 2 dem Einspritzöffnungs-Einlass 11a in der radialen Richtung gegenüberliegt. In diesem Fall entspricht das Ende der Nadel 2 einer Spitze der ersten konischen Fläche 20a.
-
Wie in 4A gezeigt ist, wird eine Einspritzströmung des Kraftstoffes von einem ersten Spalt 23, welcher zwischen der Sitzfläche 9 und dem Sitzabschnitt 10 eingefügt ist, hin zu einem Auslass 11b der Einspritzöffnung 11 erzeugt, wenn der Sitzabschnitt 10 von der Sitzfläche 9 entfernt wird, und der Kraftstoff wird über die Einspritzöffnung 11 eingespritzt. Der Auslass 11b der Einspritzöffnung 11 ist als ein Einspritzöffnungs-Auslass 11b bezeichnet. Ein Minimal-Drosselabschnitt der Einspritzströmung mit einem minimalen Strömungsdurchlassbereich variiert gemäß einem axialen Abstand zwischen dem Sitzabschnitt 10 und der Sitzposition 18 in der Axialrichtung in Richtung der Spitzen-Endseite des Sitzabschnittes 10. In diesem Fall entspricht der axiale Abstand einem Hubbetrag L der Nadel 2.
-
Wenn der Hubbetrag L sehr klein ist, nachdem der Sitzabschnitt 10 von der Sitzfläche 9 entfernt wird, wird der erste Spalt 23 zu dem Minimal-Drosselabschnitt. In diesem Fall ist ein Zustand, bei welchem die Einspritzströmung durch den ersten Spalt 23 gedrosselt wird, als ein Sitz-Drosselzustand bezeichnet. Wenn der Hubbetrag L größer wird, wird ein zweiter Spalt 24, welcher zwischen der Sitzfläche 9 und der ersten konischen Fläche 20a eingefügt ist, zu dem Minimal-Drosselabschnitt. In diesem Fall ist ein Zustand, bei welchem die Einspritzströmung durch den zweiten Spalt 24 gedrosselt wird, als ein Scheitel- bzw. Spitzen-Drosselzustand bezeichnet. Wenn der Hubbetrag L eine in 9 gezeigte Referenz Lc erreicht, wird die Einspritzöffnung 11 zu dem Minimal-Drosselabschnitt. In diesem Fall ist ein Zustand, bei welchem die Einspritzströmung durch die Einspritzöffnung 11 gedrosselt wird, als ein Einspritzöffnungs-Drosselzustand bezeichnet.
-
Zusätzlich entspricht der Hubbetrag L einer Dimension des ersten Spalts 23.
-
Gemäß der Düse 1 der ersten Ausführungsform sind in dem Querschnitt x mit der Achse 3α des Düsenkörpers 3 die Sitzfläche 9 und die Seitenfläche 15 beide glatt mit dem Bogen des Kreises verbunden, welcher sowohl die Sitzfläche 9 als auch die Seitenfläche 15 einbeschreibt. Ferner entspricht ein Teil der Nadel 2, welcher sich benachbart zu der Spitzen-Endseite des Sitzabschnittes 10 befindet, einem Kegel mit einem Durchmesser, welcher in Richtung zu der Spitzen-Endseite des Kegels in der Axialrichtung reduziert ist.
-
Daher existiert bei der Sitzfläche 9 oder der Seitenfläche 15 keine Ecke bzw. Kante und die Sitzfläche 9 und die Seitenfläche 15 bilden eine gekrümmte Fläche. Dadurch wird die Erzeugung einer Separation der Einspritzströmung des Kraftstoffes von dem ersten Spalt 23, welcher zwischen der Sitzfläche 9 und dem Sitzabschnitt 10 eingefügt ist, hin zu dem Einspritzöffnungs-Auslass 11b reduziert. Ferner existiert kein Abschnitt, bei welchem ein Strömungsdurchlassbereich des Kraftstoffes von dem ersten Spalt 23 zu dem Einspritzöffnungs-Einlass 11a stark vergrößert ist. Da eine in der Sackkammer 12 erzeugte Kavitation reduziert werden kann, selbst wenn eine Einspritzmenge sehr klein ist, so dass die Einspritzöffnung 11 die Einspritzströmung nicht drosselt, das heißt, selbst wenn der Hubbetrag L ein sehr kleiner Wert in dem Sitz-Drosselzustand oder dem Kegelspitzen-Drosselzustand ist, wird ein Strömungskoeffizient der Einspritzströmung verbessert und eine Penetration einer Einspritzung des Kraftstoffes kann aufrechterhalten werden.
-
Effekte der Düse 1 der ersten Ausführungsform sind durch Vergleichen mit einer ersten herkömmlichen Düse 1A und einer zweiten herkömmlichen Düse 1B beschrieben. Zusätzlich sind die im Wesentlichen gleichen Bauteile oder Komponenten wie diese bei der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und die gleichen Beschreibungen sind nicht wiederholt.
-
Wie in 5 gezeigt ist, enthält die äußere Umfangsfläche des Endabschnitts 2b die erste konische Fläche 20a, die zweite konische Fläche 20b und eine dritte konische Fläche 20c. Die erste konische Fläche 20a ist bei einer Position der Spitzen-Endseite der zweiten konischen Fläche 20b angeordnet und mit der zweiten konischen Fläche 20b verbunden. Die zweite konische Fläche 20b ist einer Position einer Spitzen-Endseite der dritten konischen Fläche 20c angeordnet und mit der dritten konischen Fläche 20c verbunden. Der Winkel zwischen der Neigungskante der ersten konischen Fläche 20a und der Achse 2α der Nadel 2 ist größer als der Winkel zwischen der Neigungskante der zweiten konischen Fläche 20b und der Achse 2α der Nadel 2. Der Winkel zwischen der Neigungskante der zweiten konischen Fläche 20b und der Achse 2α der Nadel 2 ist größer als ein Winkel zwischen einer Neigungskante der dritten konischen Fläche 20c und der Achse 2α der Nadel 2.
-
In der Sackkammer 12 der ersten herkömmlichen Düse 1A sind die Seitenfläche 15 und die Sitzfläche 9 nicht glatt miteinander verbunden. Insbesondere ist zwischen der Seitenfläche 15 und der Sitzfläche 9 direkt eine Ecke bzw. Kante angeordnet, so dass die Seitenfläche 15 die Sitzfläche 9 kreuzt. Die Bodenfläche 16 besitzt die gleiche Gestaltung wie bei der Düse 1, welche einer halbkugelförmigen Fläche entspricht und in der Axialrichtung in Richtung zu der Spitzen-Endseite vorsteht, und der Einspritzöffnungs-Einlass 11a besitzt die gleiche Gestalt wie bei der Düse 1, welcher derart vorgesehen ist, dass dieser die Seitenfläche 15 und die Bodenfläche 16 überbrückt.
-
Wie in 6 gezeigt ist, besitzt der Endabschnitt 2b bei der zweiten herkömmlichen Düse 1B die gleiche Gestalt wie bei der Düse 1 und die Sackkammer 12 besitzt die gleiche Gestalt wie bei der ersten herkömmlichen Düse 1A.
-
Zusätzlich sind bei der Düse 1, der ersten herkömmlichen Düse 1A und der zweiten herkömmlichen Düse 1B ein Durchmesser des Sitzabschnittes 10, ein Durchmesser der Seitenfläche 15 und ein Sitzwinkel jeweils auf die gleichen Werte eingestellt. Der Sitzwinkel entspricht einem Winkel zwischen einer Neigungskante einer Kegelstumpffläche, welche bei einer Position einer Basis-Endseite des Sitzabschnittes 10 angeordnet ist, und der Achse 2α der Nadel 2. Die Kegelstumpffläche entspricht der zweiten konischen Fläche 20b der Düse 1, der dritten konischen Fläche 20c der ersten herkömmlichen Düse 1A oder der zweiten konischen Fläche 20b der zweiten herkömmlichen Düse 1B.
-
In den 4B und 7 sind Beziehungen zwischen einem relativen Abstand und dem Strömungsdurchlassbereich in der Düse 1, der ersten herkömmlichen Düse 1A bzw. der zweiten herkömmlichen Düse 1B gezeigt. In diesem Fall entspricht der relative Abstand einem Abstand relativ zu der Sitzposition 18 in Richtung der Einspritzöffnung 11 in der Axialrichtung und der Hubbetrag L entspricht einem vorbestimmten Wert Lx, bei welchem die Einspritzströmung in dem Sitz-Drosselzustand gedrosselt wird.
-
Fette unterbrochene Linien bezeichnen eine Gesamtsumme von Schnittbereichen der Strömungsdurchlässe der Mehrzahl von Einspritzöffnungen 11. Ein Zwischenabstand zwischen der Sitzposition 18 und der Einspritzöffnung 11a in der Düse 1 ist im Wesentlichen gleich dem Zwischenabstand bei der zweiten herkömmlichen Düse 1B, und der Zwischenabstand bei der ersten herkömmlichen Düse 1A ist kleiner als sowohl der Zwischenabstand bei der Düse 1 als auch der Zwischenabstand bei der zweiten herkömmlichen Düse 1B.
-
8 ist ein Diagramm, welches eine maximale Strömungsdurchlass-Vergrößerungsrate der Düse 1, eine maximale Strömungsdurchlass-Vergrößerungsrate der ersten herkömmlichen Düse 1A und eine maximale Strömungsdurchlass-Vergrößerungsrate der zweiten herkömmlichen Düse 1B basierend auf den in 7 gezeigten Beziehungen zeigt, wenn der Hubbetrag L dem vorbestimmten Wert Lx entspricht.
-
9 ist ein Diagramm, welches Beziehungen zwischen dem Strömungsdurchlassbereich des Minimal-Drosselabschnitts und dem Hubbetrag L bei der Düse 1, der ersten herkömmlichen Düse 1A bzw. der zweiten herkömmlichen Düse 1B zeigt.
-
Gemäß den in 7 gezeigten Beziehungen besitzt der Strömungsdurchlassbereich der Düse 1 eine geringere Zunahmerate als dieser der ersten herkömmlichen Düse 1A oder der zweiten herkömmlichen Düse 1B. Ferner besitzt die Düse 1 gemäß den in 8 gezeigten maximalen Strömungsdurchlass-Vergrößerungsraten einen geringeren Wert als dieser der ersten herkömmlichen Düse 1A oder der zweiten herkömmlichen Düse 1B. Daher kann die Erzeugung einer Kavitation reduziert werden, da eine Vergrößerungsrate des Strömungsdurchlasses der Düse 1 kleiner ist als diese der ersten herkömmlichen Düse 1A oder der zweiten herkömmlichen Düse 1B.
-
Gemäß den in 9 gezeigten Beziehungen wird, wenn sich der Hubbetrag L in einem Bereich des Kegelspitzen-Drosselzustandes befindet, das stromaufwärtige Ende 17a des Sackabschnitts 17 zu dem Minimal-Drosselabschnitt in der Düse 1, wie in 4A gezeigt, und in der zweiten herkömmlichen Düse 1B wird ein stromaufwärtiges Ende 15a der Seitenfläche 15 zu dem Minimal-Drosselabschnitt, wie in 6 gezeigt. Da das stromaufwärtige Ende 17a einen größeren Durchmesser besitzt als ein Durchmesser des stromaufwärtigen Endes 15a, ist eine erste Zeit ausgehend von einem Start des Kegelspitzen-Drosselzustandes bis zu einem Start des Einspritzöffnungs-Drosselzustandes bei der Düse 1 deutlich kürzer als die erste Zeit bei der zweiten herkömmlichen Düse 1B.
-
Da der Endabschnitt 2b der Düse 1, wie in 4A gezeigt, tiefer in die Sackkammer 12 eingefügt ist als der Endabschnitt 2b der ersten herkömmlichen Düse 1A, wie in 5 gezeigt, kann eine Kapazität der Sackkammer 12 auf einfache Art und Weise reduziert werden. Daher wird eine zweite Zeit zum Erhöhen eines Kraftstoffdrucks in der Sackkammer 12 bei der Düse 1 einfacher reduziert als die zweite Zeit bei der ersten herkömmlichen Düse 1A. Dadurch wird die erste Zeit bei der Düse 1 auf einfachere Art und Weise reduziert als die erste Zeit bei der ersten herkömmlichen Düse 1A.
-
Wenn sich der Hubbetrag L in dem Bereich des Kegelspitzen-Drosselzustandes befindet, da eine Kraftstoffströmung, welche durch den zweiten Spalt 24 gedrosselt wird, in die Sackkammer 12 strömt, wird die Kavitation in der Sackkammer 12 auf einfache Art und Weise erzeugt. Daher ist es vorzuziehen, dass eine dritte Zeit des Kegelspitzen-Drosselzustandes kurz ist, um die Penetration der Einspritzung durch Beschränken einer Verschlechterung des Strömungskoeffizienten aufrechtzuerhalten.
-
Daher besitzt die Düse 1 eine Konfiguration, welche mit Bezug auf die erste herkömmliche Düse 1A und die zweite herkömmliche Düse 1B die Erzeugung der Kavitation reduziert und die Verschlechterung des Strömungskoeffizienten beschränkt.
-
[Zweite Ausführungsform]
-
Wie in 10 gezeigt, entspricht ein Endabschnitt der Nadel 2 in der Axialrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform einem Säulenabschnitt 26 mit einer zylindrischen Fläche, welche parallel zu der Achse 2α ist. Die zylindrische Fläche ist eine äußere Umfangsfläche der Nadel 2. Die Nadel 2 besitzt einen äußeren Umfangsdurchmesser, welcher ausgehend von dem Sitzabschnitt 10 in Richtung zu dem Säulenabschnitt 26 reduziert ist. Die erste konische Fläche 20a und die äußere Umfangsfläche des Säulenabschnitts 26 sind glatt miteinander verbunden. Die Sackfläche 14 besitzt die gleiche Gestalt wie diese der ersten Ausführungsform.
-
Die äußere Umfangsfläche des Säulenabschnitts 26 liegt der Sackfläche 14 in der radialen Richtung gegenüber, um einen Durchlass mit einer zylindrischen Gestalt und mit einem ringförmigen Querschnitt A zu bilden. In diesem Fall dient der Durchlass für die Einspritzströmung, das heißt, die Einspritzströmung strömt durch den Durchlass. In einer vorbestimmten Phase, bei welcher sich die Düse 1 von dem Kegelspitzen-Drosselzustand zu dem Einspritzöffnungs-Drosselzustand bewegt, ist ein Drosselbereich S1 des Querschnitts A, welcher bei einem Basis-Ende 11ae des Einspritzöffnungs-Einlasses 11a in der Axialrichtung angeordnet ist, gleich einem Gesamtbereich S2 der Strömungsdurchlässe der Einspritzöffnungen 11. In diesem Fall befindet sich der Hubbetrag L insbesondere in einem Bereich von Lc – m bis Lc + n und m und n sind positive vorbestimmte Werte.
-
Bei einem Ventil-Öffnungsvorgang der Düse 1, wenn der Sitzabschnitt 10 von der Sitzfläche 9 getrennt wird, wird der Drosselbereich S1 gleich dem Gesamtbereich S2 in einer Phase ausgehend von einem Zeitpunkt, bei welchem der Hubbetrag L den Wert Lc – m erreicht, bis zu einem Zeitpunkt, bei welchem der Hubbetrag L den Wert Lc + n erreicht. Zusätzlich ist m derart eingestellt, dass dieser Wert größer als 0 und kleiner als die Referenz Lc ist, und n ist derart eingestellt, dass dieser Wert größer als null und kleiner als Lmax ist. In diesem Fall entspricht Lmax dem Maximum des Hubbetrags L.
-
Daher ist die Düse 1 der vorliegenden Ausführungsform gleich der Düse 1 der ersten Ausführungsform, bei welcher die in der Sackkammer 12 erzeugte Kavitation reduziert wird und die Penetration der Einspritzung bei einem kleinen Hubbetrag aufrechterhalten werden kann. Gemäß der Düse 1 der vorliegenden Ausführungsform besitzen die Strömung des Kraftstoffes, welcher durch die Sackfläche 14 benachbart zu dem Einspritzöffnungs-Einlass 11a eingeführt wird, und die Strömung des Kraftstoffes, welcher durch die Einspritzöffnung 11 strömt, die gleichen Strömungsdurchlass-Querschnittsbereiche, da der Drosselbereich S1 gleich dem Gesamtbereich S2 ist.
-
Daher wird, selbst wenn der Kraftstoff von der Sackkammer 12 in die Einspritzöffnung 11 strömt, in einem Fall, bei welchem der Hubbetrag klein ist, der Strömungsdurchlass-Querschnittsbereich nicht verändert, wie in 11 gezeigt, und die Penetration der Einspritzung kann durch Beschränken der Verschlechterung des Strömungskoeffizienten aufrechterhalten werden.
-
11 ist ein Diagramm, welches Beziehungen zwischen dem relativen Abstand und dem Strömungsdurchlassbereich in der Düse 1 bzw. der ersten herkömmlichen Düse 1A zeigt.
-
[Weitere Ausführungsform]
-
Eine Konfiguration der Düse 1 ist nicht auf die vorstehenden Ausführungsformen beschränkt, es können verschiedene Modifikationen angewendet werden.
-
Gemäß der vorstehenden Ausführungsformen entspricht bei der ersten Düse 1 die Seitenfläche 15 der Sackfläche 14 einer zylindrischen Gestalt und die Bodenfläche 16 ist eine halbkugelförmige Fläche, welche in der Axialrichtung in Richtung zu der Spitzen-Endseite vorsteht. Die Seitenfläche 15 kann jedoch eine konische Fläche sein, welche eine stärkere Neigung besitzt als die Sitzfläche 9, und die Bodenfläche 16 kann eine konische Fläche sein.
-
Gemäß der zweiten Ausführungsform entspricht die äußere Umfangsfläche des Säulenabschnitts 26 einer zylindrischen Fläche. Die äußere Umfangsfläche des Säulenabschnitts 26 kann jedoch eine prismatische Fläche sein.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
