Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
bei der ein Kraftstoffzerstäubungsmuster
und die Einspritzrate variabel sind.The
The present invention relates to a fuel injection device,
in the case of a fuel atomization pattern
and the injection rate are variable.
Im
Stand der Technik wurde bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung,
bei der der Kraftstoff von einer Hochdrucklieferpumpe zu Zylindern
eines Motors geliefert wird, eine Technologie zum Ändern des Kraftstoffzerstäubungsmusters
in Übereinstimmung mit
den Motorbetriebsbedingungen vorgeschlagen, wie sie in der Druckschrift JP-A-11-324 866 und
in Japanese Society of Automobile Engineering (JSAE) Paper No. 20
005 054 offenbart ist.In the prior art, in a fuel injection device in which the fuel is supplied from a high-pressure delivery pump to cylinders of an engine, technology for changing the fuel atomization pattern has been proposed in accordance with the engine operating conditions described in the document JP-A-11-324 866 and Japanese Society of Automobile Engineering (JSAE) Paper no. 20 005 054 is disclosed.
Bei
einer in der Druckschrift JP-A-11-324
866 gezeigten Kraftstoffeinspritzdüse wird das Kraftstoffzerstäubungsmuster
variabel gesteuert, indem das Volumen einer Wirbelausbildungskammer
in Übereinstimmung
mit der Änderung
eines Ventilelementhubbetrags geändert
wird. Schließlich
ist ein relativ großer
Hubbetrag des Ventilelementes erforderlich. Jedoch ist der Hubbetrag
der bei einem normalen Motor angewendeten Kraftstoffeinspritzdüse auf ein bestimmtes
Maß beschränkt, so
dass eine größere Änderung
des Kraftstoffzerstäubungsmusters schwierig
ist.In one in the publication JP-A-11-324 866 The fuel atomizing pattern is variably controlled by changing the volume of a swirl forming chamber in accordance with the change of a valve element lift amount. Finally, a relatively large amount of lift of the valve element is required. However, the lift amount of the fuel injection nozzle used in a normal engine is limited to a certain extent, so that a larger change of the fuel atomization pattern is difficult.
Das
JSAE-Papier Nr. 20 005 054 offenbart, dass das Zerstäubungsmuster
weitgehend geändert werden
kann, indem ein Verhältnis
aus einem Auslassdurchmesser eines Einspritzlochs gegenüber einem
Einlassdurchmesser von diesem geändert
wird. Jedoch ist diese Technologie nur auf eine Einspritzdüse anwendbar,
die ein einzelnes in einem Ventilkörper vorgesehenes Einspritzloch
hat.The
JSAE paper no. 20 005 054 discloses that the sputtering pattern
be largely changed
can by adding a ratio
from an outlet diameter of an injection hole with respect to one
Inlet diameter of this changed
becomes. However, this technology is only applicable to an injection nozzle,
a single injection hole provided in a valve body
Has.
Die
Druckschrift DE 40
39 520 A1 offenbart ein Kraftstoffeinspritzventil für einen
Dieselmotor. Dieses Ventil hat ein Ventilgehäuse mit einem zylindrischen
inseitigen Kraftstoffdurchlass einer konkaven, konischen, im Kopfteil
des Ventilgehäuses
ausgebildeten Fläche
und einer sich von der konkaven, konischen Fläche unter einem bezüglich der
Mittelachse des Ventilgehäuses
geneigten Winkel zur Aussenseite des Ventilgehäuses erstreckenden Kraftstoff-Einspritzöffnung,
und ein im Ventilgehäuse
beweglich angeordnetes Nadelventil.The publication DE 40 39 520 A1 discloses a fuel injection valve for a diesel engine. This valve has a valve housing having a cylindrical in-side fuel passage of a concave conical surface formed in the head portion of the valve housing and a fuel injection port extending from the concave conical surface at an angle inclined with respect to the center axis of the valve housing to the outside of the valve housing in the valve housing movably arranged needle valve.
Die
Druckschrift DE 198
47 460 A1 offenbart ein ähnliches Kraftstoffeinspritzventil
mit einem Düsenkörper, bei
dem am einspritzseitigen Ende einer zylindrischen Bohrung eine konische
Ventilsitzfläche gebildet
ist.The publication DE 198 47 460 A1 discloses a similar fuel injector having a nozzle body in which a conical valve seat surface is formed at the injection end of a cylindrical bore.
Die
Druckschrift JP 10-176
631 A offenbart ein Kraftstoffeinspritzventil in verschiedenen
Ausführungsformen.
In einer Ausführungsform
sind zwei zylindrische Innenwände
im Ventilkörper
gezeigt. Die Innenwand mit dem größeren Innendurchmesser ist unterhalb
der anderen zylindrischen Innenwand ausgebildet.The publication JP 10-176 631 A discloses a fuel injector in various embodiments. In one embodiment, two cylindrical inner walls are shown in the valve body. The inner wall with the larger inner diameter is formed below the other cylindrical inner wall.
Die
Druckschrift DE 197
55 057 A1 offenbart ein Kraftstoffeinspritzventil mit zylindrischen
Innenwänden
im Ventilkörper,
zwischen denen ein Absatz ausgebildet ist, und einem Ventilschaft
mit einer Konusfläche.
Dabei wird die Kraftstoffströmungsmenge erhöht, wenn
der Ventilschaft so angehoben wird, dass die Konusfläche über den
Absatz gelangt.The publication DE 197 55 057 A1 discloses a fuel injection valve having cylindrical inner walls in the valve body, between which a shoulder is formed, and a valve stem having a conical surface. In this case, the fuel flow rate is increased when the valve stem is raised so that the conical surface passes over the heel.
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
zu schaffen, die eine Vielzahl an Einspritzlöchern hat, bei denen das Kraftstoffeinspritzmuster
in Übereinstimmung
mit den Motorbetriebsbedingungen so geändert werden kann, dass eine
schädliche
Abgasemission deutlich verringert ist.The
The object of the present invention is a fuel injection device
to create, which has a multiplicity of injection holes, at which the fuel injection pattern
in accordance
with the engine operating conditions can be changed so that a
harmful
Exhaust emission is significantly reduced.
Diese
Aufgabe ist durch eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung mit den Merkmalen
von Anspruch 1 gelöst.These
Task is by a fuel injection device with the features
of claim 1 solved.
Vorteilhafte
Weiterbildungen sind Gegenstand der weiteren Ansprüche.advantageous
Further developments are the subject of further claims.
Bei
der vorstehend erwähnten
Einspritzvorrichtung ist die Strömungsgeschwindigkeit
des Kraftstoffs in Umfangsrichtung zu einer Achse des Ventilelementes
an einem oberen Umfang von jedem Einlass der Einspritzlöcher geringer
als eine Strömungsgeschwindigkeit
an einem unteren Umfang von diesem, so dass der in die Einspritzlöcher eintretende Kraftstoff
weiter in diesen verwirbelt wird und ein Zerstäubungswinkel des aus jedem
Auslass der Einspritzlöcher
gesprühten
Kraftstoffes in Übereinstimmung
mit dem Hubbetrag des Ventilelementes verändert wird.at
the aforementioned
Injector is the flow rate
the fuel in the circumferential direction to an axis of the valve element
lower at an upper circumference of each inlet of the injection holes
as a flow velocity
at a lower periphery thereof, so that the fuel entering the injection holes
further in this is swirled and a spray angle of each
Outlet of the injection holes
sprayed
Fuel in accordance
is changed with the lift amount of the valve element.
Es
wird bevorzugt, dass die Strömungsmenge
des durch den Ventilzwischenraum tretenden Kraftstoffes so zunimmt,
dass der Zerstäubungswinkel
des Kraftstoffes fortlaufend kleiner wird und eine Eindringentfernung
fortlaufend länger
wird, wenn der Hubbetrag von dem Ventilelement größer wird.It
it is preferred that the flow rate
of the fuel passing through the valve gap increases so
that the atomization angle
of the fuel is progressively smaller and a penetration distance
continuously longer
becomes as the lift amount of the valve element becomes larger.
Wenn
beispielsweise bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung, bei der
eine Piloteinspritzung separat von einer Haupteinspritzung durchgeführt wird, der
Hubbetrag des Ventilelementes so gesteuert wird, dass er für die Piloteinspritzung
relativ gering wird, ist der Zerstäubungswinkel des Kraftstoffs
groß und
die Eindringentfernung des Kraftstoffs ist kurz, so dass der in
der Nähe
eines oberen Endes einer Verbrennungskammer weitgehend zerstäubte Kraftstoff dazu
dient, die Zündfähigkeit
zu verbessern. Wenn andererseits der Hubbetrag des Ventilelements
so gesteuert wird, dass er relativ groß für die Haupteinspritzung wird,
ist der Zerstäubungswinkel
gering und die Eindringentfernung des Kraftstoffs ist länger, so dass
eine erforderliche Menge an Kraftstoff für die Haupteinspritzung tief
in die Verbrennungskammer hinein verteilt wird und leicht und schnell
durch eine Flamme der Piloteinspritzung gezündet wird, um eine optimale
Motorleistung sicherzustellen.For example, in a fuel injection apparatus in which a pilot injection is performed separately from a main injection, the lift amount of the valve element is controlled to be relatively small for the pilot injection, the atomization angle of the fuel is large and the penetration distance of the fuel is short, so that the fuel which is largely atomized near an upper end of a combustion chamber serves to improve ignitability. On the other hand, when the lift amount of the valve element is controlled to be relatively large for the main one spray, the atomization angle is small and the penetration distance of the fuel is longer, so that a required amount of fuel for the main injection is distributed deep into the combustion chamber and ignited easily and quickly by a flame of the pilot injection to ensure optimum engine performance.
Des
weiteren wird gemäß der vorstehend
erwähnten
Einspritzvorrichtung der in das Kraftstoffloch eintretende Kraftstoff
weiter verwirbelt, da die Strömungsgeschwindigkeit
des Kraftstoffes an dem oberen Umfang des Einlasses von dem Kraftstoffloch
zu derjenigen an seinem unteren Umfang verschieden ist. Demgemäss werden
die zerstäubten
Kraftstoffpartikel kleiner.Of
another is according to the above
mentioned
Injector of entering the fuel hole fuel
further swirled, as the flow velocity
of the fuel at the upper circumference of the inlet of the fuel hole
different from that at its lower circumference. Accordingly,
the atomized
Fuel particles smaller.
Vorzugsweise
ist jedes Einspritzloch in der Mitte mit einem Abschnitt mit einem
kleinen Durchmesser versehen, dessen Durchmesser geringer als jeweils
der Durchmesser des Einlasses und Auslasses von diesem ist. Durch
diese Form des Einspritzloches strömt bei geringer Kraftstoffströmungsmenge der
Kraftstoff so, dass er entlang der Innenfläche des Einspritzloches kriecht,
so dass der Zerstäubungswinkel
größer ist.
Wenn jedoch die Strömungsmenge des
Kraftstoffs groß ist,
strömt
der Kraftstoff derart, dass er von der Innenfläche des Kraftstoffloches entfernt
ist, das sich von dem Abschnitt mit dem kleinen Durchmesser zu seinem
Auslass erstreckt, so dass der Zerstäubungswinkel kleiner ist.Preferably
each injection hole is in the middle with a section with one
small diameter provided whose diameter is less than each
the diameter of the inlet and outlet of this is. By
this form of injection hole flows at low fuel flow rate of
Fuel so that it creeps along the inner surface of the injection hole,
so the atomization angle
is larger.
However, if the flow rate of the
Fuel is big,
flows
the fuel is such that it is removed from the inner surface of the fuel hole
that is from the small diameter section to his
Outlet extends so that the sputtering angle is smaller.
Vorzugsweise
ist ein konisches. axiales Ende der Nadel den Einspritzlöchern zugewandt,
wobei dazwischen ein eine Wirbelkammer bildender Umfangsraum sich
befindet. Da der Kraftstoffdruck in der Wirbelkammer in Umfangsrichtung
ausgeglichen ist, wird die Nadel koaxial zu dem Ventilkörper so
gehalten, dass jede Kraftstoffzerstäubung von den Einspritzlöchern ohne
eine Abweichung von der Kraftstoffeinspritzrate gleichmäßig ist.Preferably
is a conical. axial end of the needle facing the injection holes,
with a peripheral space forming a vortex chamber therebetween
located. As the fuel pressure in the vortex chamber in the circumferential direction
is balanced, the needle is coaxial with the valve body so
held that any fuel atomization from the injection holes without
a deviation from the fuel injection rate is uniform.
Die
anderen Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen zusammen
mit den Anwendungsverfahren und der Funktion der zugehörigen Teile
aus der nachstehend dargelegten detaillierten Beschreibung, den
beigefügten
Ansprüchen
und den Zeichnungen hervor, die sämtlich einen Teil dieser Anmeldung
bilden.The
Other features and advantages of the present invention go together
with the methods of application and the function of the associated parts
from the detailed description set forth below, the
attached
claims
and the drawings, all of which form a part of this application
form.
1 zeigt
eine ausschnittartige vergrößerte schematische
Querschnittsansicht von einem Ventilabschnitt einer Einspritzeinrichtung
gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel,
das nicht beansprucht ist aber zum Verständnis der Erfindung nützlich ist. 1 Figure 11 is a fragmentary enlarged schematic cross-sectional view of a valve portion of an injector according to a first embodiment, which is not claimed but useful for understanding the invention.
2 zeigt
eine gesamte Querschnittsansicht der in 1 gezeigten
Einspritzeinrichtung. 2 shows an entire cross-sectional view of the in 1 shown injection device.
3 zeigt
eine ausschnittartige vergrößerte schematische
Querschnittsansicht eines elektromagnetischen Ventils der in 2 gezeigten
Einspritzeinrichtung. 3 FIG. 12 is a fragmentary enlarged schematic cross-sectional view of an electromagnetic valve of FIG 2 shown injection device.
4 zeigt
eine ausschnittartige vergrößerte schematische
Querschnittsansicht einer Düse
der in 2 gezeigten Einspritzeinrichtung. 4 FIG. 12 is a fragmentary enlarged schematic cross-sectional view of a nozzle of FIG 2 shown injection device.
5 zeigt
eine andere Ansicht des Ventilabschnittes der in 1 gezeigten
Einspritzeinrichtung zur Erläuterung
einer Kraftstoffströmung. 5 shows a different view of the valve portion of in 1 shown injection device for explaining a fuel flow.
6 zeigt
eine ausschnittartige vergrößerte schematische
Querschnittsansicht eines Einspritzlochs der in 1 gezeigten
Einspritzeinrichtung zur Erläuterung
einer Kraftstoffströmung. 6 FIG. 12 is a fragmentary enlarged schematic cross-sectional view of an injection hole of FIG 1 shown injection device for explaining a fuel flow.
7 zeigt
ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Hubbetrag einer Nadel
und einem Zerstäubungswinkel
oder einem Strömungsmengenkoeffizienten
im Vergleich zwischen dem ersten Ausführungsbeispiel und dem herkömmlichen
Beispiel. 7 FIG. 16 is a graph showing a relationship between a lift amount of a needle and a spray angle or a flow amount coefficient in comparison between the first embodiment and the conventional example. FIG.
8 zeigt
eine ausschnittartige vergrößerte schematische
Querschnittsansicht eines Ventilabschnittes einer Einspritzeinrichtung
gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 8th shows a fragmentary enlarged schematic cross-sectional view of a valve portion of an injector according to a second embodiment of the present invention.
9 zeigt
ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Hubbetrag einer Nadel
und einem Zerstäubungswinkel
oder einem Strömungsmengenkoeffizienten
im Vergleich zwischen dem zweiten Ausführungsbeispiel und dem herkömmlichen
Beispiel. 9 FIG. 16 is a graph showing a relationship between a lift amount of a needle and a spray angle or a flow amount coefficient in comparison between the second embodiment and the conventional example. FIG.
10 zeigt
eine ausschnittartige vergrößerte schematische
Querschnittsansicht eines Ventilabschnittes einer Einspritzeinrichtung
gemäß einem dritten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 10 shows a fragmentary enlarged schematic cross-sectional view of a valve portion of an injector according to a third embodiment of the present invention.
11 zeigt
eine ausschnittartige vergrößerte schematische
Querschnittsansicht eines Einspritzloches der in 10 gezeigten
Einspritzeinrichtung. 11 FIG. 12 is a fragmentary enlarged schematic cross-sectional view of an injection hole of FIG 10 shown injection device.
12 zeigt
eine ausschnittartige vergrößerte schematische
Querschnittsansicht eines Düsenabschnittes
einer Einspritzeinrichtung gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel‚ das nicht
beansprucht ist. 12 Fig. 14 is a fragmentary enlarged schematic cross-sectional view of a nozzle portion of an injector according to a fourth embodiment, which is not claimed.
13 zeigt
eine Querschnittsansicht entlang einer Linie XIII-XIII von 12;
und 13 shows a cross-sectional view along a line XIII-XIII of 12 ; and
14 zeigt
eine Querschnittsansicht entlang einer Linie B-C-O-D-E von 13. 14 shows a cross-sectional view along a line BCODE of 13 ,
Eine
Einspritzeinrichtung 1 als eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung
gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel,
das nicht beansprucht ist aber zum Verständnis der Erfindung nützlich ist,
ist unter Bezugnahme auf die 1 bis 7 beschrieben.
Die Einspritzeinrichtung 1 ist in einem (nicht gezeigten) Motorkopf
eines Motors eingebaut, der dem direkten Einspritzen von Kraftstoff
in jeden Zylinder des Motors dient. Von einer Kraftstoffeinspritzpumpe
abgegebener unter hohem Druck stehender Kraftstoff wird bis zu einem
vorbestimmten Druck in einer Druckspeicherkammer eines (nicht gezeigten)
Druckspeicherrohrs gespeichert und wird zu der Einspritzeinrichtung 1 geliefert.
Ein Abgabedruck der Kraftstoffeinspritzpumpe ist gemäß der Motordrehzahl,
der Last, dem Einlasskraftstoffdruck, dem Einlassluftvolumen und
der Kühlmitteltemperatur
eingestellt.An injection device 1 as a fuel injection device according to a first embodiment Example, which is not claimed but is useful for understanding the invention, is with reference to the 1 to 7 described. The injector 1 is installed in an engine head (not shown) of an engine which serves to directly inject fuel into each cylinder of the engine. High pressure fuel delivered from a fuel injection pump is stored up to a predetermined pressure in a pressure storage chamber of an accumulator (not shown) and becomes the injector 1 delivered. A discharge pressure of the fuel injection pump is set according to the engine speed, the load, the intake fuel pressure, the intake air volume, and the coolant temperature.
In
der Einspritzeinrichtung 1 ist gemäß 2 ein Ventilkörper 12 über eine
Endstückdichtung 13 an einem
Gehäuse 11 durch
eine Haltemutter 14 befestigt. Ein Ventilelement 20 besteht,
von der Seite eines Einspritzlochs 121 aus gesehen, in
dieser Reihenfolge aus einer Nadel 70, einer Stange 23,
einem Steuerkolben 24 und einem Steuerkolben 25.In the injector 1 is according to 2 a valve body 12 via a tail seal 13 on a housing 11 through a holding nut 14 attached. A valve element 20 exists, from the side of an injection hole 121 seen from a needle in this order 70 , a pole 23 , a control piston 24 and a control piston 25 ,
Die
Nadel 70 wird durch den Ventilkörper 12 so gehalten,
dass sie eine hin- und hergehende Bewegung in diesem ausführt. Die
Nadel 70 wird an den Ventilsitz 12a, der in dem
Ventilkörper 12 ausgebildet ist, über den
Steuerkolben 24 und die Stange 23 durch eine erste
Feder 15 als eine erste Vorspanneinrichtung gedrängt. Die
erste Feder 15 ist in einer zweiten Steuerkammer 65 an
der gleichen Achse wie der Steuerkolben 25 untergebracht.
Eine zweite Feder 16 als eine zweite Vorspanneinrichtung
sitzt um den Umfang der Stange 23 in dem Gehäuse 11 herum
an der gleichen Achse wie die Stange 23 und drückt einen
Federsitz 17 gegen die Endstückdichtung 13. Wenn
der Federsitz 17 an die Endstückdichtung 13 gesetzt
ist, bildet ein Abstand h1 zwischen einer unteren Endfläche des
Federsitzes 17 und einem Absatzabschnitt der Nadel 70 einen
ersten Hubbetrag. Des weiteren bildet, wenn der Federsitz 17 an der
Endstückdichtung 13 gesetzt
ist, eine um die untere Endfläche
des Federsitzes 17 vorstehende Länge h2 einen zweiten Hubbetrag.
Daher beträgt
der maximale Hubbetrag der Nadel 70: h1 + h2.The needle 70 is through the valve body 12 held so that it performs a reciprocating motion in this. The needle 70 gets to the valve seat 12a which is in the valve body 12 is formed, via the control piston 24 and the pole 23 through a first spring 15 as a first pretensioner. The first spring 15 is in a second control chamber 65 on the same axis as the spool 25 accommodated. A second spring 16 as a second biasing means is seated around the circumference of the rod 23 in the case 11 around on the same axis as the rod 23 and pushes a spring seat 17 against the tail seal 13 , When the spring seat 17 to the tail seal 13 is set, forms a distance h1 between a lower end surface of the spring seat 17 and a heel portion of the needle 70 a first lift amount. Furthermore, when the spring seat forms 17 at the end piece seal 13 is set, one around the lower end surface of the spring seat 17 projecting length h2 a second amount of lift. Therefore, the maximum lift amount of the needle 70 : h1 + h2.
Wie
dies in den 2 und 3 gezeigt
ist, ist ein elektromagnetisches Ventil 30 an einem oberen
Abschnitt des Gehäuses 11 durch
eine Mutter 31 befestigt. Das elektromagnetische Ventil 30 besteht aus
einem Anker 32, einem Körper 33,
einer Platte 34, einer Spule 35, einem ersten
Steuerventil 40, einem zweiten Steuerventil 43,
einer ersten Feder 42 und einer zweiten Feder 44.Like this in the 2 and 3 is shown is an electromagnetic valve 30 at an upper portion of the housing 11 by a mother 31 attached. The electromagnetic valve 30 consists of an anchor 32 , a body 33 , a plate 34 , a coil 35 , a first control valve 40 , a second control valve 43 , a first spring 42 and a second spring 44 ,
Das
zweite Steuerventil 43 kann an einen an dem Körper 33 ausgebildeten
Ventilsitz 33a durch die Vorspannkraft der zweiten Feder 44 gesetzt
werden. Das zweite Steuerventil 43 ist in einer zylindrischen Form
ausgebildet und hat ein in einer axialen Richtung durchdringendes
Durchgangsloch. Das erste Steuerventil 40 wird durch eine
Innenumfangswand des zweiten Steuerventils 43 so gehalten,
dass es in diesem eine hin- und hergehende Bewegung ausführt. Das
erste und das zweite Steuerventil 40 und 43 sind
an der gleichen Achse angeordnet. Das erste Steuerventil 40 kann
an der Platte 34 durch eine Vorspannkraft der ersten Feder 42 gesetzt
werden. Der oberhalb des ersten Steuerventils 40 angeordnete Kern 41 wird
zu einer Endfläche 32a des
Ankers 32 entgegen der Vorspannkraft der ersten Feder 42 durch
eine beim Anregen der Spule 35 ausgeübte Magnetanzugskraft angezogen.
Die Magnetanzugskraft bewirkt ein Anheben des ersten Steuerventils 40 nach
oben, bis das erste Steuerventil 40 mit einem Ende 43a des
zweiten Steuerventils 43 in Kontakt gelangt. Wenn ein höherer Strom
zu der Spule 35 geliefert wird, wird die den Kern 41 des
ersten Steuerventils 40 anziehende Kraft stärker, so
dass sowohl das erste als auch das zweite Steuerventil 40 und 43 entgegen
der Summe der Vorspannkräfte
der ersten und zweiten Feder 42 und 44 nach oben
angehoben werden kann, und die nach oben gerichtete Bewegung von
ihnen hält
an, wenn das zweite Steuerventil 43 mit einem Anschlag 32b des
Ankers 32 in Kontakt gelangt.The second control valve 43 can be attached to one's body 33 trained valve seat 33a by the biasing force of the second spring 44 be set. The second control valve 43 is formed in a cylindrical shape and has a penetrating through hole in an axial direction. The first control valve 40 is through an inner peripheral wall of the second control valve 43 held so that it performs in this a reciprocating motion. The first and second control valves 40 and 43 are arranged on the same axis. The first control valve 40 can at the plate 34 by a biasing force of the first spring 42 be set. The above the first control valve 40 arranged core 41 becomes an end face 32a of the anchor 32 against the biasing force of the first spring 42 by a while exciting the coil 35 applied magnetic tightening power tightened. The magnetic tightening force causes lifting of the first control valve 40 up, until the first control valve 40 with one end 43a the second control valve 43 got in contact. If a higher current to the coil 35 is delivered, which becomes the core 41 of the first control valve 40 attractive force stronger so that both the first and the second control valve 40 and 43 against the sum of the biasing forces of the first and second springs 42 and 44 can be lifted upwards, and the upward movement of them stops when the second control valve 43 with a stop 32b of the anchor 32 got in contact.
Wie
dies in 3 gezeigt ist, stehen eine Einlassdrossel 61 und
eine Auslassdrossel 62 mit einer ersten Steuerkammer 60 jeweils
in Verbindung. Die Durchtrittsfläche
der Auslassdrossel 62 ist größer als jene der Einlassdrossel 61.
Die Auslassdrossel 62 ist ein Kraftstoffkanal, der mit
einer Niedrigdruckseite in Verbindung stehen kann. Die Einlassdrossel 61 ist in
einem Einsatz 26 ausgebildet, der an dem Gehäuse 11 im
Presssitz sitzt oder eng eingepasst ist, und sie steht mit einem
Kraftstoffkanal 51 in Verbindung. Unter hohem Druck stehender
Kraftstoff wird über
einen Kraftstoffeinströmkanal 50,
den Kraftstoffkanal 51 und die Einlassdrossel 61 zu
der ersten Steuerkammer 60 geliefert. Die Auslassdrossel 62 ist
in der Platte 34 ausgebildet, die sich zwischen dem Körper 33 und
dem Gehäuse 11 befindet,
und sie steht mit einer Kraftstoffkammer 63 in Verbindung.Like this in 3 is shown, stand an intake throttle 61 and an outlet throttle 62 with a first control chamber 60 in each case in connection. The passage area of the outlet throttle 62 is larger than that of the intake throttle 61 , The outlet throttle 62 is a fuel channel that can communicate with a low pressure side. The intake throttle 61 is in a mission 26 formed on the housing 11 in press fit or tight fit, and she is standing with a fuel channel 51 in connection. High pressure fuel is delivered via a fuel inflow passage 50 , the fuel channel 51 and the intake throttle 61 to the first control chamber 60 delivered. The outlet throttle 62 is in the plate 34 trained, located between the body 33 and the housing 11 and she is standing with a fuel chamber 63 in connection.
Eine
Einlassdrossel 66 und eine Auslassdrossel 67 stehen
jeweils mit einer zweiten Steuerkammer 65 in Verbindung.
Die Durchtrittsfläche
der Auslassdrossel 67 ist größer als jene der Einlassdrossel 66.
Die Einlassdrossel 66 steht mit dem Kraftstoffkanal 51 in
Verbindung und unter hohem Druck stehender Kraftstoff wird über den
Kraftstoffeinströmkanal 50,
den Kraftstoffkanal 51 und die Einlassdrossel 66 zu
der zweiten Steuerkammer 65 geliefert. Die Auslassdrossel 67 steht
mit einem Kraftstoffkanal 68, 69 in Verbindung.An intake throttle 66 and an outlet throttle 67 each with a second control chamber 65 in connection. The passage area of the outlet throttle 67 is larger than that of the intake throttle 66 , The intake throttle 66 stands with the fuel channel 51 in communication and high pressure fuel is via the Kraftstoffeinströmkanal 50 , the fuel channel 51 and the intake throttle 66 to the second control chamber 65 delivered. The outlet throttle 67 stands with a fuel channel 68 . 69 in connection.
Wenn
das erste Steuerventil 40 die Auslassdrossel 62 öffnet, wird
der in der ersten Steuerkammer 60 unter hohem Druck stehende
Kraftstoff über die
Auslassdrossel 62, die Kraftstoffkammer 63 an
einer Niedrigdruckseite, die Kraftstoffkanäle 64, einen Kanal 56 und
einen Kraftstoffausströmkanal 58 zu
einem Kraftstoffbehälter 3 herausgelassen.When the first control valve 40 the outlet throttle 62 opens, in the first Steuerkam mer 60 high pressure fuel via the outlet throttle 62 , the fuel chamber 63 at a low pressure side, the fuel channels 64 , a channel 56 and a fuel discharge passage 58 to a fuel tank 3 let out.
Wie
dies in 2 gezeigt ist, ist der Steuerkolben 24 an
dem Gehäuse 11 eng
eingepasst. Der Steuerkolben 25 befindet sich an einer
zu dem Einspritzloch 121 entgegengesetzten Seite von dem Steuerkolben 24 und
ist an dem Einsatz 26 eng eingepasst und ist der ersten
Steuerkammer 60 zugewandt. Ein unterer Abschnitt des Steuerkolbens 24 steht
mit der Stange 23 in Kontakt. Ein Ende der ersten Feder 15 steht
mit dem Einsatz 26 in Kontakt und das andere Ende von dieser
ist durch den Steuerkolben 25 gehalten. Die Steuerkolben 24 und 25,
die separat vorgesehen sind, können
als ein Körper
einstückig
gestaltet sein. Des weiteren kann der Steuerkolben 24 mit
der Stange 23 einstückig
sein.Like this in 2 is shown is the control piston 24 on the housing 11 tight fit. The control piston 25 is located at one to the injection hole 121 opposite side of the control piston 24 and is on the insert 26 tight fit and is the first control chamber 60 facing. A lower section of the spool 24 stands with the pole 23 in contact. An end of the first spring 15 stands with the insert 26 in contact and the other end of this is through the spool 25 held. The control pistons 24 and 25 , which are provided separately, may be designed as one body in one piece. Furthermore, the control piston 24 with the rod 23 be one piece.
Die
Summe einer Fläche,
an der die Steuerkolben 24 und 25 den Kraftstoffdruck
von der ersten Steuerkammer 60 empfangen, und einer Fläche, an der
die Steuerkolben 24 und 25 den Kraftstoffdruck von
der zweiten Steuerkammer 65 empfangen, ist größer als
die Querschnittsfläche
eines Führungsabschnittes
der Nadel 70, die in dem Ventilkörper 12 gleitet, das
heißt,
eine Querschnittsfläche
einer Bohrung des Ventilkörpers 12,
in der die Nadel 70 untergebracht ist. Von dem (nicht gezeigten)
Druckspeicherrohr gelieferter unter Hochdruck stehender Kraftstoff
wird über
den im dem Gehäuse 11 ausgebildeten
Kraftstoffeinströmkanal 50,
den Kraftstoffkanal 51, einen in der Endstückdichtung 13 ausgebildeten Kraftstoffkanal 52,
einen in dem Düsenkörper 12 ausgebildeten
Kraftstoffkanal 53, ein Kraftstoffauffangbecken 54 und
einen Kraftstoffkanal 55 um die Nadel 70 herum
zu einem durch die Nadel 70 und den Ventilsitz 12a ausgebildeten
Ventilabschnitt 2 übertragen.The sum of an area at which the control pistons 24 and 25 the fuel pressure from the first control chamber 60 received, and a surface on which the control piston 24 and 25 the fuel pressure from the second control chamber 65 is greater than the cross-sectional area of a guide portion of the needle 70 in the valve body 12 slides, that is, a cross-sectional area of a bore of the valve body 12 in which the needle 70 is housed. High-pressure fuel supplied from the pressure accumulator tube (not shown) will overflow inside the housing 11 trained Kraftstoffeinströmkanal 50 , the fuel channel 51 , one in the tail gasket 13 trained fuel channel 52 , one in the nozzle body 12 trained fuel channel 53 , a fuel sump 54 and a fuel channel 55 around the needle 70 around to one through the needle 70 and the valve seat 12a trained valve section 2 transfer.
Nachstehend
ist ein detaillierter Aufbau des Ventilabschnittes 2 beschrieben.
Wie dies in 4 gezeigt ist, ist die Nadel 70 in
dem Ventilkörper 12 gleitfähig untergebracht.
Ein Kontaktabschnitt 70a, der an einem Führungsende
der Nadel 70 vorgesehen ist, kann an dem Ventilsitz 12a des
Ventilkörpers 12 sitzen.Below is a detailed construction of the valve section 2 described. Like this in 4 shown is the needle 70 in the valve body 12 slidably housed. A contact section 70a who is at a leading end of the needle 70 is provided, on the valve seat 12a of the valve body 12 to sit.
Wie
dies in 1 gezeigt ist, besteht der Ventilabschnitt 2 aus
einer Wirbelkammer 18, den Einspritzlöchern 121 und einem
Kreiskrafterzeugungsabschnitt 71. Der Kreiskrafterzeugungsabschnitt 71 besteht
aus einer zylindrischen Innenwand 12c und dem konischen
Ventilsitz 12a, die an der Innenseite des Ventilkörpers 12 ausgebildet
sind, einer ersten, einer zweiten und einer dritten abgeflachten konischen
d. h. kegelstumpfartigen Seitenfläche 711, 712 und 713,
einer zylindrischen Fläche 714 und
einer konischen Fläche 716,
die sämtlich
an einer Außenumfangsfläche der
Nadel 70 ausgebildet sind, und Nuten 715. Jede
der Nuten 715 ist an der Außenumfangsfläche der
Nadel 70, die sich von der ersten kegelstumpfartigen Seitenfläche 711 über die
zylindrische Fläche 714 und
die zweite kegelstumpfartige Seitenfläche 712 zu der dritten
abgeflachten konischen Seitenfläche 713 erstreckt,
ausgebildet. Jede der Nuten 715 ist um einen vorgegebenen
Winkel β gegenüber der
Achse L der Nadel 70 abgeschrägt. Ein Abschrägungswinkel
der dritten abgeflachten konischen Seitenfläche 713, d. h. ein
Winkel der dritten kegelstumpfartigen Seitenfläche 713 gegenüber der Achse
L der Nadel 70 ist geringfügig kleiner als oder im wesentlichen
gleich wie jener der konischen Fläche 716 an dem Führungsende
der Nadel 70. Der Kontaktabschnitt 70a ist eine
Grenze zwischen der dritten abgeschrägten konischen Seitenfläche 713 und
der konischen Fläche 716.Like this in 1 is shown, there is the valve portion 2 from a vortex chamber 18 , the injection holes 121 and a circular power generating section 71 , The district power generating section 71 consists of a cylindrical inner wall 12c and the conical valve seat 12a attached to the inside of the valve body 12 are formed, a first, a second and a third flattened conical ie truncated cone-like side surface 711 . 712 and 713 , a cylindrical surface 714 and a conical surface 716 all on an outer circumferential surface of the needle 70 are formed, and grooves 715 , Each of the grooves 715 is on the outer peripheral surface of the needle 70 extending from the first frustoconical side surface 711 over the cylindrical surface 714 and the second frustoconical side surface 712 to the third flattened conical side surface 713 extends, trained. Each of the grooves 715 is at a predetermined angle β with respect to the axis L of the needle 70 beveled. A bevel angle of the third flattened conical side surface 713 ie an angle of the third frustoconical side surface 713 opposite the axis L of the needle 70 is slightly smaller than or substantially the same as that of the conical surface 716 at the leading end of the needle 70 , The contact section 70a is a boundary between the third beveled conical side surface 713 and the conical surface 716 ,
Ein
vorgegebener Zwischenraum ist zwischen der zylindrischen Fläche 714 und
der zylindrischen Innenwand 12c vorgesehen. Die Gesamtquerschnittskraftstoffströmungsflächen der Nuten 715 sind
größer als
jene der Einspritzlöcher 121 und
des weiteren größer als
eine Kraftstoffströmungsfläche zwischen
dem Ventilsitz 12a und dem Kontaktabschnitt 70a bei
maximalem Hub der Nadel 70. Die Wirbelkammer 18 ist
zwischen der konischen Fläche 716 und
dem Ventilsitz 12a des Ventilkörpers 12 vorgesehen.
Der Innendurchmesser der Wirbelkammer 18 ist kleiner als
der Außendurchmesser
der Nadel 70. Jedes der Einspritzlöcher 121 dringt von dem
Ventilsitz 12a des Ventilkörpers 12 zu seiner
Außenwand
durch. Jedes der Einspritzlöcher 121 an
der Kraftstoffeinlassseite 121a ist zu dem Ventilsitz 12a an
der stromabwärtigen
Seite der Kraftstoffströmung offen.
Die Einspritzlöcher 121 sind
in Umfangsrichtung an dem Ventilkörper 12 angeordnet.
Der Innendurchmesser des Einspritzloches 121 ist zu der
Außenwand
des Ventilkörpers 12 an
der Auslassseite hin kleiner, d. h. der Innendurchmesser von diesem an
der Einlassseite ist größer als
an der Auslassseite. Eine Abrundung ist zwischen dem Einspritzloch 121 an
der Einlassseite und dem Ventilsitz 12a des Ventilkörpers 12 vorgesehen,
so dass eine Grenze zwischen dem Einspritzloch 121 und
dem Ventilsitz 12a abgerundet ist.A predetermined gap is between the cylindrical surface 714 and the cylindrical inner wall 12c intended. The total cross-sectional fuel flow areas of the grooves 715 are larger than those of the injection holes 121 and further larger than a fuel flow area between the valve seat 12a and the contact section 70a at maximum stroke of the needle 70 , The vortex chamber 18 is between the conical surface 716 and the valve seat 12a of the valve body 12 intended. The inner diameter of the vortex chamber 18 is smaller than the outer diameter of the needle 70 , Each of the injection holes 121 penetrates from the valve seat 12a of the valve body 12 through to its outer wall. Each of the injection holes 121 at the fuel inlet side 121 is to the valve seat 12a open at the downstream side of the fuel flow. The injection holes 121 are circumferentially on the valve body 12 arranged. The inner diameter of the injection hole 121 is to the outer wall of the valve body 12 smaller at the outlet side, ie, the inner diameter of this at the inlet side is larger than at the outlet side. A rounding is between the injection hole 121 on the inlet side and the valve seat 12a of the valve body 12 provided so that a boundary between the injection hole 121 and the valve seat 12a is rounded.
Ein
Zwischenraum zwischen der Innenwand (zylindrische Innenwand 12c und
Ventilsitz 12a) des Ventilkörpers 12 und der Außenumfangsfläche (erste bis
dritte abgeschrägte
konische Seitenfläche 711, 712 und 713 und
die zylindrische Fläche 714)
der Nadel 70, die die Nuten 715 hat, bildet einen
Kraftstoffkanal, zu dem Kraftstoff von dem Kraftstoffauffangbecken 55 über einen
Kraftstoffkanal 55 geliefert wird.A space between the inner wall (cylindrical inner wall 12c and valve seat 12a ) of the valve body 12 and the outer peripheral surface (first to third tapered conical side surface 711 . 712 and 713 and the cylindrical surface 714 ) of the needle 70 that the grooves 715 has, forms a fuel channel, to the fuel from the fuel sump 55 via a fuel channel 55 is delivered.
Nachstehend
ist der Betrieb der Einspritzeinrichtung 1 beschrieben.
Von der (nicht gezeigten) Kraftstoffeinspritzpumpe abgegebener Kraftstoff
wird zu dem (nicht gezeigten) Speicherrohr geliefert. Der unter
Hochdruck stehende Kraftstoff, dessen Druck bis zu einem vorbestimmten
Wert durch die Speicherkammer in dem Speicherrohr gespeichert ist, wird
zu der Einspritzeinrichtung 1 geliefert. Der Strom zum
Antreiben der Steuerventile 40 und 43, dessen Wert
durch die Motorsteuereinheit (ECU) in Übereinstimmung mit den Motorbetriebsbedingungen
gesteuert wird, wird zu der Spule 35 des elektromagnetischen
Ventils 30 geliefert. Die durch den Strom an der Spule 35 ausgeübte elektromagnetische
Anziehungskraft zieht das erste Steuerventil 40 entgegen der
Vorspannkraft der ersten Feder 42 an. Dann wird die Auslassdrossel 62 geöffnet, so
dass die erste Steuerkammer 60 über die Auslassdrossel 62 mit
der Kraftstoffkammer 63 an der Niedrigdruckseite in Verbindung
steht. Da die Durchtrittsfläche
der Auslassdrossel 62 größer als jene der Einlassdrossel 61 ist, ist
das Volumen des herausströmenden
Kraftstoffs größer als
jenes des hereinströmenden
Kraftstoffs, so dass der Kraftstoffdruck der ersten Steuerkammer 60 abzunehmen
beginnt. Die Druckabnahmegeschwindigkeit kann in angemessener Weise
eingestellt werden, indem die Differenz der Durchtrittsbereiche
oder Durchtrittsflächen
zwischen der Auslassdrossel 62 und der Einlassdrossel und 61 und
das Volumen der ersten Steuerkammer 60 eingestellt wird.
Wenn der Druck in der ersten Steuerkammer 60 abgenommen
hat und die Summe der Vorlastkraft der ersten Feder 12 und
der von dem Kraftstoffdruck der ersten und zweiten Steuerkammer 60 und 65 aufgenommenen
Kraft, die beide in einer Richtung zum Schließen des Einspritzloches 121 wirken,
geringer als eine Kraft zum nach oben gerichteten Bewegen der Nadel 70 wird,
beginnt die Nadel 70 damit, das Einspritzloch 121 zu öffnen, so
dass die Kraftstoffeinspritzung aus den Einspritzlöchern 121 beginnt.Below is the operation of the injector 1 described. From the (not shown) Fuel injection pump delivered fuel is supplied to the (not shown) storage tube. The high-pressure fuel, the pressure of which is stored in the storage pipe to a predetermined value by the storage chamber, becomes the injector 1 delivered. The current to drive the control valves 40 and 43 whose value is controlled by the engine control unit (ECU) in accordance with the engine operating conditions becomes the coil 35 of the electromagnetic valve 30 delivered. The current through the coil 35 applied electromagnetic attraction pulls the first control valve 40 against the biasing force of the first spring 42 at. Then the outlet throttle 62 opened, leaving the first control chamber 60 over the outlet throttle 62 with the fuel chamber 63 communicates at the low pressure side. As the passage area of the outlet throttle 62 greater than that of the intake throttle 61 is, the volume of the outflowing fuel is greater than that of the incoming fuel, so that the fuel pressure of the first control chamber 60 begins to decrease. The pressure decrease speed can be appropriately adjusted by the difference of the passage areas or passage areas between the outlet throttle 62 and the intake throttle and 61 and the volume of the first control chamber 60 is set. When the pressure in the first control chamber 60 and the sum of the preload force of the first spring 12 and that of the fuel pressure of the first and second control chambers 60 and 65 absorbed force, both in one direction to close the injection hole 121 less than a force to move the needle upwards 70 The needle starts 70 with it, the injection hole 121 open, allowing the fuel injection from the injection holes 121 starts.
Des
weiteren wird, wenn ein höherer
Strom zu der Spule 35 geliefert wird und die elektromagnetische
Anziehungskraft noch mehr erhöht
wird, das zweite Steuerventil 43 zusammen mit dem ersten Steuerventil 40 entgegen
der Vorspannkräfte
der ersten und der zweiten Feder 42 und 44 bewegt.
Demgemäss
wird, wenn der Kraftstoffdruck der zweiten Steuerkammer 65 verringert
wird, die Nadel 70 um den zweiten Hubbetrag h2 zusätzlich zu
dem ersten Hubbetrag h1 weiter angehoben, was den maximalen Hub
ergibt.Furthermore, when a higher current to the coil 35 is supplied and the electromagnetic attraction is increased even more, the second control valve 43 together with the first control valve 40 against the biasing forces of the first and second springs 42 and 44 emotional. Accordingly, when the fuel pressure of the second control chamber 65 is reduced, the needle 70 is further increased by the second lift amount h2 in addition to the first lift amount h1, which gives the maximum lift.
Nach
dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne wird die Lieferung des
Antriebsstroms zu der Spule 35 angehalten und das zweite
Steuerventil 43 wird auf den Ventilsitz 33a so
gesetzt, dass der Kraftstoffkanal 70 geschlossen werden
kann. Danach beginnt der Kraftstoffdruck der zweiten Steuerkammer 65 aufgrund
des hohen Druckes des von der Einlassdrossel 66 strömenden Kraftstoffes
anzusteigen. Des weiteren nimmt, wenn die Auslassdrossel 62 durch das
erste Steuerventil 40 geschlossen ist, der Kraftstoffdruck
der ersten Steuerkammer 60 zu, so dass die Nadel 70 mit
einer abwärtigen
Bewegung in der Richtung zum Schließen der Einspritzlöcher 121 beginnt.
Demgemäss
wird der Kontaktabschnitt 70a der Nadel 70 auf
den Ventilsitz 12a gesetzt, so dass der Kraftstoffkanal
zum Ende der Kraftstoffeinspritzung hin geschlossen wird.After the passage of a predetermined period of time, the supply of the drive current to the coil 35 stopped and the second control valve 43 gets on the valve seat 33a set so that the fuel channel 70 can be closed. Thereafter, the fuel pressure of the second control chamber begins 65 due to the high pressure of the intake throttle 66 rising fuel to rise. Furthermore, if the exhaust throttle 62 through the first control valve 40 is closed, the fuel pressure of the first control chamber 60 too, so the needle 70 with a downward movement in the direction to close the injection holes 121 starts. Accordingly, the contact portion 70a the needle 70 on the valve seat 12a is set so that the fuel passage is closed at the end of the fuel injection.
Der
Betrieb der vorstehend erwähnten
Einspritzeinrichtung 1 ist nachstehend beschrieben.The operation of the aforementioned injector 1 is described below.
Wenn
die Nadel 70 um den ersten Hubbetrag h1 angehoben ist,
wird ein geringfügiger
Zwischenraum zwischen dem Kontaktabschnitt 70a der Nadel 70 und
der Sitzfläche 12a des
Ventilkörpers 12 errichtet.
Zu diesem Zeitpunkt kann die Strömungsgeschwindigkeit
Vn des in der Nut 715 strömenden Kraftstoffes in eine
Strömungsgeschwindigkeitskomponente
Us in einer Umfangsrichtung der Nadel 70 und eine Strömungsgeschwindigkeitskomponente Ws
in einer axialen Richtung von dieser aufgeteilt werden, wie dies
in 5 gezeigt ist. Das Strömungsgeschwindigkeitsverhältnis von
Us gegenüber Ws
hängt von
dem Winkel β der
Nut 715 gegenüber der
Achse L der Nadel 70 ab.If the needle 70 is raised by the first stroke amount h1, a slight gap between the contact portion 70a the needle 70 and the seat 12a of the valve body 12 built. At this time, the flow velocity Vn of the groove in the 715 flowing fuel into a flow velocity component Us in a circumferential direction of the needle 70 and a flow velocity component Ws are divided therefrom in an axial direction as shown in FIG 5 is shown. The flow rate ratio of Us to Ws depends on the angle β of the groove 715 opposite the axis L of the needle 70 from.
Da
die Kraftstoffströmungsfläche der
Nut 715 unabhängig
von dem Hubbetrag der Nadel 70 konstant ist, nimmt die
Strömungsgeschwindigkeit
Vn in der Nut 715 zu, wenn die durch den Zwischenraum zwischen
dem Kontaktabschnitt 70a und dem Ventilsitz 12a strömende Kraftstoffmenge
zunimmt. Des weiteren ist der Zwischenraum zwischen dem Kontaktabschnitt 70a und
dem Ventilsitz 12a proportional zu dem Hubbetrag der Nadel 70 vergrößert, jedoch ist
der Zwischenraum zwischen der zylindrischen Innenwand 12c und
der zylindrischen Fläche 714 der Nadel 70 unabhängig von
dem Hubbetrag der Nadel 70 konstant.Since the fuel flow surface of the groove 715 regardless of the lifting amount of the needle 70 is constant, the flow velocity Vn in the groove decreases 715 when passing through the gap between the contact section 70a and the valve seat 12a flowing fuel increases. Furthermore, the gap between the contact portion 70a and the valve seat 12a proportional to the amount of lift of the needle 70 enlarged, however, is the space between the cylindrical inner wall 12c and the cylindrical surface 714 the needle 70 regardless of the lifting amount of the needle 70 constant.
Zu
diesem Zeitpunkt bleibt im Hinblick auf den Impulserhaltungssatz
und auf das Gesetz der freien Verwirbelung ein Drehimpuls (Drall)
rs × Us
erbehalten, wobei rs ein Abstand von der Achse L der Nadel 70 zu
einer Position ist, an der sich die Mitte des Kraftstoffströmungsauslasses
der Nut 715 befindet, und Us die Strömungsgeschwindigkeitskomponente
in der Umfangsrichtung der Nadel 70 von der Kraftstoffzirkulationsströmung an
dem Kraftstoffströmungsauslass
der Nut 715 ist. Demgemäss
wird die Formel rs × Us
= ru × Uu
= rd × Ud
erfüllt,
wobei ru der Abstand von der Achse L der Nadel 70 zu dem oberen
Umfangsabschnitt 121u des Einspritzloches 121 an
der Kraftstoffeinlassseite 121a des Ventilkörpers 12 ist,
Uu die Strömungsgeschwindigkeitskomponente
in der Umfangsrichtung der Nadel 70 der Wirbelströmung an
dem oberen Umfangsabschnitt 121u des Einspritzloches 121 ist,
rd der Abstand von der Achse L der Nadel 70 zu dem unteren
Umfangsabschnitt 121d des Einspritzloches 121 an
der Kraftstoffeinlassseite 121a des Ventilkörpers 12 ist
und Ud die Strömungsgeschwindigkeitskomponente
in der Umfangsrichtung der Nadel 70 einer Wirbelströmung an dem
unteren Umfangsabschnitt 121u des Einspritzloches 121 ist.
Da rd kleiner als ru ist, ergibt sich Un = rs × Us/ru < Ud = rs × Us/rd, das heißt, die
Strömungsgeschwindigkeit
Ud an dem unteren Umfangsabschnitt 121d ist größer als
die Strömungsgeschwindigkeit
Uu an dem oberen Abschnitt 121u. Demgemäss wird die Strömungsgeschwindigkeit
entsprechend der Differenz Ud – Uu
in dem Einspritzloch 121 ausgebildet, wie dies in 6 gezeigt
ist. Das heißt,
dass das Einspritzloch 121 ebenfalls als eine Wirbelkammer
dient.At this time, with respect to the law of conservation of momentum and the law of free turbulence, an angular momentum (spin) rs × Us is retained, where rs is a distance from the axis L of the needle 70 to a position where the center of the fuel flow outlet of the groove 715 and Us is the flow velocity component in the circumferential direction of the needle 70 from the fuel circulation flow at the fuel flow outlet of the groove 715 is. Accordingly, the formula rs × Us = ru × Uu = rd × Ud is satisfied, where ru is the distance from the axis L of the needle 70 to the upper peripheral portion 121U the injection hole 121 at the fuel inlet side 121 of the valve body 12 Uu is the flow velocity component in the circumferential direction of the needle 70 the swirling flow at the upper peripheral portion 121U the injection hole 121 is, the distance from the axis L of the needle 70 to the lower periphery cut 121d the injection hole 121 at the fuel inlet side 121 of the valve body 12 and Ud is the flow velocity component in the circumferential direction of the needle 70 a swirling flow at the lower peripheral portion 121U the injection hole 121 is. Since rd is smaller than ru, Un = rs × Us / ru <Ud = rs × Us / rd, that is, the flow velocity Ud at the lower peripheral portion 121d is greater than the flow velocity Uu at the upper portion 121U , Accordingly, the flow rate becomes corresponding to the difference Ud-Uu in the injection hole 121 trained, like this in 6 is shown. That means that the injection hole 121 also serves as a vortex chamber.
Wie
dies in dem JSAE-Papier Nr. 20 005 054 gezeigt ist, wird der Zerstäubungswinkel α durch das Verhältnis aus
dem Radius re des Einspritzloches 121 an der Seite des
Kraftstoffauslasses 121b gegenüber einem Äquivalentbereichabstand d0
der Kraftstoffeinströmfläche bestimmt.
Gemäß dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
ist der Abstand h zwischen dem Strömungseinlass des Einspritzlochs 121 und
der konischen Fläche 716 der
Nadel 70 proportional zu dem Äquivalentflächenabstand d0 der Kraftstoffeinströmfläche, so
dass der Zerstäubungswinkel α von dem
Wert des Verhältnisses
re/h abhängig
ist. Demgemäss
sollte, um einen größeren Zerstäubungswinkel α zu erhalten,
der erste Hubbetrag h1 der Nadel 70 auf einen kleineren
Wert eingestellt werden. Wenn der Hubbetrag der Nadel 70 den
ersten Hubbetrag h1 überschreitet,
wird der Zerstäubungswinkel α des aus
dem Einspritzloch 121 eingespritzten Kraftstoffes verringert.
Des weiteren wird, wenn das Einspritzloch 121 einen abgerundeten
Abschnitt an seinem Einlass hat, der Kraftstoff gleichmäßig in das
Einspritzloch 121 eingeleitet. Außerdem wird, da der Innendurchmesser
des Einspritzloches 121 zu seinem Auslass hin schmaler
wird, die Kraftstoffströmungsgeschwindigkeit
an dem Auslass des Einspritzloches 121 gemäß re/d0
bestimmt.As shown in JSAE paper No. 20 005 054, the sputtering angle α becomes the ratio of the radius re of the injection hole 121 on the side of the fuel outlet 121b to an equivalent range distance d0 of the fuel inflow area. In the present embodiment, the distance h is between the flow inlet of the injection hole 121 and the conical surface 716 the needle 70 proportional to the equivalent area distance d0 of the fuel inflow area, so that the atomization angle α is dependent on the value of the ratio re / h. Accordingly, in order to obtain a larger atomizing angle α, the first stroke amount h1 of the needle should 70 be set to a smaller value. When the lifting amount of the needle 70 exceeds the first stroke amount h1, the atomization angle α of the injection hole 121 reduced injected fuel. Furthermore, if the injection hole 121 has a rounded portion at its inlet, the fuel evenly into the injection hole 121 initiated. In addition, since the inner diameter of the injection hole 121 becomes narrower toward its outlet, the fuel flow velocity at the outlet of the injection hole 121 determined according to re / d0.
Gemäß 7 ist,
wenn der Hubbetrag der Nadel 70 weiter zunimmt und den
maximalen Hubbetrag h1 + h2 erreicht, der Wert aus re/h sehr gering, und
der Zerstäubungswinkel α bei maximalem
Hub ist geringer als bei dem ersten Hubbetrag h1. Zu diesem Zeitpunkt
ist aufgrund eines Wirbelströmungsverlustes
bei der Wirbelkammer 18 und innerhalb des Einspritzlochs 121 ein
Strömungsmengenkoeffizient des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
geringer als bei der herkömmlichen
Kraftstoffeinspritzvorrichtung, selbst wenn das Einspritzloch 121 in
einem konisch geformten Sitzventil in ähnlicher Weise wie bei dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
vorgesehen ist, jedoch keinen Kreiskrafterzeugungsabschnitt 71 wie die
Nut 715 oder die Wirbelkammer 18 entsprechend dem
vorliegenden Ausführungsbeispiel
hat, so dass die Wirbelströmung
nicht erzeugt wird.According to 7 is when the lifting amount of the needle 70 continues to increase and reaches the maximum lift amount h1 + h2, the value of re / h is very small, and the atomization angle α at the maximum lift is less than the first lift amount h1. At this time, due to a vortex flow loss in the vortex chamber 18 and inside the injection hole 121 a flow amount coefficient of the present embodiment is lower than in the conventional fuel injection device, even if the injection hole 121 is provided in a conically shaped poppet valve in a similar manner as in the present embodiment, but no Kreiskrafterzeugungsabschnitt 71 like the groove 715 or the vortex chamber 18 according to the present embodiment, so that the vortex flow is not generated.
Gemäß dem vorstehend
erwähnten
ersten Ausführungsbeispiel
steht der Kraftstoffmengenkoeffizient in einer engen Wechselbeziehung
zu der Kraftstoffeinspritzrate. Das Verhältnis aus re/d0 oder re/h bestimmt
die Strömungsgeschwindigkeit
des verwirbelten Kraftstoffes und den Strömungsmengenkoeffizienten und
auch die Kraftstoffeinspritzrate. Des weiteren wird der Zerstäubungswinkel α des aus
dem Einspritzloch 121 zu sprühenden Kraftstoffes durch die
Kreiskraft des verwirbelten Kraftstoffes gesteuert. Das heißt, wenn
der Verlust aufgrund des Wirbelns des Kraftstoffes in dem Einspritzloch 121 geringer
ist, ist der Zerstäubungswinkel α des Kraftstoffes
geringer und, wenn der Verlust größer ist, wird der Zerstäubungswinkel α größer.According to the above-mentioned first embodiment, the fuel amount coefficient is closely related to the fuel injection rate. The ratio of re / d0 or re / h determines the flow velocity of the swirled fuel and the flow rate coefficient as well as the fuel injection rate. Further, the atomization angle α of the injection hole becomes 121 to be sprayed fuel controlled by the circular force of the swirling fuel. That is, when the loss due to the swirling of the fuel in the injection hole 121 is smaller, the atomization angle α of the fuel is smaller and, when the loss is larger, the atomization angle α becomes larger.
Der
die Nuten 715 an der Außenfläche der Nadel 70 aufweisende
Kreiskrafterzeugungsabschnitt 71 bewirkt ein Wirbeln des
Kraftstoffes in der Wirbelkammer 18. Die Kreiskraft des
verwirbelten Kraftstoffes ist in Abhängigkeit von dem Hubbetrag der
Nadel 70 variabel. Da des weiteren der Abstand oder Zwischenraum
zwischen dem Ventilsitz 12a und dem Kontaktabschnitt 70a,
der ein Teil des Kraftstoffkanals ist, durch den Hubbetrag der Nadel 70 verändert wird,
wird die Strömungsgeschwindigkeit
oder Strömungsmenge
des in das Einspritzloch 121 tretenden Kraftstoffes dadurch
verändert.
Demgemäss wird
der Zerstäubungswinkel α des Kraftstoffes
in Übereinstimmung
mit dem Hubbetrag der Nadel 70 verändert. Des weiteren wird der
in das Einspritzloch 121 eintretende Kraftstoff weiter
verwirbelt, so dass die zerstäubten
Kraftstoffpartikel kleiner werden, was dem Verringern von schädlichen
Abgasemissionen des Motors dient.The grooves 715 on the outer surface of the needle 70 having district power generating section 71 causes a whirling of the fuel in the vortex chamber 18 , The circular force of the swirled fuel is dependent on the amount of lift of the needle 70 variable. Furthermore, there is the distance or clearance between the valve seat 12a and the contact section 70a , which is a part of the fuel passage, by the lift amount of the needle 70 is changed, the flow rate or flow rate of the in the injection hole 121 thereby changing fuel. Accordingly, the atomization angle α of the fuel becomes in accordance with the lift amount of the needle 70 changed. Furthermore, the in the injection hole 121 incoming fuel continues to be swirled so that the atomized fuel particles become smaller, which serves to reduce harmful engine exhaust emissions.
Da
das Einspritzloch 121 in einer geneigten oder schrägen Form
ausgebildet ist, ist nicht nur das Verhältnis aus re/h sehr gering,
sondern ist auch der Kraftstoffströmungsverlust in der Achse in
Richtung des Einspritzloches 121 sehr gering, so dass der Kraftstoff
eine erwünschte
Entfernung trotz des Wirbelverlustes des Kraftstoffs in dem Einspritzloch 121 erreichen
kann.Because the injection hole 121 is formed in an inclined or oblique shape, not only the ratio of re / h is very low, but is also the fuel flow loss in the axis in the direction of the injection hole 121 very low, so that the fuel is a desirable distance despite the vortex loss of the fuel in the injection hole 121 can reach.
Da
des weiteren der Durchmesser der Wirbelkammer 18 und ihr
Volumen sehr gering sind, kann die Wirbelströmung des Kraftstoffes schnell ausgebildet
werden. Darüber
hinaus wird die Wirbelkammer 18 stromabwärtig von
dem Kontaktabschnitt 70a ausgebildet, so dass der Zerstäubungswinkel α des von
dem Einspritzloch 121 gesprühten Kraftstoffes auf die Änderung
des Hubbetrags der Nadel 70 ansprechend folgen kann. Darüber hinaus wird,
da der Druck des Kraftstoffes in der Wirbelkammer 18 in Umfangsrichtung
ausgeglichen ist, die Nadel 70 koaxial zu dem Ventilkörper 12 gehalten.
Daher ist jede Zerstäubung
des Kraftstoffes aus den Einspritzlöchern 121, die in
Umfangsrichtung bei vorgegebenen Abständen an der konischen Innenwand
des Ventilkörpers 12 beabstandet
sind, gleichmäßig ohne
eine Abweichung der Kraftstoffeinspritzrate, so dass die Zerstäubungsschwankungen
zwischen den Einspritzlöchern 121 geringfügig sind.Furthermore, the diameter of the vortex chamber 18 and their volume is very small, the swirling flow of the fuel can be formed quickly. In addition, the vortex chamber 18 downstream of the contact portion 70a formed so that the atomization angle α of the injection hole 121 sprayed fuel on the change in the stroke amount of the needle 70 appealing can follow. In addition, as the pressure of the fuel in the vortex chamber 18 is compensated in the circumferential direction, the needle 70 coaxial with the valve body 12 held. Therefore, any atomization of the fuel from the injection holes 121 in the circumferential direction at predetermined intervals on the conical inner wall of the valve body 12 are spaced evenly without a deviation of the fuel injection rate, so that the sputtering variations between the injection holes 121 are slight.
Anstelle
der abgeschrägten
Form des Einspritzloches 121 kann das Einspritzloch 121 in
zylindrischer Form ausgebildet sein. In diesem Fall ist ein größerer Durchmesser
des Einspritzloches 121 im Hinblick auf die Wirbelverluste
des Kraftstoffes zu bevorzugen.Instead of the chamfered shape of the injection hole 121 can the injection hole 121 be formed in a cylindrical shape. In this case, there is a larger diameter of the injection hole 121 with regard to the vortex losses of the fuel.
Eine
Einspritzeinrichtung gemäß einem zweiten
Ausführungsbeispiel
ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 8 und 9 beschrieben. Das
zweite Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel lediglich durch die
Form der Innenwand des Ventilkörpers 12.
Der Ventilkörper 12 gemäß dem zweiten
Ausführungsbeispiel
hat eine zylindrische Innenwand 12d, deren Durchmesser
gleich wie bei der zylindrischen Innenwand 12c des ersten
Ausführungsbeispiels
ist, und eine größere Innenwand 12e,
deren Durchmesser größer als
bei der zylindrischen Innenwand 12d ist. Wenn der Hubbetrag
der Nadel 70 relativ gering ist, ist die zylindrische Innenwand 12d der
zylindrischen Fläche 714 der
Nadel 70 bei einem Zwischenraum zwischen ihnen zugewandt,
der der gleiche wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel ist. Wenn der
Hubbetrag der Nadel 70 größer ist, ist die zylindrische Fläche 714 der
vergrößerten Innenwand 12e zugewandt.
Das heißt,
der Abstand zwischen der Innenwand 12d, 12e des
Ventilkörpers 12 und
der zylindrischen Fläche 714 der
Nadel 70 ändert
sich schrittweise in Übereinstimmung
mit dem Hubbetrag der Nadel 70.An injector according to a second embodiment is described below with reference to FIGS 8th and 9 described. The second embodiment differs from the first embodiment only by the shape of the inner wall of the valve body 12 , The valve body 12 according to the second embodiment has a cylindrical inner wall 12d whose diameter is the same as in the cylindrical inner wall 12c of the first embodiment, and a larger inner wall 12e whose diameter is larger than in the cylindrical inner wall 12d is. When the lifting amount of the needle 70 is relatively small, is the cylindrical inner wall 12d the cylindrical surface 714 the needle 70 facing at a gap between them, which is the same as in the first embodiment. When the lifting amount of the needle 70 is larger, is the cylindrical surface 714 the enlarged inner wall 12e facing. That is, the distance between the inner wall 12d . 12e of the valve body 12 and the cylindrical surface 714 the needle 70 changes gradually in accordance with the lift amount of the needle 70 ,
Gemäß 8 sind,
wenn der Hubbetrag der Nadel 70 geringer als L1 + L2 ist,
der Zerstäubungswinkel α und der
Strömungsmengenkoeffizient
des aus dem Einspritzloch 121 gesprühten Kraftstoffs die gleichen
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Wenn
jedoch der Hubbetrag der Nadel 70 größer als L1 + L2 ist, überschreitet
die Impulsenergie der Strömungskomponente
Wb des an der Außenseite
der zweiten kegelstumpfartigen Fläche 712 in der Achsenrichtung
der Nadel 70 strömenden
Kraftstoffes eine Impulsenergie des durch die Nuten 715 tretenden
Kraftstoffes. Demgemäss
dominiert eine stromaufwärtige
und stromabwärtige
Kraftstoffströmung
in der axialen Richtung der Nadel 70 in 8,
ohne dass dem Kraftstoff eine kreisartige Kraft mitgeteilt wird,
so dass die Kraftstoffwirbelströmung
in der Wirbelkammer 18 vermindert ist.According to 8th are when the lifting amount of the needle 70 is less than L1 + L2, the atomization angle α and the flow rate coefficient of the injection hole 121 sprayed fuel the same as in the first embodiment. However, if the lifting amount of the needle 70 is larger than L1 + L2, the pulse energy exceeds the flow component Wb of the outside of the second frustoconical surface 712 in the axis direction of the needle 70 flowing fuel, a pulse energy of the through the grooves 715 passing fuel. Accordingly, an upstream and downstream fuel flow dominates in the axial direction of the needle 70 in 8th without giving the fuel a circular force, so that the fuel vortex flow in the vortex chamber 18 is reduced.
Gemäß 9 ist,
nachdem der Hubbetrag der Nadel 70 L1 + L2 überschritten
hat, der Zerstäubungswinkel α oder der
Strömungsmengenkoeffizient
des zweiten Ausführungsbeispiels
im wesentlichen der gleiche wie bei dem herkömmlichen Ausführungsbeispiel,
bei dem der Kreiskrafterzeugungsabschnitt 71 wie beispielsweise
die Nuten 715 nicht vorgesehen ist. Wenn der Hubbetrag
der Nadel 70 sich von L1 über L1 + L2 zu L3, der größer als
L1 + L2 ist, ändert,
ist die Änderung
des Zerstäubungswinkels α oder des
Strömungsmengenkoeffizienten
des zweiten Ausführungsbeispiels
größer als
bei dem ersten Ausführungsbeispiel.According to 9 is after the lifting amount of the needle 70 L1 + L2, the atomization angle α or the flow amount coefficient of the second embodiment is substantially the same as in the conventional embodiment in which the circular force generating portion 71 such as the grooves 715 is not provided. When the lifting amount of the needle 70 changes from L1 through L1 + L2 to L3 larger than L1 + L2, the change of the atomization angle α or the flow amount coefficient of the second embodiment is larger than in the first embodiment.
Wenn
beispielsweise der Hubbetrag der Nadel 70 auf L1 bei einem
Niedriglastbereich oder Mittellastbereich des Motors gesteuert wird,
kann der Kraftstoff bei größerem Zerstäubungswinkel α und bei
einer kürzeren
Eindringentfernung gesprüht
werden. Demgemäss
ist der Strömungsmengenkoeffizient
geringer und ist die Einspritzperiode länger, so dass Geräusche und
eine schädliche
Abgasemission bei dem Motorbetrieb vermindert werden. Andererseits
wird, wenn der Hubbetrag der Nadel 70 auf L3 bei einem
Hochlastbereich des Motors gesteuert wird, der Kraftstoff bei geringerem
Zerstäubungswinkel α und längerem Eindringentfernung
gesprüht. Demgemäss ist der
Strömungsmengenkoeffizient größer und
der Kraftstoff wird über
die gesamte Verbrennungskammer in einer kürzeren Zeitspanne zerstäubt, so
dass von dem Motor abgegebener schwarzer Rauch vermindert wird und
die Leistung des Motors zunimmt.For example, if the lift amount of the needle 70 is controlled at L1 at a low load or medium load range of the engine, the fuel can be sprayed at a larger spray angle α and at a shorter penetration distance. Accordingly, the flow amount coefficient is smaller and the injection period is longer, so that noises and harmful exhaust emission are reduced in the engine operation. On the other hand, when the lift amount of the needle 70 is controlled at L3 at a high-load region of the engine, spraying the fuel at a smaller atomization angle α and longer penetration distance. Accordingly, the flow rate coefficient is larger and the fuel is atomized over the entire combustion chamber in a shorter period of time, so that black smoke emitted from the engine is decreased and the power of the engine increases.
Eine
Einspritzeinrichtung gemäß einem
dritten Ausführungsbeispiel
ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben. Das
dritte Ausführungsbeispiel
unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel durch die Form
des Einspritzloches 122. Das Einspritzloch 122 von
dem dritten Ausführungsbeispiel
ist gemäß 11 in
der Mitte zwischen einem Einlass 122a an einer Seite einer
Innenwand des Ventilkörpers 12 und einem
Auslass 122b an einer Seite einer Außenwand des Ventilkörpers 12 mit
einem Abschnitt 122c mit einem kleinen Durchmesser vorgesehen,
dessen Durchmesser am kleinsten ist. Das heißt, das Einspritzloch 122 ist
in der Form einer Handtrommel ausgebildet (konkav).An injector according to a third embodiment is described below with reference to FIGS 10 and 11 described. The third embodiment differs from the second embodiment in the shape of the injection hole 122 , The injection hole 122 of the third embodiment is according to 11 in the middle between an inlet 122a on one side of an inner wall of the valve body 12 and an outlet 122b on one side of an outer wall of the valve body 12 with a section 122c provided with a small diameter whose diameter is smallest. That is, the injection hole 122 is formed in the shape of a hand drum (concave).
Der
Radius des Einspritzloches 122 an dem Einlass 122a ist
mit ri bezeichnet, der Radius von diesem an dem Abschnitt 122c mit
dem kleinen Durchmesser ist mit rm bezeichnet, und sein Radius am Auslass 122b ist
mit re bezeichnet. Der Durchmesser des Einspritzloches 122 ist
vom Einlass 122a zum Abschnitt 122c mit dem kleinen
Durchmesser kleiner und wird von dem Abschnitt 122c mit
dem kleinen Durchmesser zu dem Auslass 122b hin größer. Das heißt, die
Innenfläche
des Einspritzloches 122 ist von dem Abschnitt 122c mit
dem kleinen Durchmesser zu dem Auslass 122b hin mit einem
Schrägungswinkel θ geneigt.
Ein Verhältnis
von rm gegenüber
dem Abstand h zwischen einer Außenfläche der
Nadel 70 und der Innenwand des Ventilkörpers 12 in der Nähe des Einlasses 122a hängt von
dem erwünschten
Zerstäubungswinkel α des aus
dem Einspritzloch 122 gesprühten Kraftstoffes ab.The radius of the injection hole 122 at the inlet 122a is denoted by ri, the radius of this at the section 122c with the small diameter is denoted by rm, and its radius at the outlet 122b is denoted by re. The diameter of the injection hole 122 is from the inlet 122a to the section 122c smaller with the small diameter and gets off the section 122c with the small diameter to the outlet 122b bigger. That is, the inner surface of the injection hole 122 is from the section 122c with the small diameter to the outlet 122b towards a helix angle θ. A ratio of rm to the distance h between an outer surface of the needle 70 and the inner wall of the valve body 12 near of the inlet 122a depends on the desired atomization angle α of the injection hole 122 sprayed fuel.
Wenn
sich die Nadel 70 um den ersten Hubbetrag bewegt, der gering
ist, strömt
der Kraftstoff so, dass er entlang der Innenfläche des Einspritzloches 122 sogar
nach dem Abschnitt 122c mit dem kleinen Durchmesser kriecht,
da die Strömungsgeschwindigkeit
des Kraftstoffes gering ist. Der an dem Abschnitt 122c mit
dem kleinen Durchmesser zusammengedrückte Kraftstoff wird in dem
sich allmählich
vergrößernden
Einspritzloch 122 entspannt, das sich zu dem Auslass 122b hin
erstreckt, so dass der Zerstäubungswinkel α größer wird.
Des weiteren ist die Form des Einspritzloches 122 von dem
Einlass 122a zu dem Abschnitt 122c mit dem kleinen
Durchmesser so ausgebildet, dass sie einer Strömungsform des Kraftstoffes
entspricht, so dass ein Verlust aufgrund der Änderung der Strömungsform
des Kraftstoffes in ähnlicher
Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
vermindert ist. Darüber
hinaus wird, da der Schrägungswinkel θ auf 5° bis 15° eingestellt
ist, ein Verlust aufgrund der Strömungsformerstreckung des von
dem Abschnitt 122c mit dem kleinen Durchmesser zu dem Auslass 122b strömenden Kraftstoffes vermindert.
Demgemäss
nimmt der Strömungsmengenkoeffizient
zu und der Zerstäubungswinkel α bei dem
zweiten Hubbetrag, der größer als
der erste Hubbetrag ist, kann angemessen eingestellt werden.When the needle 70 moved by the first amount of lift, which is low, the fuel flows so that it along the inner surface of the injection hole 122 even after the section 122c creeps with the small diameter, since the flow rate of the fuel is low. The one on the section 122c The fuel compressed with the small diameter becomes in the gradually increasing injection hole 122 Relaxed, leading to the outlet 122b out, so that the sputtering angle α is larger. Furthermore, the shape of the injection hole 122 from the inlet 122a to the section 122c is formed with the small diameter so as to correspond to a flow shape of the fuel, so that a loss due to the change of the flow shape of the fuel is reduced in a similar manner as in the first embodiment. Moreover, since the skew angle θ is set to 5 ° to 15 °, a loss due to the flow-form extension of the portion becomes 122c with the small diameter to the outlet 122b flowing fuel decreases. Accordingly, the flow amount coefficient increases, and the atomization angle α at the second lift amount, which is larger than the first lift amount, can be set appropriately.
Darüber hinaus
ist bei dem zweiten Hubbetrag der Nadel 70 die Strömungsgeschwindigkeit
des Kraftstoffes in der axialen Richtung des Einspritzloches 122 hoch,
so dass der Kraftstoff, dessen Strömungsform sich an dem Abschnitt 122c mit
dem kleinen Durchmesser verengt, aufgrund seiner Trägheit von
der Innenfläche
des Einspritzloches 122 weg von dem Abschnitt 122c mit
dem kleinen Durchmesser zu dem Auslass 122b strömt. Demgemäss wird
der Zerstäubungswinkel α des von
dem Einspritzloch 122 gesprühten Kraftstoffes kleiner und
die Eindringentfernung von diesem wird größer. Der Abschnitt 122c mit
dem kleinen Durchmesser dient als Drossel.In addition, at the second stroke amount of the needle 70 the flow rate of the fuel in the axial direction of the injection hole 122 high, leaving the fuel, whose flow shape is at the section 122c narrows with the small diameter, due to its inertia from the inner surface of the injection hole 122 away from the section 122c with the small diameter to the outlet 122b flows. Accordingly, the atomization angle α of the injection hole becomes 122 sprayed fuel smaller and the penetration distance of this becomes larger. The section 122c with the small diameter serves as a throttle.
Gemäß dem dritten
Ausführungsbeispiel
besteht zusätzlich
zu einem Vorteil, dass der Kraftstoff in das Einspritzloch 122 aufgrund
der Abrundung an dem Einlass 122a gleichmäßig eingeleitet
wird, ein anderer Vorteil darin, dass das als Handtrommel ausgebildete
Einspritzloch 122 dem Verringern des Verlustes aufgrund
des Zusammenziehens und der Ausdehnung der Strömungsform und des weiteren
dem Verringern des Strömungsmengenkoeffizienten
und dem Erhöhen
des Zerstäubungswinkels α dient, da re/d0
größer ist.According to the third embodiment, in addition to an advantage that the fuel in the injection hole 122 due to the rounding at the inlet 122a is introduced uniformly, another advantage in that the trained as a hand drum injection hole 122 decreasing the loss due to the contraction and expansion of the flow shape and further reducing the flow amount coefficient and increasing the sputtering angle α, since re / d0 is larger.
Wie
dies vorstehend erwähnt
ist, ist bei dem ersten Hubbetrag oder bei einem geringen Hubbetrag
der Zerstäubungswinkel α bei dem
dritten Ausführungsbeispiel
größer als
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel.
Bei dem zweiten Hubbetrag oder bei einem hohen Hubbetrag ist der
Zerstäubungswinkel α geringer
und die Kraftstoffeindringentfernung ist größer, so dass der Strömungsmengenkoeffizient oder
die Einspritzrate bei dem dritten Ausführungsbeispiel größer als
bei dem zweiten Ausführungsbeispiel
ist. Demgemäss
kann eine breite Vielfalt an Zerstäubungseigenschaften verwirklicht
werden.As
mentioned above
is at the first lift amount or at a small lift amount
the atomization angle α at the
third embodiment
greater than
in the second embodiment.
In the second lift amount or at a high lift amount is the
Sputtering angle α less
and the fuel penetration is greater so that the flow rate coefficient or
the injection rate in the third embodiment is greater than
in the second embodiment
is. Accordingly,
can realize a wide variety of atomization properties
become.
Eine
Einspritzeinrichtung gemäß einem
vierten Ausführungsbeispiel
ist nachstehend unter Bezugnahme auf die 12 bis 14 beschrieben, das
nicht beansprucht ist. Die Einspritzeinrichtung gemäß dem vierten
Ausführungsbeispiel
hat ein einzelnes Einspritzloch 191.An injector according to a fourth embodiment will be described below with reference to FIGS 12 to 14 described, which is not claimed. The injector according to the fourth embodiment has a single injection hole 191 ,
Ein
Ventilkörper 19 ist
an seinem axialen Ende mit einem Einspritzloch 191 versehen.
Der Außenumfang
einer Wirbeleinheit 80 sitzt im Presssitz in einer Innenwand
des Ventilkörpers 19.
Ein zylindrischer Abschnitt 721 einer Nadel 72 ist
gleitfähig
in eine Innenwand der Wirbeleinheit 80 eingeführt. Die Wirbeleinheit 80 ist
an ihrem Außenumfang
mit einer Vielzahl an Nuten 56 versehen, die sich in einer
axialen Richtung des Ventilkörpers
erstrecken. Die Nuten 56 bilden Kraftstoffkanäle, in die
Kraftstoff von einem Kraftstoffkanal 53, der in dem Ventilkörper 19 ausgebildet
ist, über
das Kraftstoffauffangbecken 54 und den Kraftstoffkanal 55 geliefert
wird. Des weiteren ist die Wirbeleinheit 80 an ihrer Innenwand
mit einer Vielzahl an anderen Nuten 82 versehen, die sich jeweils
senkrecht zu jeder der Nuten 56 zu der Nadel 72 hin
erstrecken. Jede der Nuten 56 und jede der Nuten 82 ist
als Ganzes in der Form eines Buchstabens L ausgebildet. Die Nadel 72 ist
des weiteren mit einem Kontaktabschnitt 72a versehen, der
auf den Ventilsitz 19a zu setzen ist oder von diesem zu
entfernen ist, und mit einem Steuerende 72b zum Öffnen oder
Schließen
der Nuten 82 an einer Seite ihrer Innenwand versehen. Eine
Wirbeleinheit 80 ist stromabwärtig von dem Kontaktabschnitt 72a vorgesehen.A valve body 19 is at its axial end with an injection hole 191 Mistake. The outer circumference of a vortex unit 80 sits in an interference fit in an inner wall of the valve body 19 , A cylindrical section 721 a needle 72 is slidable in an inner wall of the vortex unit 80 introduced. The vortex unit 80 is on its outer periphery with a variety of grooves 56 provided extending in an axial direction of the valve body. The grooves 56 form fuel channels, into the fuel from a fuel channel 53 which is in the valve body 19 is formed, via the fuel sump 54 and the fuel channel 55 is delivered. Furthermore, the vortex unit 80 on its inner wall with a variety of other grooves 82 provided, each perpendicular to each of the grooves 56 to the needle 72 extend. Each of the grooves 56 and each of the grooves 82 is formed as a whole in the form of a letter L. The needle 72 is further with a contact section 72a provided on the valve seat 19a is to be set or removed from this, and with a control end 72b for opening or closing the grooves 82 provided on one side of its inner wall. A vortex unit 80 is downstream of the contact portion 72a intended.
Die
Wirbeleinheit 80, die Nadel 72 und der Ventilkörper 19 bilden
einen Kreiskrafterzeugungsabschnitt 85. Ein Öffnungsbereich
von jeder Nut 82, durch den der Kraftstoff zu der Wirbelkammer 81 strömt, ändert sich
in Übereinstimmung
mit dem Hubbetrag der Nadel 72. Demgemäss wird ein Verhältnis aus
einem Radius re von einem Auslass 19b des Einspritzloches 191 zu
einer Öffnungslänge von
einem Einlass der Wirbelkammer 81 um den Hubbetrag der Nadel 72 zum Ändern des
Zerstäubungswinkels α in ähnlicher
Weise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel
geändert.
Anstelle des einzelnen Einspritzloches 191 kann eine Vielzahl
an Einspritzlöchern
am Umfang bei vorgegebenen Abständen
an einer konischen Innenwand des Ventilkörpers 19 stromabwärtig von
einer Position vorgesehen sein, an der der Kontaktabschnitt 72a an
dem Ventilsitz 19a sitzt.The vortex unit 80 , the needle 72 and the valve body 19 form a circular power generating section 85 , An opening area of each groove 82 through which the fuel reaches the vortex chamber 81 flows, changes in accordance with the lift amount of the needle 72 , Accordingly, a ratio of a radius re from an outlet 19b the injection hole 191 to an opening length of an inlet of the swirl chamber 81 by the amount of lift of the needle 72 for changing the sputtering angle α changed in a similar manner as in the first embodiment. Instead of the single injection hole 191 may be a plurality of injection holes on the circumference at predetermined intervals on a conical inner wall of the valve body 19 be provided downstream of a position at which the Contact section 72a at the valve seat 19a sitting.
Die
Einspritzeinrichtung gemäß einem
der vorstehend erwähnten
Ausführungsbeispiele
kann nicht nur auf einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung der Common-Rail-Art
angewendet werden, sondern auch bei einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung
einer beliebigen anderen Art, wie beispielsweise einer Kraftstoffeinspritzvorrichtung
einer Speicher-Elektro-Hydraulik-Servoart
und einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung, bei der eine Nadel durch
eine Magnetkraft oder mechanische Kraft direkt angetrieben wird.The
Injection device according to a
the aforementioned
embodiments
not only on a common-rail type fuel injector
be applied, but also in a fuel injection device
of any other type, such as a fuel injector
a storage electro-hydraulic servo
and a fuel injection device in which a needle through
a magnetic force or mechanical force is driven directly.
Bei
der Kraftstoffeinspritzvorrichtung sind eine Vielzahl an Einspritzlöchern 121,
die in Umfangsrichtung bei vorgegebenen Abständen an einem konischen Ventilsitz 12a eines
Ventilkörpers 12 beabstandet
sind, stromabwärtig
von einer Position angeordnet, an der ein Kontaktabschnitt 70a einer Nadel 70 auf
den Ventilsitz 12a gesetzt wird oder von diesem wegbewegt
wird. Eine Vielzahl an Nuten 715, die sich jeweils an einer
Außenfläche 711, 712, 713, 714 der
Nadel 70 bei einem vorbestimmten Neigungswinkel zu ihrer
Achse L erstrecken, dienen dem Verwirbeln des Kraftstoffes, der
durch einen Ventilzwischenraum zwischen dem Kontaktabschnitt 70a und
dem Ventilsitz 12a tritt, bevor er in die Einspritzlöcher 121 eintritt.
Die Strömungsgeschwindigkeit
Uu des Kraftstoffs in der Umfangsrichtung zu einer Achse L des Ventilelementes
an einem oberen Umfang 121u von jedem Einlass 121a der
Einspritzlöcher 121 ist
geringer als die Strömungsgeschwindigkeit
Ud an seinem unteren Umfang 121d, so dass der in die Einspritzlöcher 121 eingetretene
Kraftstoff weiter in diesen verwirbelt wird und ein Zerstäubungswinkel α des aus
den Einspritzlöchern 121 gesprühten Kraftstoffes
in Übereinstimmung
mit dem Hubbetrag der Nadel 70 verändert wird.In the fuel injection device are a plurality of injection holes 121 in the circumferential direction at predetermined intervals on a conical valve seat 12a a valve body 12 are spaced downstream of a position at which a contact portion 70a a needle 70 on the valve seat 12a is set or moved away from it. A variety of grooves 715 , each on an outer surface 711 . 712 . 713 . 714 the needle 70 extend at a predetermined inclination angle to its axis L, serve the swirling of the fuel through a valve gap between the contact portion 70a and the valve seat 12a occurs before entering the injection holes 121 entry. The flow velocity Uu of the fuel in the circumferential direction to an axis L of the valve element at an upper periphery 121U from every inlet 121 the injection holes 121 is less than the flow velocity Ud at its lower circumference 121d so that's in the injection holes 121 entered fuel is further swirled in this and an atomization angle α of the injection holes 121 sprayed fuel in accordance with the amount of lift of the needle 70 is changed.
