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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoff-Einspritzventil, das Kraftstoff einspritzt.
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Hintergrund der Technik
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Als Hintergrund der Technik dieses technischen Gebiets ist das Kraftstoff-Einspritzventil bekannt, das in der japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift
JP 2011 -
144 731 A (Patentdokument 1) beschrieben wird. Das bekannte Kraftstoff-Einspritzventil der Veröffentlichung ist mit einem Nadelventil ausgestattet, das durch Presspassen und Schweißen mit einem beweglichen Kern (einem beweglichen Eisenkern) verbunden wird (Absatz
0047). Um eine Verbindung zwischen einem inneren Raum des beweglichen Eisenkerns und einem inneren Raum des Nadelventils herzustellen, wird ein verbundener Teil zwischen dem beweglichen Eisenkern und dem Nadelventil mit einer Einlassöffnung ausgebildet (Absatz
0044). In einem Schaftabschnitt des Nadelventils sind sowohl ein Verbindungsloch als auch ein weiteres Verbindungsloch ausgebildet, die auf einer vorgelagerten bzw. einer nachgelagerten Seite im Hinblick auf eine Strömungsrichtung eines Kraftstoffs angeordnet sind. Das auf der vorgelagerten Seite befindliche Verbindungsloch weist eine Mehrzahl von kreisförmigen Öffnungen auf, die in der Nähe eines Endes (eines auf der vorgelagerten Seite befindlichen Endabschnitts) des Schaftabschnitts ausgebildet sind, der mit dem beweglichen Eisenkern verbunden ist. Das auf der nachgelagerten Seite befindliche Verbindungsloch weist eine Mehrzahl von ovalen Öffnungen auf, die in der Nähe eines Endes (eines auf der vorgelagerten Seite befindlichen Endabschnitts) des Schaftabschnitts ausgebildet sind, der verschlossen ist. Das auf der vorgelagerten Seite befindliche Verbindungsloch und das auf der nachgelagerten Seite befindliche Verbindungsloch sind so aufgebaut, dass das Innere des Schaftabschnitts mit einem inneren Raum in Verbindung steht, der in einem Düsenhalter und einem Düsenkörper ausgebildet ist, durch den das Nadelventil aufgenommen wird (Absatz
0044). Bei diesem Aufbau wird ein Kraftstoff, der von einem Kraftstoff-Einlassabschnitt (einer Kraftstoff-Zufuhröffnung) in das Kraftstoff-Einspritzventil geleitet wird, auf eine innere Umfangsseite des beweglichen Eisenkerns, zu der Einlassöffnung und anschließend auf eine innere Umfangsseite des Schaftabschnitts des Nadelventils geleitet. Der Kraftstoff, der in den Schaftabschnitt geleitet wird, wird in den Raum geleitet, der zwischen dem Nadelventil und einer Einheit des Düsenhalters und des Düsenkörpers ausgebildet ist, nachdem er durch das auf der vorgelagerten Seite befindliche Verbindungsloch und das auf der nachgelagerten Seite befindliche Verbindungsloch geführt worden ist (Absatz
0056).
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In dem in dem Patentdokument 1 offenbarten Kraftstoff-Einspritzventil ist der Schaftabschnitt aus einem zylindrischen Element aufgebaut, und Kraftstoff in dem Schaftabschnitt wird durch die Verbindungslöcher nach außen geleitet. In diesem Fall neigt das Innere des Schaftabschnitts jedoch dazu, einen Kraftstoffströmungs-Totbereich (ein Stillstand) und einen Teil zu erzeugen, an dem die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs vermindert ist.
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Bei Kraftstoff-Einspritzventilen werden, um einem Fall zu begegnen, in dem versehentlich ein Fremdkörper während des Herstellungsprozesses in einen Kraftstoff-Strömungskanal des Kraftstoff-Einspritzventils gerät, die hergestellten Kraftstoff-Einspritzventile einem Einlaufvorgang unterzogen, um den Fremdkörper nach außen auszutragen. Wenn der oben genannte Kraftstoffströmungs-Totbereich (der Stillstand) und der Bereich mit einer verminderten Kraftstoffgeschwindigkeit vorhanden sind, ist das Austragen des Fremdkörpers nach außen folglich zeitaufwendig, und auf diese Weise muss der Einlaufvorgang der Ventile über einen langen Zeitraum hinweg ausgeführt werden. Die Produktionseffizienz wird vermindert, da der Einlaufvorgang einen längeren Zeitraum erfordert. Darüber hinaus werden Energie und Reinigungsflüssigkeit, die durch den Einlaufvorgang verbraucht werden, erhöht.
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Die Patentdokumente 2 und 3 offenbaren ähnliche Kraftstoff-Einspritzventile.
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Dokument zur verwandten Technik
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Patentdokument
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Übersicht über die Erfindung
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Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Kraftstoff-Einspritzventil bereitzustellen, das in der Lage ist, einen Fremdkörper mit einer kürzeren Dauer eines Einlaufvorgangs nach außen auszutragen, selbst wenn der Fremdkörper im Herstellungsprozess in den Kraftstoff-Strömungskanal des Kraftstoff-Einspritzventils geraten ist.
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Um das oben genannte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Kraftstoff-Einspritzventil bereit, das einen Ventilsitz und einen Ventilkörper, die so miteinander zusammenwirken, dass sie einen Kraftstoffkanal öffnen und schließen, ein bewegliches Element, an dem der Ventilkörper an einem Ende davon bereitgestellt wird und in dem ein Kraftstoffkanal ausgebildet ist, ein Ventilsitzelement, an dem der Ventilsitz ausgebildet ist, ein auf einer vorgelagerten Seite befindliches Verbindungsloch, das sich vor der Strömung des Kraftstoffs vorgelagert befindet und das Innere und das Äußere des beweglichen Elements verbindet, und ein auf einer nachgelagerten Seite befindliches Verbindungsloch aufweist, das sich nach der Strömung des Kraftstoffs nachgelagert befindet und das Innere und das Äußere des beweglichen Elements verbindet, wobei ein Führungsabschnitt des Ventilkörpers, an dem das Ventilsitzelement und der Ventilkörper miteinander in gleitendem Kontakt stehen, nachgelagert nach dem auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungsloch bereitgestellt wird und wobei ein Kraftstoffkanal zum Verbinden der vorgelagerten Seite und der nachgelagerten Seite des Führungsabschnitts in der Richtung der Mittelachse an derselben Winkelposition in der Umfangsrichtung des beweglichen Elements bereitgestellt wird wie das auf der nachgelagerten Seite befindliche Verbindungsloch und ein Flächenverhältnis ((S1+S2)/S3), bei dem S1 eine Querschnittfläche des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs ist, S2 eine Querschnittfläche des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs ist und S3 eine Querschnittfläche eines Kraftstoffkanals ist, der in dem Kraftstoffkanal des beweglichen Elements an einer Position bereitgestellt wird, die vor dem auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungsloch vorgelagert bereitgestellt wird, kleiner als 4,0 ist.
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Um das oben genannte Ziel zu erreichen, stellt die vorliegende Erfindung ein Kraftstoff-Einspritzventil bereit, das einen Ventilsitz und einen Ventilkörper, die so miteinander zusammenwirken, dass sie einen Kraftstoffkanal öffnen und schließen, und einen elektromagnetischen Antriebsabschnitt beinhaltet, der den Ventilkörper antreibt, wobei der elektromagnetische Antriebsabschnitt einen feststehenden Eisenkern und einen beweglichen Eisenkern beinhaltet, der so an dem Ventilkörper befestigt ist, dass er den Ventilkörper mithilfe einer magnetischen Anziehungskraft, die zwischen dem feststehenden Eisenkern und dem beweglichen Eisenkern erzeugt wird, in der Öffnungs-/Schließ-Richtung antreibt, und wobei der Ventilkörper und der bewegliche Eisenkern durch einen Stangenabschnitt verbunden sind, in dem ein Kraftstoffkanal ausgebildet ist, und wobei der Stangenabschnitt mit einem auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungsloch, das sich vor der Strömung des Kraftstoffs vorgelagert befindet und das Innere und das Äußere des Stangenabschnitts verbindet, und mit einem auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungsloch ausgestattet ist, das sich nach der Strömung des Kraftstoffs nachgelagert befindet und das Innere und das Äußere des Stangenabschnitts verbindet; und wobei ein Flächenverhältnis ((S1+S2)/S3), bei dem S1 eine Querschnittfläche des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs ist, S2 eine Querschnittfläche des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs ist und S3 eine Querschnittfläche eines Kraftstoffkanals ist, der in einem Einlassteil eines Kraftstoffkanals bereitgestellt wird, der in dem Stangenabschnitt ausgebildet ist, kleiner als 3,5 ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung kann aufgrund des Bereitstellens der Verbindungslöcher, die in dem beweglichen Element ausgebildet sind, die Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff, der von dem Inneren des beweglichen Elements zu dem Äußeren desselben strömt, erhöht werden. Auf diese Weise kann, selbst wenn ein Fremdkörper in den Kraftstoffkanal gerät, der Fremdkörper rasch aus dem Kraftstoffkanal ausgetragen werden, und so kann die Dauer des Einlaufvorgangs des Fahrzeugs verkürzt werden.
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Sonstige Wirkungen der vorliegenden Erfindung werden in den Erläuterungen von Ausführungsformen beschrieben.
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Figurenliste
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- 1 ist eine Vertikalschnittansicht einer Ausführungsform eines Kraftstoff-Einspritzventils der vorliegenden Erfindung, die durch einen vertikalen Schnitt durch das Ventil entlang einer Ventilschaftachse (einer Mittelachsenlinie) bereitgestellt wird.
- 2 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Abschnitts in der Nähe eines in 1 dargestellten Düsenteils 8.
- 3 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Abschnitts in der Nähe eines beweglichen Elements 27.
- 4 ist ein Analysediagramm, das die Schwankung in einer Strömungsgeschwindigkeit darstellt, die an jeweiligen Auslassabschnitten von Verbindungslöchern 27boa und 27bob auftritt, wenn das Verhältnis ((S1+S2)/S3) zwischen der Summe (S1+S2) aus der Querschnittfläche S1 eines auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa und der Querschnittfläche S2 eines auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27bob und der Querschnittfläche S3 eines offenen Abschnitts 27af variiert wird, durch den ein beweglicher Eisenkern 27a mit einem Stangenabschnitt 27b in Verbindung steht.
- 5 ist ein Analysediagramm, das eine Verteilung einer Strömungsgeschwindigkeit darstellt, die auftritt, wenn das Flächenverhältnis ((S1+S2)/S3) gleich 3,0, 7,5 oder 12,0 beträgt.
- 6 ist ein Analysediagramm, das die Schwankung in der Strömungsgeschwindigkeit darstellt, die an den jeweiligen Auslassabschnitten der Verbindungslöcher 27boa und 27bob auftritt, wenn das Verhältnis (S1/S2) zwischen der Querschnittfläche S1 des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa und der Querschnittfläche S2 des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27bob variiert wird.
- 7 ist ein Analysediagramm, das eine Verteilung einer Strömungsgeschwindigkeit darstellt, die auftritt, wenn das Flächenverhältnis (S1/S2) gleich 0,3, 1,0 oder 1,6 beträgt.
- 8 ist eine Querschnittansicht eines Verbrennungsmotors, an dem ein Kraftstoff-Einspritzventil 1 montiert ist.
- 9 ist ein Analysediagramm, das eine Leistung eines Vergleichsbeispiels im Hinblick auf die Verteilung der Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung darstellt, die in der Nähe des Stangenabschnitts 27b auftritt.
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Ausführungsform der Erfindung
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Im Folgenden wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf 1 bis 3 beschrieben.
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Ein Gesamtaufbau eines Kraftstoff-Einspritzventils 1 wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. 1 ist eine Vertikalschnittansicht einer Ausführungsform des Kraftstoff-Einspritzventils der vorliegenden Erfindung, die durch einen vertikalen Schnitt durch das Ventil entlang einer Ventilschaftachse (einer Mittelachsenlinie) bereitgestellt wird. Es ist zu beachten, dass die Mittelachsenlinie 1a mit einer Achse (Ventilachse) eines beweglichen Elements 27 übereinstimmt, das integral mit einem Ventilkörper 27c, einem Stangenabschnitt (Verbindungsabschnitt) 27b und einem beweglichen Eisenkern 27a ausgestattet ist, und die Mittelachsenlinie mit der Mittelachsenlinie eines zylindrischen Körpers 5 übereinstimmt.
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Im Folgenden wird ein oberer Endabschnitt (eine obere Endseite) des in 1 dargestellten Kraftstoff-Einspritzventils 1 bisweilen als Basisendabschnitt (Basisendseite) bezeichnet, und ein unterer Endabschnitt (eine untere Endseite) des Ventils 1 wird bisweilen als oberster Endabschnitt (oberste Endseite) bezeichnet. Die Benennung des Basisendabschnitts (der Basisendseite) und des obersten Endabschnitts (der obersten Endseite) beruht auf einer Richtung, in der ein Kraftstoff strömt, oder auf einem Montageaufbau des Kraftstoff-Einspritzventils 1 im Verhältnis zu Kraftstoffleitungen. Begriffe für eine Oben-Unten-Beziehung, die in der Beschreibung verwendet werden, beruhen auf 1, und daher haben solche Begriffe für eine Oben-Unten-Beziehung keine Verbindung mit Begriffen für eine Oben-Unten-Beziehung, die in einem tatsächlichen Aufbau verwendet werden, bei dem das Kraftstoff-Einspritzventil 1 in dem Verbrennungsmotor montiert ist.
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Bei dem Kraftstoff-Einspritzventil 1 wird durch einen zylindrischen Körper 5 aus Metall ein Kraftstoffkanal (ein Kraftstoffströmungskanal) 3 bereitgestellt, der sich allgemein entlang einer Mittelachsenlinie 1a erstreckt. Der zylindrische Körper 5 ist aus einem Metallmaterial wie zum Beispiel magnetischem Edelstahl oder dergleichen hergestellt und wird durch Pressbearbeiten wie etwa Tiefziehbearbeiten oder dergleichen so hergestellt, dass der hergestellte zylindrische Körper einen abgestuften Abschnitt in einer Richtung entlang der Mittelachsellinie 1a aufweist. Dadurch ist der Durchmesser des Basisendabschnitts des zylindrischen Körpers 5 größer als derjenige des obersten Endabschnitts desselben.
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Der Basisendabschnitt des zylindrischen Körpers 5 ist mit einer Kraftstoff-Einlassöffnung 2 ausgebildet, und ein Kraftstofffilter 13 ist an die Kraftstoff-Einlassöffnung 2 gepasst, um Fremdstoffe zu entfernen, die in den Kraftstoff geraten sind.
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Der Basisendabschnitt des zylindrischen Körpers 5 ist so radial nach außen erweitert, dass ein Flanschabschnitt (ein radial nach außen erweiterter Abschnitt) 5d ausgebildet wird, und ein O-Ring 11 wird in einen ringförmigen vertieften Abschnitt (einen ringförmigen Nutabschnitt) eingelegt, der zwischen dem Flanschabschnitt 5d und einem auf der Basisendseite befindlichen Endabschnitt 47a einer Abdeckung 47 bereitgestellt wird.
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Der oberste Endabschnitt des zylindrischen Körpers 5 ist mit einem Ventilabschnitt 7 ausgestattet, der einen Ventilkörper 27c und ein Ventilsitzelement 15 beinhaltet. Das Ventilsitzelement 15 wird in die oberste Endseite des zylindrischen Körpers 5 eingesetzt und durch Laserschweißen 19 an dem zylindrischen Körper 5 befestigt. Das Laserschweißen 19 wird auf den gesamten Umfang der äußeren zylindrischen Fläche des zylindrischen Körpers 5 von einer äußeren Umfangsseite aus angewendet. Falls gewünscht, kann das Ventilsitzelement 15 durch Laserschweißen an dem zylindrischen Körper 5 befestigt werden, nachdem das Ventilsitzelement 15 in die oberste Endseite des zylindrischen Körpers 5 gepresst worden ist.
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In einem mittleren Abschnitt des zylindrischen Körpers 5 ist ein Antriebsabschnitt 9 zum Antreiben des Ventilkörpers 27c angeordnet. Der Antriebsabschnitt 9 wird durch einen elektromagnetischen Aktuator (einen elektromagnetischen Antriebsabschnitt) gebildet. Genauer gesagt wird der Antriebsabschnitt 9 mithilfe eines feststehenden Eisenkerns 25, der in einem Innenraum (einer inneren Umfangsseite) des zylindrischen Körpers 5 befestigt ist, eines beweglichen Elements (eines beweglichen Bauteils) 27, das innerhalb des zylindrischen Körpers 5 auf der obersten Endseite relativ zu dem befestigten Eisenkern 25 angeordnet ist und in einer Richtung entlang der Mittelachsenlinie 1a beweglich ist, einer elektromagnetischen Spule 29, die um den zylindrischen Körper 5 herum an einer Position montiert ist, an der der feststehende Eisenkern 25 und ein beweglicher Eisenkern 27a, der durch das bewegliche Element 27 bereitgestellt wird, einander gegenüberliegen, wobei ein feiner Spalt δ 1 zwischen ihnen besteht, und eines Jochs 33 aufgebaut, das die elektromagnetische Spule 29 von einer äußeren Umfangsseite der elektromagnetischen Spule 29 aus bedeckt.
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Innerhalb des zylindrischen Körpers 5 ist das bewegliche Element 27 eingebaut. Der zylindrische Körper 5 befindet sich gegenüber einer äußeren zylindrischen Fläche des beweglichen Eisenkerns 27a oder umgibt diese, so dass er ein Gehäuse ausbildet, das den beweglichen Eisenkern 27a bedeckt.
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Der bewegliche Eisenkern 27a, der feststehende Eisenkern 25 und das Joch 33 bilden einen geschlossenen magnetischen Kreis, durch den ein magnetischer Fluss fließt, wenn die elektromagnetische Spule 29 erregt ist. Der magnetische Fluss ist in der Lage, den feinen Spalt δ 1 zu durchfließen. Um jedoch einen Streufluss zu verringern, der in dem zylindrischen Körper 5 an der Position fließt, an der der feine Spalt δ 1 bereitgestellt wird, wird ein nichtmagnetischer Abschnitt oder ein schwacher magnetischer Abschnitt 5c, dessen Magnetismus schwächer als bei sonstigen Teilen des zylindrischen Körpers 5 ist, an einer Position bereitgestellt, die dem feinen Spalt δ 1 des zylindrischen Körpers 5 entspricht. In der folgenden Erläuterung wird der nichtmagnetische Abschnitt oder der schwache magnetische Abschnitt 5c einfach als nichtmagnetischer Abschnitt 5c bezeichnet. Der nichtmagnetische Abschnitt 5c kann durch Anwenden einer Nichtmagnetisierungsbehandlung auf den magnetisierten zylindrischen Körper 5 hergestellt werden. Als eine solche Nichtmagnetisierungsbehandlung kann eine Wärmebehandlung verwendet werden. Oder ein solcher nichtmagnetischer Abschnitt 5c kann durch Ausstatten der äußeren zylindrischen Fläche des zylindrischen Körpers 5 mit einer ringförmigen Vertiefung an dem Abschnitt hergestellt werden, der dem nichtmagnetischen Abschnitt 5c entspricht.
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Die elektromagnetische Spule 29 ist um einen Spulenkörper 31 gewickelt, der aus einem Harz hergestellt ist und zylindrisch geformt ist, und der Spulenkörper ist um den zylindrischen Körper 5 herum angeordnet. Die elektromagnetische Spule 29 ist mit Anschlüssen 43, die in einem Verbinder 41 bereitgestellt werden, elektrisch verbunden. Mit dem Verbinder 41 ist eine externe Antriebsschaltung verbunden, so dass ein Antriebsstrom durch die Anschlüsse 43 an die elektromagnetische Spule 29 angelegt wird.
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Der feststehende Eisenkern 25 ist aus einem magnetischen Metallmaterial hergestellt. Der feststehende Eisenkern 25 ist zylindrisch geformt und weist ein Durchgangsloch 25a auf, das durch einen mittigen Abschnitt in einer Richtung entlang der Mittelachsenlinie 1a verläuft und sich dort hindurch erstreckt. Der feststehende Eisenkern 25 wird an eine Basisendseite eines kleinerdurchmessrigen Abschnitts 5b des zylindrischen Körpers 5 pressgepasst und an einem mittleren Abschnitt des zylindrischen Körpers 5 positioniert. Da ein größerdurchmessriger Abschnitt 5a auf der Basisendseite des kleinerdurchmessrigen Abschnitts 5b bereitgestellt wird, wird ein Montagevorgang für den feststehenden Eisenkern 25 erleichtert. Der feststehende Eisenkern 25 kann durch Schweißen an dem zylindrischen Körper 5 befestigt werden oder sowohl durch Schweißen als auch Presspassen an dem zylindrischen Körper 5 befestigt werden.
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Das bewegliche Element 27 ist mithilfe des beweglichen Eisenkerns 27a, des Stangenabschnitts (des Verbindungsabschnitts) 27b und des Ventilkörpers 27c aufgebaut. Der bewegliche Eisenkern 27a besteht aus einem ringförmigen Element. Der Ventilkörper 27c ist ein Element, das mit dem Ventilsitz 15b in Kontakt gebracht werden kann (siehe 2). Der Ventilsitz 15b und der Ventilkörper 27c wirken miteinander zusammen, um einen Kraftstoffkanal zu öffnen und zu schließen. Der Stangenabschnitt 27b weist eine schmale zylindrische Form auf und bildet einen Verbindungsabschnitt, durch den der bewegliche Eisenkern 27a und der Ventilkörper 27c verbunden sind. Der bewegliche Eisenkern 27a ist so mit dem Ventilkörper 27c verbunden, dass er ein Element bildet, das den Ventilkörper 27c mithilfe einer magnetischen Anziehungskraft, die zwischen dem beweglichen Eisenkern und dem feststehenden Eisenkern 25 ausgeübt wird, in einer Öffnungs-/Schließ-Richtung antreibt.
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Bei dieser Ausführungsform sind der Stangenabschnitt 27b und der Ventilkörper 27c aus verschiedenen Materialien aufgebaut, und der Ventilkörper 27c ist mit dem Stangenabschnitt 27b verbunden. Die Verbindung zwischen dem Stangenabschnitt 27b und dem Ventilkörper 27c wird durch Presspassen oder Schweißen hergestellt. Falls gewünscht, können der Stangenabschnitt 27b und der Ventilkörper 27c durch ein Element integral aufgebaut sein.
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Der Stangenabschnitt 27b ist zylindrisch geformt und weist ein Loch 27ba auf, das sich darin in einer axialen Richtung so erstreckt, dass es durch eine Öffnung an dem oberen Ende des Stangenabschnitts 27b nach außen freigelegt ist. Der Stangenabschnitt 27b ist mit Verbindungsöffnungen (offenen Abschnitten) 27boa und 27bob ausgebildet, die jeweils das Innere und Äußere des Stangenabschnitts verbinden. Zwischen der äußeren zylindrischen Fläche des Stangenabschnitts 27b und der inneren zylindrischen Fläche des zylindrischen Körpers 5 ist eine Gegendruckkammer 37 definiert. Ein oberer Endabschnitt 27bc des Stangenabschnitts 27b wird in eine Durchgangsöffnung 25a des feststehenden Eisenkerns 25 eingesetzt, und der Kraftstoffkanal 3 in der Durchgangsöffnung 25a wird durch das Loch 27ba und die Verbindungsöffnungen 27boa und 27bob mit der Gegendruckkammer 37 verbunden. Das Loch 27ba und die Verbindungsöffnungen 27boa und 27bob bilden den Kraftstoffkanal 3, durch den der Kraftstoffkanal 3 in der Durchgangsöffnung 25a und die Gegendruckkammer 37 verbunden sind oder in Verbindung stehen.
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Die Durchgangsöffnung 25a des feststehenden Eisenkerns 25 ist mit einer Schraubenfeder 39 ausgestattet. Ein Ende der Schraubenfeder 39 steht mit einem Federsitz 27ag in Kontakt, der im Inneren des beweglichen Eisenkerns 27a bereitgestellt wird. Das andere Ende der Schraubenfeder 39 steht mit einer Einstellvorrichtung (einem Einstellelement) 35 in Kontakt, die im Inneren der Durchgangsöffnung 25a des feststehenden Eisenkerns 25 angeordnet ist. Die Schraubenfeder 39 ist so angeordnet, dass sie zwischen dem Federsitz 27ag, der durch den beweglichen Eisenkern 27a bereitgestellt wird, und einem unteren Ende (einer Endfläche auf der obersten Endseite) der Einstellvorrichtung (des Einstellelements) 35 zusammengedrückt wird.
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Die Schraubenfeder 39 dient als Vorspannelement, das das bewegliche Element 27 in einer Richtung (Ventilschließrichtung) so vorspannt, dass bewirkt wird, dass der Ventilkörper 27c mit dem Ventilsitz 15b in Kontakt kommt (siehe 2). Durch Einstellen der Position der Einstellvorrichtung 35 in der Durchgangsöffnung 25a in einer Richtung entlang der Mittelachsenlinie 1a kann die Vorspannkraft, die von der Schraubenfeder 39 auf das bewegliche Element 27 ausgeübt wird, eingestellt werden.
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Die Einstellvorrichtung 35 ist mit einem Kraftstoffkanal 3 ausgebildet, der durch einen mittigen Abschnitt davon in einer Richtung entlang der Mittelachsenlinie 1a verläuft. Kraftstoff, der von der Kraftstoff-Einlassöffnung 2 aus zugeführt wird, strömt in den Kraftstoffkanal 3 der Einstellvorrichtung 35, strömt anschließend in den Kraftstoffkanal 3 des auf der obersten Endseite befindlichen Abschnitts der Durchgangsöffnung 25a des feststehenden Eisenkerns 25 und strömt anschließend in den Kraftstoffkanal 3, der durch das bewegliche Element 27 bereitgestellt wird.
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Das Joch 33 ist aus einem magnetischen Metallmaterial hergestellt und dient sowohl als Joch als auch als Gehäuse des Kraftstoff-Einspritzventils 1. Das Joch 33 ist wie ein gestuftes zylindrisches Element geformt, das einen größerdurchmessrigen Abschnitt 33a und einen kleinerdurchmessrigen Abschnitt 33b beinhaltet. Der größerdurchmessrige Abschnitt 33a ist zylindrisch so geformt, dass er eine äußere zylindrische Fläche der elektromagnetischen Spule 29 bedeckt und an seiner obersten Endseite den kleinerdurchmessrigen Abschnitt 33b aufweist, dessen Durchmesser kleiner als derjenige des größerdurchmessrigen Abschnitts 33a ist. Der kleinerdurchmessrige Abschnitt 33b wird an den kleinerdurchmessrigen Abschnitt 5b des zylindrischen Körpers 5 pressgepasst oder eng angeordnet. Dadurch steht die innere zylindrische Fläche des kleinerdurchmessrigen Abschnitts 33b in engem Kontakt mit der äußeren zylindrischen Fläche des zylindrischen Körpers 5. Unter dieser Bedingung liegt zumindest ein Teil der inneren zylindrischen Fläche des kleinerdurchmessrigen Abschnitts 33b der äußeren zylindrischen Fläche des beweglichen Eisenkerns 27a durch den zylindrischen Körper 5 gegenüber, und auf diese Weise wird der magnetische Widerstand des magnetischen Pfades, der an den entgegengesetzten Abschnitten erzeugt wird, verringert.
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Der auf der obersten Endseite befindliche Endabschnitt des Jochs 33 ist an seiner äußeren zylindrischen Fläche mit einem ringförmigen vertieften Abschnitt 33c ausgebildet, der sich in einer Umfangsrichtung erstreckt. An einem dünnwandigen Teil, der hinter einer unteren Fläche des ringförmigen vertieften Abschnitts bereitgestellt wird, werden das Joch 33 und der zylindrische Körper 5 durch Laserschweißen über den gesamten Umfang zusammengefügt.
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Auf dem obersten Endabschnitt des zylindrischen Körpers 5 ist eine zylindrische Schutzeinrichtung 49 angeordnet, an der ein Flanschteil 49a ausgebildet ist, und auf diese Weise wird der oberste Endabschnitt des zylindrischen Körpers 5 durch die Schutzeinrichtung 49 geschützt. Die Schutzeinrichtung 49 bedeckt einen oberen Teil eines Laser-Schweißabschnitts 24 des Jochs 33.
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Der Flanschteil 49a der Schutzeinrichtung 49, der kleinerdurchmessrige Abschnitt 33b des Jochs 33 und eine Stufenfläche, die zwischen dem größer- und dem kleinerdurchmessrigen Abschnitt 33a und 33b des Jochs 33 definiert ist, bilden eine ringförmige Nut 34, in der ein O-Ring 46 aufgenommen wird. Zu dem Zeitpunkt, an dem das Kraftstoff-Einspritzventil 1 in den Verbrennungsmotor eingebaut wird, dient der O-Ring 46 als Dichtungsmittel, das eine flüssigkeitsdichte und luftdichte Funktion gegenüber einem ringförmigen Raum bewirkt, der zwischen einer inneren zylindrischen Fläche eines Ventilmontagelochs, das in dem Verbrennungsmotor ausgebildet ist, und der äußeren zylindrischen Fläche des kleinerdurchmessrigen Abschnitts 33b des Jochs 33 definiert ist.
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Ein vorgegebener Flächenbereich des Kraftstoff-Einspritzventils 1 von einem mittleren Abschnitt davon bis zu einem Abschnitt in der Nähe der Basisendseite davon ist mit einer Formharzabdeckung 47 bedeckt. Ein auf der obersten Endseite befindlicher Endabschnitt der Harzabdeckung 47 bedeckt einen Teil der Basisendseite des größerdurchmessrigen Abschnitts 33a des Jochs 33. Durch das Harz, das die Harzabdeckung 47 ausbildet, wird der Verbinder 41 integral ausgebildet oder bereitgestellt.
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Im Folgenden wird ein Aufbau des Düsenteils 8 unter Bezugnahme auf 2 ausführlich beschrieben. 2 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Abschnitts in der Nähe des in 1 dargestellten Düsenteils 8.
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Das Ventilsitzelement 18 ist mit einem Durchgangsloch 15d, 15c, 15v und 15e ausgebildet, das sich in einer Richtung entlang der Mittelachsenlinie 1a erstreckt oder vordringt. Dieses Durchgangsloch weist an einem Teil davon eine konische Fläche 15v auf, deren Durchmesser sich mit Annäherung in Richtung der nachgelagerten Seite vermindert. Die konische Fläche 15v bildet darauf den Ventilsitz 15b aus, und wenn der Ventilkörper 27c von dem Ventilsitz 15b gelöst und darauf gesetzt wird, wird der Kraftstoffkanal geöffnet und geschlossen. In der folgenden Erläuterung kann die konische Fläche 15v, die den Ventilsitz 15b ausbildet, als Ventilsitzfläche bezeichnet werden. Der Ventilsitz 15b und ein Abschnitt des Ventilkörpers 27c, der mit dem Ventilsitz 15b in Kontakt kommt, werden als Dichtungsabschnitt bezeichnet.
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Ein oberer Lochabschnitt 15d, 15c und 15v, der oberhalb der konischen Fläche 15v in dem Durchgangsloch 15d, 15c, 15v und 15e platziert ist, bildet ein Ventilkörper-Aufnahmeloch zum Halten des Ventilkörpers 27c aus. Eine innere zylindrische Fläche des Ventilkörper-Aufnahmelochs ist mit einer Führungsfläche 15c ausgebildet, um den Ventilkörper 27c so zu führen, dass er sich in einer Richtung entlang der Mittelachsenlinie 1a bewegt. Bei der Führungsfläche 15c handelt es sich um eine von zwei Führungsflächen, die die Bewegung des beweglichen Elements 27 führen, und die Führungsfläche 15c dient als auf einer nachgelagerten Seite befindliche Führungsfläche, die auf einer nachgelagerten Seite platziert ist.
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Die auf der nachgelagerten Seite befindliche Führungsfläche 15c und eine Gleitfläche 27cb des Ventilkörpers 27c, die auf der auf der nachgelagerten Seite befindlichen Führungsfläche 15c gleitet, bilden einen auf der nachgelagerten Seite befindlichen Führungsabschnitt 50A aus, der eine Verlagerung oder eine Bewegung des beweglichen Elements 27 führt.
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Auf einer vorgelagerten Seite der Führungsfläche 15c wird eine konische Fläche 15d bereitgestellt, deren Durchmesser mit Annäherung in Richtung der vorgelagerten Seite zunimmt. Durch das Vorhandensein der konischen Fläche 15d wird ein Montagevorgang für den Ventilkörper 27c vereinfacht, und eine Vergrößerung einer Querschnittfläche des Kraftstoffkanals ist gewährleistet. Ein unterer Endabschnitt des Ventilkörper-Aufnahmelochs 15d, 15c und 15v ist mit einem Kraftstoff-Einbringungsloch 15e verbunden, und eine untere Endfläche des Kraftstoff-Einbringungslochs 15e ist gegenüber einer obersten Endfläche 15t des Ventilsitzelements 15 freigelegt.
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Mit der obersten Endfläche 15t des Ventilsitzelements 15 ist eine Düsenplatte 21n verbunden. Die Düsenplatte 21n wird durch Laser-Schweißen 23 an dem Ventilsitzelement 15 befestigt. Der Laser-Schweißabschnitt 23 erstreckt sich so um einen Einspritzloch-Ausbildungsbereich, dass er Kraftstoff-Einspritzöffnungen 110 umschließt, die innerhalb des Einspritzloch-Ausbildungsbereichs bereitgestellt werden.
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Die Düsenplatte 21n ist aus einem Plattenelement (einer flachen Platte) mit einer gleichmäßigen Dicke aufgebaut und weist an ihrem mittigen Abschnitt einen vorspringenden Abschnitt 21na auf, der nach außen vorspringt. Der vorspringende Abschnitt 21na ist durch eine gewölbte Fläche (zum Beispiel eine kugelförmige Fläche) geformt. Im Inneren des vorspringenden Abschnitts 21na ist eine Brennkammer 21a definiert. Die Brennkammer 21a ist so mit dem Kraftstoff-Einbringungsloch 15e verbunden, das in dem Ventilsitzelement 15 ausgebildet ist, dass Kraftstoff durch das Kraftstoff-Einbringungsloch 15e der Brennkammer 21a zugeführt wird.
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Der vorspringende Abschnitt 21na ist mit der Mehrzahl von Kraftstoff-Einspritzöffnungen 110 ausgebildet. Für jede der Kraftstoff-Einspritzöffnungen110 kann eine beliebige Form eingesetzt werden. Beispielsweise kann jede Kraftstoff-Einspritzöffnung an einem vorgelagerten Teil davon eine Wirbelkammer aufweisen, um Kraftstoff mit einer Wirbelkraft auszustatten. Eine Mittelachsenlinie 110a jeder Kraftstoff-Einspritzöffnung kann sich parallel zu der Mittelachsenlinie 1a des Kraftstoff-Einspritzventils befinden, oder die Mittelachsenlinie 110a kann im Verhältnis zu der Linie 1a geneigt sein. Des Weiteren kann der vorspringende Abschnitt 21na von einem Typ sein, der keinen vorspringenden Abschnitt aufweist.
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Bei der Ausführungsform weist der Ventilabschnitt 7, der die Kraftstoff-Einspritzöffnungen 110 öffnet und schließt, das Ventilsitzelement 15 und den Ventilkörper 27c auf, und ein Kraftstoff-Einspritzabschnitt 21, der die Form des Kraftstoff-Sprühnebels bestimmt, weist die Düsenplatte 21n auf. Der Ventilabschnitt 7 und der Kraftstoff-Einspritzabschnitt 21 bilden einen Düsenabschnitt 8, der eine Kraftstoffeinspritzung vornimmt. Das heißt, in dem Düsenabschnitt 8 der Ausführungsform ist die Düsenplatte 21n mit einer obersten Endfläche 15t einer Körperseite (des Ventilsitzelements 15) des Düsenabschnitts 8 verbunden.
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Des Weiteren handelt es sich in der Ausführungsform bei dem Ventilkörper 27c um ein Kugelventil, das eine Kugelform aufweist. Dementsprechend ist ein Abschnitt des Ventilkörpers 27c, der der Führungsfläche 15c gegenüberliegt, mit einer Mehrzahl von umlaufend beabstandeten geschnittenen Flächen 27ca ausgebildet, durch die ein Kraftstoffkanal 15h (siehe 3) ausgebildet wird. Der Ventilkörper 27c kann aus einem anderen Ventilkörper als dem Kugelkörper aufgebaut sein. Beispielsweise ist ein Nadelventil verwendbar.
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Ein Aufbau in der Nähe des beweglichen Elements 27 wird unter Bezugnahme auf 3 ausführlich beschrieben. 3 ist eine vergrößerte Querschnittansicht eines Abschnitts in der Nähe des beweglichen Elements 27.
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Bei der Ausführungsform sind der bewegliche Eisenkern 27a und der Stangenabschnitt 27b integral aus einem Element aufgebaut. Ein mittlerer Abschnitt einer oberen Endfläche 27ab des beweglichen Eisenkerns 27a ist mit einem vertieften Abschnitt 27aa ausgestattet, der nach unten hin vertieft ist. Auf einem Boden des vertieften Abschnitts 27aa ist ein Ventilsitz 27ag ausgebildet, durch den ein Ende einer Schraubenfeder 39 gestützt wird. Des Weiteren wird auf dem Boden des vertieften Abschnitts 27aa ein offener Abschnitt 27af bereitgestellt, der mit dem Inneren des Stangenabschnitts 27b in Verbindung steht. Der offene Abschnitt 27af bildet einen Kraftstoffkanal, der ermöglicht, dass Kraftstoff, der einen Raum 27ai in dem vertieften Abschnitt 27aa von dem Durchgangsloch 25a des feststehenden Eisenkerns 25 erreicht hat, in einen Raum 27bi in dem Stangenabschnitt 27b strömt.
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Wenngleich bei der Ausführungsform der Stangenabschnitt 27b und der bewegliche Eisenkern 27a integral aus einem Element aufgebaut sind, können sie aus getrennten Elementen aufgebaut sein und können anschließend integral miteinander verbunden werden.
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Die obere Endfläche 27ab des beweglichen Eisenkerns 27a ist eine Fläche, die einer unteren Endfläche 25b des feststehenden Eisenkerns 25 gegenüberliegt. Die obere Endfläche 27ab und die untere Endfläche 25b bilden jeweils magnetisch anziehende Flächen, gegen die jeweils eine magnetische Anziehungskraft ausgeübt wird. Eine äußere zylindrische Fläche 27ac des beweglichen Eisenkerns 27a ist so aufgebaut, dass sie an einer inneren zylindrischen Fläche 5e des zylindrischen Körpers 5 gleitet. Die innere zylindrische Fläche 5e bildet eine auf der vorgelagerten Seite befindliche Führungsfläche, und die äußere zylindrische Fläche 27ac gleitet auf der auf der vorgelagerten Seite befindlichen Führungsfläche 5e. Die auf der vorgelagerten Seite befindliche Führungsfläche 5e und die äußere zylindrische Fläche 27ac des beweglichen Eisenkerns 27a bilden einen auf der vorgelagerten Seite befindlichen Führungsabschnitt 50B, der eine Verlagerung oder eine Bewegung des beweglichen Elements 27 führt.
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Das bewegliche Element 27 wird durch zwei Stellen geführt, bei denen es sich um den auf der vorgelagerten Seite befindlichen Führungsabschnitt 50B und den oben erwähnten auf der nachgelagerten Seite befindlichen Führungsabschnitt 50A handelt, und entlang der Mittelachsenlinie 1a vorwärts und rückwärts bewegt.
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Wie hierin oben erwähnt, ist der Stangenabschnitt 27b mit den Verbindungslöchern 27boa und 27bob ausgebildet, durch die das Innere und das Äußere des Stangenabschnitts 27b in Verbindung stehen. Das Verbindungsloch 27boa wird an einem oberen Teil des Stangenabschnitts 27b bereitgestellt und in der Nähe des beweglichen Eisenkerns 27a angeordnet. Das Verbindungsloch 27bob wird an einem unteren Teil des Stangenabschnitts 27b bereitgestellt und in der Nähe des Ventilkörpers (des Dichtungsabschnitts) 27c angeordnet. Bei der Ausführungsform werden die Verbindunglöcher 27boa und 27bob so bereitgestellt, dass sie eine Erzeugung eines Kraftstoffströmungs-Totbereichs (eines Stillstandes) unterbinden, der in der Nähe des Stangenabschnitts 27b des beweglichen Elements 27 auftreten würde.
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Im Folgenden wird eine Kraftstoffströmung unter Bezugnahme auf ein Vergleichsbeispiel von 9 beschrieben, die in der Nähe des Stangenabschnitts 27b auftritt. 9 ist ein Analysediagramm, das eine Leistung des Vergleichsbeispiels im Hinblick auf die Verteilung der Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung darstellt, die in der Nähe des Stangenabschnitts 27b auftritt. In 9 werden eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A, die durch die Verbindungslöcher 27bo verläuft, und eine weitere Querschnittansicht entlang der Linie B-B dargestellt, die senkrecht zu der Linie A-A ist und nicht durch die Verbindungslöcher 27bo verläuft. Es ist zu beachten, dass die Verbindungslöcher 27bo jeweils an zwei Positionen des Stangenabschnitts 27b bereitgestellt werden, die um 180 Grad in einer Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind.
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In dem Vergleichsbeispiel ist der Stangenabschnitt 27b an einem mittleren Teil davon mit einem sich axial erstreckenden Verbindungsloch (einem offenen Abschnitt) 27bo ausgebildet. In diesem Fall neigt jedoch die Seite der äußeren zylindrischen Fläche des Stangenabschnitts 27b dazu, einen Kraftstoffströmungs-Totbereich (einen oberen Kraftstoffströmungs-Totbereich) in einem Flächenbereich zwischen dem unteren Endabschnitt des beweglichen Eisenkerns 27a und einem oberen Endabschnitt des Verbindungslochs 27bo zu erzeugen. Der Kraftstoffströmungs-Totbereich erstreckt sich zu einem oberen Flächenbereich des Verbindungslochs 27bo. Des Weiteren neigt auf der Seite der inneren zylindrischen Fläche (im Inneren) des Stangenabschnitts 27b der untere Endteil des Stangenabschnitts 27b, mit dem der Ventilkörper 27c verbunden ist, der den Dichtungsabschnitt bildet, dazu, einen Kraftstoffströmungs-Totbereich (einen unteren Kraftstoffströmungs-Totbereich) zu erzeugen.
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Solche Kraftstoffströmungs-Totbereiche werden durch einen Stillstand einer Kraftstoffströmung verursacht, der erzeugt wird, wenn die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung sehr gering wird. Um Fremdkörper aus dem Kraftstoffströmungs-Totbereich mit der geringen Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung auszuschwemmen, ist Zeit erforderlich. Dementsprechend ist es wünschenswert, eine Erzeugung des Kraftstoffströmungs-Totbereichs zu unterbinden oder den Flächenbereich des Kraftstoffströmungs-Totbereichs so weit wie möglich zu verkleinern.
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Dementsprechend werden bei der Ausführungsform, um eine Erzeugung des oberen Kraftstoffströmungs-Totbereichs und des unteren Kraftstoffströmungs-Totbereichs zu unterbinden oder den Flächenbereich des oberen Kraftstoffströmungs-Totbereichs und des unteren Kraftstoffströmungs-Totbereichs so weit wie möglich zu verkleinern, Verbindungslöcher in zwei Gruppen eingeteilt, wobei eine auf einer oberen Endseite des Stangenabschnitts 27b angeordnet ist und die andere auf einer unteren Endseite des Stangenabschnitts 27b angeordnet ist. Das heißt, die Verbindungslöcher werden in zumindest zwei geteilt und jeweils an axial beabstandeten zwei Abschnitten des Stangenabschnitts 27b angeordnet. Einer (das auf der vorgelagerten Seite befindliche Verbindungsloch 27boa) der beiden Abschnitte ist in der Nähe des unteren Endabschnitts des beweglichen Eisenkerns 27a (des oberen Endabschnitts des Stangenabschnitts 27b) positioniert, und der andere (das auf der nachgelagerten Seite befindliche Verbindungsloch 27bob) der beiden Abschnitte ist in der Nähe des Ventilkörpers 27c (des unteren Endabschnitts des Stangenabschnitts 27b) positioniert. Beispielsweise ist das auf der vorgelagerten Seite befindliche Verbindungsloch 27boa so angeordnet, dass ein oberer Endabschnitt des Lochs 27boa nicht in einem größeren Abstand als ein innerer Durchmesser des Stangenabschnitts 27b von dem unteren Endabschnitt des beweglichen Eisenkerns 27a entfernt platziert ist. Des Weiteren ist das auf der nachgelagerten Seite befindliche Verbindungsloch 27bob so angeordnet, dass der untere Endabschnitt des Lochs 27bob nicht in einem größeren Abstand als der innere Durchmesser des Stangenabschnitts 27b von dem unteren Ende des Stangenabschnitts 27b entfernt platziert ist.
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Der auf der nachgelagerten Seite befindliche Führungsabschnitt 50A ist mit dem Kraftstoffkanal 15h ausgebildet, der sich so in der Richtung der Mittelachsenlinie 1a erstreckt, dass er die vorgelagerte Seite des Führungsabschnitts mit der nachgelagerten Seite desselben in Verbindung bringt. Der Kraftstoffkanal 15h ist zwischen den geschnittenen Flächen 27ca des Ventilkörpers 27c und der inneren zylindrischen Fläche (der auf der nachgelagerten Seite befindlichen Führungsfläche) 15c des Ventilkörper-Aufnahmelochs definiert, das in dem Ventilsitzelement 15 ausgebildet ist. Der Kraftstoffkanal 15h ist in derselben Winkelposition wie das auf der nachgelagerten Seite befindliche Verbindungsloch 27bob im Hinblick auf eine Umfangsrichtung des beweglichen Elements 27 oder des Stangenabschnitts 27b angeordnet. Eine Mittelachsenlinie des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27bob und eine Mittelachsenlinie der geschnittenen Flächen 27c verlaufen parallel zueinander und befinden sich auf einer einzigen virtuellen Ebene. Die Mittelachsenlinie 1a befindet sich ebenso auf der virtuellen Ebene.
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Bei der oben genannten Anordnung kann Kraftstoff, der von dem auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungsloch 27bob aus in die Gegendruckkammer 37 geleitet wird, problemlos in den Kraftstoffkanal 15h strömen, der in dem auf der nachgelagerten Seite befindlichen Führungsabschnitt 50A ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung an dem Auslassabschnitt des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27bob erhöht werden, und auf diese Weise kann eine Erzeugung eines Kraftstoffströmungs-Totbereichs unterbunden werden.
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Des Weiteren sind eine Querschnittfläche (eine Öffnungsfläche) S1 des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa und eine Querschnittfläche (eine Öffnungsfläche) S2 des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27bob so festgelegt, dass die Strömungsgeschwindigkeit eines Kraftstoffs erhöht wird, der in der Nähe des Stangenabschnitts 27b strömt. Im Folgenden werden die Ergebnisse einer Analyse der Kraftstoffströmung in der Nähe des Stangenabschnitts 27b unter Bezugnahme auf 4 bis 7 erläutert.
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4 ist ein Analysediagramm, das die Schwankung in einer Strömung darstellt, die an jeweiligen Auslassabschnitten der Verbindungslöcher 27boa und 27bob auftritt, wenn das Verhältnis ((S1+S2)/S3) zwischen der Summe (S1+S2) aus der Querschnittfläche S1 des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa und der Querschnittfläche S2 des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27bob und der Querschnittfläche S3 des offenen Abschnitts 27af variiert wird, durch den der bewegliche Eisenkern 27a mit dem Stangenabschnitt 27b in Verbindung steht.
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Bei der Querschnittfläche S3 handelt es sich um eine Querschnittfläche des offenen Abschnitts 27af, durch den der bewegliche Eisenkern 27a mit dem Stangenabschnitt 27b in Fluidverbindung steht. Bei der Querschnittfläche S3 handelt es sich um eine Querschnittfläche eines Kraftstoffkanals, der an einem Einlassteil des Kraftstoffkanals 3 bereitgestellt wird, der in dem Stangenabschnitt 27b ausgebildet ist. Falls der Kraftstoffkanal, der in dem inneren zylindrischen Abschnitt 27bs bereitgestellt wird, in eine Mehrzahl von Kraftstoffkanälen unterteilt wird, handelt es sich bei der Querschnittfläche S3 um eine Gesamtsumme der Querschnittflächen der Mehrzahl von Kraftstoffkanälen. Bei der Querschnittfläche S3 handelt es sich um eine Querschnittfläche eines Kraftstoffkanals, der den Kraftstoff zuführt, der von dem auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungsloch 27boa und dem auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungsloch 27bob aus strömt.
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Bei der Ausführungsform weist das auf der vorgelagerten Seite befindliche Verbindungsloch 27boa zwei Öffnungen auf, die um 180 Grad in einer Umfangsrichtung des Stangenabschnitts 27b voneinander beabstandet sind. Bei der Querschnittfläche S1 des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa handelt es sich um die Summe der Querschnittflächen der beiden Öffnungen des Lochs 27boa. Das auf der nachgelagerten Seite befindliche Verbindungsloch 27bob weist zwei Öffnungen auf, die um 180 Grad in der Umfangsrichtung des Stangenabschnitts 27b voneinander beabstandet sind. Bei der Querschnittfläche S2 des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27bob handelt es sich um die Summe der Querschnittflächen der beiden Öffnungen des Lochs 27bob.
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Wie aus 4 zu ersehen ist, steigt in einem Bereich, in dem das Flächenverhältnis ((S1+S2)/S3) kleiner als 4,0 ist, die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung an den Auslassabschnitten der Verbindungslöcher 27boa und 27bob mit kleiner werdendem Querschnittverhältnis. Wenn das Flächenverhältnis ((S1+S2)/S3) gleich wie oder größer als 4,0 ist, wird die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung an den Auslassabschnitten der Verbindungslöcher 27boa und 27bob im Allgemeinen konstant und zeigt einen Wert, der kleiner als der Wert ist, der auftritt, wenn das Querschnittverhältnis ((S1+S2)/S3) kleiner als 4,0 ist.
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5 ist ein Analysediagramm, das eine Verteilung einer Strömungsgeschwindigkeit darstellt, die auftrat, wenn das Flächenverhältnis ((S1+S2)/S3) gleich 3,0, 7,5 oder 12,0 beträgt. Darüber hinaus wird in 5 wie in 9 die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit im Hinblick auf eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A und einer weiteren Querschnittansicht entlang der Linie B-B dargestellt.
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Wenn das Flächenverhältnis ((S1+S2)/S3) gleich 3,0 beträgt, weist die untere Seite der unteren Endfläche des beweglichen Eisenkerns 27a keinen Abschnitt auf, an dem die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung auf ein solches Maß gesenkt wird, dass der Kraftstoffströmungs-Totbereich sowohl in dem Flächenbereich der Querschnittansicht der Linie A-A als auch in dem Flächenbereich der Querschnittansicht der Linie B-B erzeugt wird. Wie in der Beschreibung von 4 erwähnt, gehen wir davon aus, dass die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung an den Auslassabschnitten der Verbindungslöcher 27boa und 27bob erhöht wird
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Wenn hingegen das Flächenverhältnis ((S1+S2)/S3) gleich 7,5 oder 12,0 beträgt, weist die untere Seite der unteren Endfläche des beweglichen Eisenkerns 27a darum herum einen Abschnitt auf, an dem die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung auf ein solches Maß gesenkt wird, dass der Kraftstoffströmungs-Totbereich sowohl in dem Flächenbereich der Querschnittansicht der Linie A-A als auch in dem Flächenbereich der Querschnittansicht der Linie B-B erzeugt wird. Wir gehen davon aus, dass eine Erzeugung eines solchen Kraftstoffströmungs-Totbereichs durch eine gesenkte Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung an den Auslassabschnitten der Verbindungslöcher 27boa und 27bob bewirkt wird.
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Wenn das Flächenverhältnis ((S1+S2)/S3) gleich 7,5 beträgt, stimmt die Öffnungsfläche des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa mit derjenigen überein, die bereitgestellt wird, wenn das Flächenverhältnis ((S1+S2)/S3) gleich 3,0 beträgt, und die Öffnungsfläche des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27bob wird vergrößert. In diesem Fall erscheint der Kraftstoffströmungs-Totbereich auf einer nachgelagerten Seite des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa.
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Wenn hingegen das Flächenverhältnis ((S1+S2)/S3) gleich 12,0 beträgt, stimmt die Öffnungsfläche des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27bob mit derjenigen überein, die bereitgestellt wird, wenn das Flächenverhältnis ((S1+S2)/S3) gleich 7,5 beträgt, und die Öffnungsfläche des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa wird vergrößert. In diesem Fall erscheint der Kraftstoffströmungs-Totbereich an einem seitlichen Flächenbereich des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa. Dies kann daran liegen, dass die Kraftstoffströmung eine größere Geschwindigkeitskomponente in der axialen Richtung des Stangenabschnitts 27b aufweist, die Kraftstoffströmung von einem unteren Abschnitt des vergrößerten auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa ausgetragen wird und die Austragposition der Kraftstoffströmung aus dem auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungsloch 27boa in Richtung der unteren Endseite des Stangenabschnitts 27b verlagert wird. Des Weiteren wird davon ausgegangen, dass, da die Öffnungsfläche des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27bob vergrößert wird, die Kraftstoffströmung in dem Stangenabschnitt 27b in Richtung des unteren Endabschnitts davon leicht erzeugt wird.
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Wie oben hierin erwähnt, ist es durch Festlegen des Flächenverhältnisses ((S1+S2)/S3) auf einen Bereich kleiner als 4,0 möglich, die Kraftstoffgeschwindigkeit an den Auslassabschnitten der Verbindungslöcher 27boa und 27bob zu erhöhen. Damit ist es möglich, eine Erzeugung des Kraftstoffströmungs-Totbereichs in der Nähe des Stangenabschnitts 27b zu unterbinden.
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Es ist zu beachten, dass der untere Grenzwert des Flächenverhältnisses ((S1+S2)/S3) durch eine Querschnittfläche eines Kraftstoffkanals beeinflusst wird, der auf einer nachgelagerten Seite des auf der vorgelagerten Seite befindlichen und des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa und 27bob bereitgestellt wird. Im Allgemeinen wird die Kraftstoff-Einspritzmenge sowohl durch den Flächenbereich eines ringförmigen Raums, der zwischen dem Ventilkörper 27c und dem Ventilsitz 15b definiert ist, als auch durch die Gesamtquerschnittfläche des Kraftstoff-Einspritzlochs bestimmt. Die Fläche des ringförmigen Raums, der zwischen dem Ventilkörper 27c und dem Ventilsitz 16b definiert ist, oder die Gesamtquerschnittfläche des Kraftstoff-Einspritzlochs ist in dem Kraftstoffkanal, der durch das Kraftstoff-Einspritzventil definiert wird, am kleinsten. Folglich ist es erforderlich, die Öffnungsfläche (S1+S2) der Verbindungslöcher 27boa und 27bob größer als die Fläche des ringförmigen Raums zwischen dem Ventilkörper 27c und dem Ventilsitz 15b und die Gesamtquerschnittfläche des Kraftstoff-Einspritzlochs zu gestalten. Folglich ist die Öffnungsfläche (S1+S2) der Verbindungslöcher 27boa und 27bob größer als die Fläche des ringförmigen Raums, der zwischen dem Ventilkörper 27c und dem Ventilsitz 15b definiert ist, und die Gesamtquerschnittfläche des Kraftstoff-Einspritzlochs festgelegt. Mithilfe der auf diese Weise festgelegten Öffnungsfläche (S1+S2) wird der untere Grenzwert des Flächenverhältnisses ((S1+S2)/S3) bestimmt.
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Sowohl die Fläche (S1+S2) als auch die Fläche S3 des Kraftstoffkanals sind größer als die Fläche des ringförmigen Raums, der zwischen dem Ventilkörper 27c und dem Ventilsitz 15b definiert ist, und die Gesamtquerschnittfläche des Kraftstoff-Einspritzlochs. Dementsprechend besteht eine Möglichkeit, dass der untere Grenzwert des Flächenverhältnisses ((S1+S2)/S3) kleiner als 1 (eins) ist. Um jedoch eine gleichmäßige Kraftstoffströmung aus den Verbindungslöchern 27boa und 27bob durch Beseitigen eines Druckverlustes zu erzielen, der an dem Stangenabschnitt 27b auftritt, wird das Flächenverhältnis ((S1+S2)/S3) bevorzugt auf einen Wert festgelegt, der gleich 1 (eins) oder größer als 1 (eins) ist.
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6 ist ein Analysediagramm, das die Schwankung in der Strömungsgeschwindigkeit darstellt, die an den jeweiligen Auslassabschnitten der Verbindungslöcher 27boa und 27bob auftritt, wenn das Verhältnis (S1/S2) zwischen der Querschnittfläche S1 des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa und der Querschnittfläche S2 des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27bob variiert wird.
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Wenn das Flächenverhältnis (S1/S2) zwischen der Querschnittfläche S1 des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa und der Querschnittfläche S2 des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27bob gleich 1,0 beträgt, weist die Kraftstoffströmung an den jeweiligen Auslassabschnitten der Verbindungslöcher 27boa und 27bob die höchste Geschwindigkeit auf. Anschließend wird unter Verwendung eines Geschwindigkeitswertes von (0,9 m/s) in 4, der an dem Auslassabschnitt des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa auftritt, wenn das Flächenverhältnis ((S1+S2)/S3) gleich 4,0 beträgt, als Bezugswert ein zulässiger Bereich des Flächenverhältnisses (S1/S2) festgelegt. Das heißt, unter Verwendung des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa, an dem die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung geringer als diejenige des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27bob ist, als Bezugswert wird ein Bereich, an dem die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung an dem Auslassabschnitt des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa höher als 0,9 m/s ist, als zulässiger Bereich festgelegt.
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Bei der Ausführungsform wird das Flächenverhältnis (S1/S2) auf einen Bereich oder einen Wert festgelegt, der größer als 0,5 und kleiner als 1,6 ist. Bei dieser Einstellung ist es möglich, sowohl die Querschnittfläche S1 des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27boa als auch die Querschnittfläche S2 des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs 27bob auf eine solche Weise festzulegen, dass die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung an den jeweiligen Auslassabschnitten der Verbindungslöcher 27boa und 27bob einen Wert in der Nähe ihres Höchstwertes aufweist und in einem geeigneten Bereich festgelegt ist, in dem eine Erzeugung des Kraftstoffströmungs-Totbereichs unterbunden wird.
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7 ist ein Analysediagramm, das eine Verteilung einer Strömungsgeschwindigkeit darstellt, die auftritt, wenn das Flächenverhältnis (S1/S2) gleich 0,3, 1,0 oder 1,6 beträgt. Darüber hinaus wird in 7 wie in 9 die Verteilung der Strömungsgeschwindigkeit im Hinblick auf eine Querschnittansicht entlang der Linie A-A und einer weiteren Querschnittansicht entlang der Linie B-B dargestellt.
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Wenn das Flächenverhältnis (S1/S2) gleich 1,0 beträgt, weist die untere Seite der unteren Endfläche des beweglichen Eisenkerns 27a keinen Abschnitt auf, an dem die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung auf ein solches Maß gesenkt wird, dass der Kraftstoffströmungs-Totbereich sowohl in dem Flächenbereich der Querschnittansicht der Linie A-A als auch in dem Flächenbereich der Querschnittansicht der Linie B-B erzeugt wird.
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Wenn hingegen das Flächenverhältnis (S1/S2) gleich 0,3 beträgt, weist die untere Seite der unteren Endfläche des beweglichen Eisenkerns 27a darum herum einen Abschnitt auf, an dem die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung auf ein solches Ausmaß gesenkt wird, dass der Kraftstoffströmungs-Totbereich sowohl in dem Flächenbereich der Querschnittansicht der Linie A-A als auch in dem Flächenbereich der Querschnittansicht der Linie B-B erzeugt wird. Wenn hingegen das Flächenverhältnis (S1/S2) gleich 1,6 beträgt, weist die untere Seite der unteren Endfläche des beweglichen Eisenkerns 27a einen kleinen Abschnitt auf, an dem die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung so gesenkt wird, dass der Kraftstoffströmungs-Totbereich erzeugt wird. Wir gehen davon aus, dass eine Erzeugung des Kraftstoffströmungs-Totbereichs in dem Fall, in dem das Flächenverhältnis (S1/S2) gleich 0,3 oder 1,6 beträgt, durch die Kraftstoffströmung bewirkt wird, deren Geschwindigkeit an den Auslassabschnitten der Verbindungslöcher 27boa und 27bob gesenkt wird.
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Bei der Ausführungsform wird das Flächenverhältnis ((S1 +S2)/S3) auf einen Bereich kleiner als 4,0 festgelegt, und das Flächenverhältnis (S1/S2) wird auf einen Bereich größer als 0,5 und kleiner als 1,6 festgelegt, so dass die Geschwindigkeit der Kraftstoffströmung an den Auslassabschnitten der Verbindungslöcher 27boa und 27bob erhöht werden kann. Auf diese Weise kann eine Erzeugung eines Kraftstoffströmungs-Totbereichs in der Nähe des Stangenabschnitts 27b unterbunden werden.
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Es ist zu beachten, dass die Anzahl des auf der vorgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs (der Löcher) 27boa und die Anzahl des auf der nachgelagerten Seite befindlichen Verbindungslochs (der Löcher) 27bob nicht auf zwei beschränkt ist. Das heißt, es sind eins oder drei und mehr verwendbar. Wenn jedoch nur ein Loch anstelle der zwei Löcher als jeweilige Verbindungslöcher 27boa und 27bob bereitgestellt wird, wird tendenziell ein Kraftstoffströmungs-Totbereich an einer Position erzeugt, die von dem Loch um 180 Grad in einer Umfangsrichtung beabstandet ist. Dementsprechend sollten, wenn möglich, zwei oder mehr Verbindunglöcher 27boa und 27bob bereitgestellt werden, die gleichmäßig voneinander in einer Umfangsrichtung beabstandet sind.
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Im Folgenden wird ein Verbrennungsmotor unter Bezugnahme auf 8 erläutert, an dem das Kraftstoff-Einspritzventil der vorliegenden Erfindung praktisch montiert ist. 8 ist eine Querschnittansicht des Verbrennungsmotors, an dem das Kraftstoff-Einspritzventil 1 praktisch montiert ist.
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Ein Motorblock 101 des Verbrennungsmotors 100 ist mit Zylindern 102 ausgebildet. Jeder Zylinder 102 ist an einem Kopfabschnitt davon mit einer Ansaugöffnung 103 und einer Ausstoßöffnung 104 ausgebildet. Die Ansaugöffnung 103 ist mit einem Ansaugventil 105 ausgestattet, das die Ansaugöffnung 103 öffnet und schließt, und die Ausstoßöffnung 104 ist mit einem Ausstoßventil 106 ausgestattet, das die Ausstoßöffnung 104 öffnet und schließt. An einem auf einer Einlassseite befindlichen Endabschnitt 107a eines Ansaugkanals 107, der in dem Motorblock 101 ausgebildet ist und mit der Ansaugöffnung 103 in Verbindung steht, ist ein Ansaugrohr 108 befestigt.
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Mit einer Kraftstoff-Zufuhröffnung 2 (siehe 1) des Kraftstoff-Einspritzventils 1 ist eine Kraftstoffleitung 111 verbunden.
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Das Ansaugrohr 108 ist mit einem Montageabschnitt 109 ausgebildet, an dem das Kraftstoff-Einspritzventil 1 montiert ist, und der Montageabschnitt 109 ist mit einem Einsetzloch 109a ausgebildet, in das das Kraftstoff-Einspritzventil 1 eingesetzt wird. Das Einsetzloch 109a erstreckt sich so zu einer inneren Wandfläche (Ansaugkanal), dass Kraftstoff, der von dem Kraftstoff-Einspritzventil 1 eingespritzt wird, das in das Einsetzloch 109a eingesetzt ist, in den Ansaugkanal gespritzt wird. Wenn es sich bei dem Verbrennungsmotor um einen Typ handelt, bei dem in zwei Richtungen gespritzt wird, ist der Motorblock 101 mit zwei Ansaugöffnungen 103 ausgebildet, und Kraftstoffeinspritzungen von jeweiligen Kraftstoff-Einspritzventilen werden zu den Ansaugöffnungen 103 (Ansaugventilen 105) gerichtet.
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Wie hierhin oben beschrieben, kann durch geeignetes Anordnen der Verbindungslöcher 27boa und 27bob und durch Gestalten der Öffnungsfläche der Verbindungslöcher 27boa und 272Bob in einer geeigneten Größe die Strömungsgeschwindigkeit eines Kraftstoffs, der aus dem Inneren des Stangenabschnitts 27b zu dem Äußeren desselben durch die Verbindungslöcher 27boa und 27bob strömt, erhöht werden, und auf diese Weise kann eine Erzeugung eines Kraftstoffströmungs-Totbereichs in der Nähe des Stangenabschnitts 27b unterbunden werden. Auf diese Weise kann, selbst wenn ein Fremdkörper in den Kraftstoff in dem Kraftstoffströmungskanal 3 gerät, der Fremdkörper rasch aus dem Kraftstoffströmungskanal 3 entfernt werden und kann die Dauer des Einlaufvorgangs verkürzt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die oben genannte Ausführungsform beschränkt. Ein Entfernen eines Teils des Aufbaus und ein Hinzufügen eines Teils zu dem Aufbau sind bei der Erfindung möglich.
