DE112019002551T5

DE112019002551T5 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE112019002551T5
Application number: DE112019002551.1T
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki HOSAKA; Kazuki Yoshimura; Eiji Ishii; Noriyuki Maekawa
Original assignee: Hitachi Automotive Systems Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2018-07-13
Filing date: 2019-07-04
Publication date: 2021-02-25
Also published as: JP2020012377A; WO2020013065A1; JP7032256B2

Abstract

Eine Sprühstrahlstabilität wird durch Verringern von Exfoliation in einem Einspritzloch verbessert. Somit umfasst das Kraftstoffeinspritzventil der vorliegenden Erfindung Verdrehungseinspritzlöcher (32, 33, 35 und 36), die derart ausgestaltet sind, dass Einspritzlochachsen (32c, 33c, 35c und 36c) in Richtungen verdreht sind, die verschieden sind von Geraden, die eine Ventilkörpermittelachse (305) und Mitten der Einspritzlocheinlässe (32a, 33a, 35a und 36a) verbinden. Teilungswinkel (A23, A34, A45 und A56) zwischen Verdrehungseinspritzlöchern (32, 33, 35 und 36) und verdrehungsrichtungsseitigen Einspritzlöchern (33, 34, 34 und 35) benachbart dazu in Verdrehungsrichtungen (32e, 33e, 35e und 36e) sind kleiner als Teilungswinkel (A12, A23, A56 und A61) zwischen den Verdrehungseinspritzlöchern (32, 33, 35 und 36) und verdrehungsrichtungsseitigen Einspritzlöchern (31, 32, 36 und 31) benachbart dazu in entgegengesetzten Richtungen der Verdrehungsrichtungen (32e, 33e, 35e und 36e).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, das in einem Verbrennungsmotor, wie etwa einem Benzinmotor, verwendet wird.
Technischer Hintergrund
In den letzten Jahren hat es einen zunehmenden Bedarf gegeben, die Kraftstoffwirtschaftlichkeit von Benzinmotoren in Automobilen zu verbessern. Ein Motor mit Zylindereinspritzung, der eine Explosion durch direktes Einspritzen von Kraftstoff in eine Brennkammer und Zünden eines Gemisches aus eingespritztem Kraftstoff und Einlassluft durch eine Zündkerze durchführt, ist als Motor mit ausgezeichneter Kraftstoffwirtschaftlichkeit weit verbreitet. In einem Kraftstoffeinspritzventil, das für den Motor mit Zylindereinspritzung verwendet wird, gibt es, wenn Kraftstofftröpfchen, wie während des breit gefächerten Einspritzens gestreut werden und an einer Spitze anhaften, ein Problem, das Partikelmaterial (PM) aufgrund von unvollständiger Verbrennung erzeugt wird.
Im Gegensatz dazu offenbart PTL 1 eine Technologie eines Verhinderns der Anhaftung des Kraftstoffs und eines Verhinderns der Erzeugung des Partikelmaterials durch Bilden einer Form einer Wandfläche einer Kraftstoffeinspritzlochöffnung, so dass diese von einem Sprühstrahl getrennt ist.
Zitierungsliste
Patentliteratur
PTL 1: JP 5696901 B
Zusammenfassung der Erfindung
Technisches Problem
PTL 1 beschreibt die Technologie bezüglich der Form der Wandfläche, die die Anhaftung des Kraftstoffs an der Spitze des Kraftstoffeinspritzventils verhindert. Ein Verfahren zum Bilden des optimalen Sprühstrahls zum Verringern der Menge von Kraftstoff, die an der Spitze des Kraftstoffeinspritzventils anhaftet, wird indessen nicht betrachtet.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf das vorstehende Problem getätigt worden, und es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzventil zur Verfügung zu stellen, das die Sprühstrahlstabilität durch Verringern von Exfoliation in einem Einspritzloch verbessert.
Lösung des Problems
Zur Lösung der obigen Probleme stellt die vorliegende Erfindung ein Kraftstoffeinspritzventil zur Verfügung, das Kraftstoff direkt in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors einspritzt. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst ein Verdrehungseinspritzloch, das derart ausgestaltet ist, dass eine Einspritzlochachse, die eine Mitte eines Einspritzlocheinlasses und eine Mitte eines Einspritzlochauslasses verbindet, in einer Richtung verdreht ist, die verschieden ist von einer Geraden, die eine Ventilkörpermittelachse und die Mitte des Einspritzlocheinlasses verbindet. Ein Teilungswinkel zwischen Verdrehungseinspritzloch und einem verdrehungsrichtungsseitigem Einspritzloch benachbart dazu in einer Verdrehungsrichtung ist kleiner als ein Teilungswinkel zwischen dem Verdrehungseinspritzloch und gegenverdrehungsrichtungsseitigem Einspritzloch benachbart dazu in einer entgegengesetzten Richtung der Verdrehungsrichtung.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, ein Kraftstoffeinspritzventil zur Verfügung zu stellen, das die Sprühstrahlstabilität durch Verringern von Exfoliation in einem Einspritzloch verbessert.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
2 ist ein Diagramm, dass einen Querschnitt eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines unteren Endabschnitts eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
4 ist ein Diagramm, das einen Blickpunkt von einer stromaufwärtigen Seite einer Anordnung von Einspritzlocheinlässen des unteren Endabschnitts des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
5 ist ein Diagramm, das den Blickpunkt von der stromaufwärtigen Seite der Anordnung der Einspritzlocheinlässe des unteren Endabschnitts des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und einen Querschnitt des Einspritzlochs veranschaulicht.
6 ist ein Diagramm, das den Blickpunkt von der stromaufwärtigen Seite der Anordnung der Einspritzlocheinlässe des unteren Endabschnitts des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und den Querschnitt des Einspritzlochs veranschaulicht.
7 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen einer Sprühstrahlrichtung eines Verbrennungsmotors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und des Einspritzlochs zeigt.
8 ist ein Diagramm, das den Blickpunkt der stromaufwärtigen Seite der Anordnung der Einspritzlocheinlässe des unteren Endabschnitts des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung und den Querschnitt des Einspritzlochs veranschaulicht.
9 ist ein Diagramm, das einen Blickpunkt von einer stromaufwärtigen Seite der Anordnung der Einspritzlocheinlässe eines unteren Endabschnitts eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.
10 ist ein Diagramm, das einen Blickpunkt von einer stromaufwärtigen Seite einer Anordnung von Einspritzlocheinlässen eines unteren Endabschnitts eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht.

Beschreibung von Ausführungsformen
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
Ein Verbrennungsmotor und ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf die 1 und 2 beschrieben.
1 ist ein Diagramm, das einen Umriss einer Ausgestaltung eines Motors mit Zylindereinspritzung veranschaulicht. Ein grundlegender Betrieb des Motors mit Zylindereinspritzung wird unter Bezugnahme auf 1 beschrieben. In 1 ist eine Brennkammer 104 durch einen Zylinderkopf 101, einen Zylinderblock 102 und einen Kolben 103 gebildet, der in dem Zylinderblock 102 eingesetzt ist, und ein Einlassrohr 105 und ein Auslassrohr 106 sind angeschlossen, während sie jeweils in Richtung der Brennkammer 104 in zwei Rohre verzweigt sind. Ein Einlassventil 107 ist an einer Öffnung des Einlassrohrs 105 vorgesehen, und ein Auslassventil 108 ist an einer Öffnung des Auslassrohrs 106 vorgesehen. Diese Ventile arbeiten, um gemäß einem Nockenbetätigungsverfahren zu öffnen und zu schließen.
Der Kolben 103 ist mit einer Kurbelwelle 115 über eine Pleuelstange 114 verbunden, und eine Motordrehzahl kann durch einen Kurbelwinkelsensor 116 detektiert werden. Ein Wert der Motordrehzahl wird an eine Motorsteuereinheit (ECU) 118 gesendet. Ein Anlassermotor (nicht veranschaulicht) ist mit der Kurbelwelle 115 verbunden, und die Kurbelwelle 115 kann gestartet werden, indem sie durch den Anlassermotor beim Motorstart gedreht wird. Ein Wassertemperatursensor 117 ist an dem Zylinderblock 102 vorgesehen, und eine Temperatur eines Motorkühlwassers (nicht veranschaulicht) kann detektiert werden. Die Temperatur des Motorkühlwassers wird an die ECU 118 gesendet.
Obgleich 1 nur einen Zylinder veranschaulicht, ist ein Sammler (nicht veranschaulicht) an einer stromaufwärtigen Seite des Einlassrohrs (105) vorgesehen, und Luft wird auf jeden Zylinder verteilt. Ein Luftmengensensor und ein Drosselventil (alle nicht veranschaulicht) sind an einer stromaufwärtigen Seite des Sammlers vorgesehen, und die Menge an Luft, die in die Kraftstoffkammer 104 eingesaugt wird, kann durch einen Öffnungsgrad des Drosselventils eingestellt werden.
Kraftstoff wird in einem Kraftstofftank 109 gespeichert und durch eine Zufuhrpumpe 110 zu einer Hochdruckkraftstoffpumpe 111 geschickt. Die Zufuhrpumpe 110 verstärkt den Kraftstoff auf etwa 0,3 MPa und schickt den Kraftstoff an die Hochdruckkraftstoffpumpe 111. Der durch die Hochdruckkraftstoffpumpe 111 verstärkte Kraftstoff wird zu einer Common Rail 112 geschickt. Die Hochdruckkraftstoffpumpe 111 verstärkt den Kraftstoff auf etwa 30 MPa und schickt den Kraftstoff an die Common Rail 112. Ein Kraftstoffdrucksensor 113 ist an der Common Rail 112 vorgesehen, um einen Kraftstoffdruck zu detektieren. Ein Wert des Kraftstoffdrucks wird an die ECU 118 geschickt.
2 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventils als ein Beispiel des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Ein Kraftstoffeinspritzventil 119 der vorliegenden Ausführungsform spritzt den Kraftstoff direkt in die Brennkammer 104 des Verbrennungsmotors ein. Ein grundlegender Betrieb einer Einspritzvorrichtung wird unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. In 2 wird der Kraftstoff von einem Kraftstoffzufuhranschluss 112 und dem Inneren des Kraftstoffeinspritzventils zugeführt. Das elektromagnetische Kraftstoffeinspritzventil 119, das in 2 veranschaulicht ist, ist ein Typ mit elektromagnetischem Antrieb und ist normal geschlossen. Wenn eine Spule 208 nicht mit Energie beaufschlagt ist, ist der Ventilkörper 201 durch eine Feder 210 vorgespannt und wird gegen ein Sitzelement 202 gepresst, das mit dem Düsenkörper 204 durch Schweißen oder dergleichen verbunden ist. Zu diesem Zeitpunkt liegt in dem Kraftstoffeinspritzventil zur Zylindereinspritzung der Kraftstoffdruck für die Zufuhr in einem Bereich von etwa 10 MPa bis 50 MPa.
In einem geschlossenen Ventilzustand, in welchem die Spule 208 nicht mit Energie beaufschlagt ist, ist zwischen einem Kern 207 und einem Anker 206 in einer axialen Richtung des Ventilkörpers ein Leerraum mit einer vorbestimmten Größe gebildet. Ein vertiefter Abschnitt 206a, der von einer oberen Fläche in Richtung einer stromabwärtigen Seite vertieft ist, ist an dem Anker 206 ausgebildet und ist in einem Zustand, in welchem eine Grundfläche des vertieften Abschnitts 206a des Ankers 206 und eine untere Fläche eines Abschnitts 201a mit größerem Durchmesser des Ventilkörpers 201 miteinander in Eingriff stehen. Der Anker 206 wird durch eine Ankervorspannfeder 213 von einer stromabwärtigen Seite zu einer stromaufwärtigen Seite vorgespannt, und somit wird eine Anhalteposition in dem geschlossenen Ventilzustand festgelegt.
Wenn die Spule 208 über einen Verbinder 211 mit Energie beaufschlagt wird, wird in dem Kern (fester Kern) 207, einem Joch 209 und dem Anker 206, die einen magnetischen Kreis eines Magnetventils bilden, eine magnetische Flussdichte erzeugt, und es wird eine magnetische Anziehungskraft zwischen dem Kern 207 und dem Anker 206 erzeugt. Wenn die magnetische Anziehungskraft größer ist als eine Vorspannkraft der Feder 210 und eine Kraft aufgrund des oben beschriebenen Kraftstoffdrucks, wird der Anker 206 in Richtung des Kerns 207 angezogen, und somit bewegt sich der Anker 206 derart, dass die Größe des oben erwähnten Leerraums in der axialen Richtung des Ventilkörpers Null wird. Zu diesem Zeitpunkt steht die untere Fläche des vertieften Abschnitts 206a des Ankers 206 mit der unteren Fläche des Abschnitts 201a mit größerem Durchmesser des Ventilkörpers 201 in Eingriff, und der Anker schiebt den Abschnitt mit größerem Durchmesser nach oben. Dementsprechend wird ein Stangenabschnitt 201b des Ventilkörpers 201 in einer stromaufwärtigen Richtung (Ventilöffnungsrichtung) angetrieben, während er durch ein Führungselement 203 an einer stromabwärtigen Seite und einer Ventilkörperführung 205 an einer stromaufwärtigen Seite geführt wird, und das Ventil befindet sich in einem geöffneten Ventilzustand. Wenn sich das Ventil in dem geöffneten Ventilzustand befindet, ist ein Spalt zwischen einem Sitzabschnitt 304a des Sitzelements 202 und einem ventilkörperseitigen Sitzabschnitt 201c des Ventilkörpers 201 gebildet, und das Einspritzen des Kraftstoffs wird begonnen. Wenn das Einspritzen des Kraftstoffs begonnen wird, wird Energie, die als Kraftstoffdruck gegeben ist, in kinetische Energie umgewandelt, und wird in ein Kraftstoffeinspritzloch eingespritzt, das in einem unteren Endabschnitt des Kraftstoffeinspritzventils geöffnet ist.
Als nächstes ist 3 eine vergrößerte Querschnittsansicht des unteren Endabschnitts des Kraftstoffeinspritzventils, und der untere Endabschnitt umfasst das Sitzelement 202 und den Ventilkörper 201 (Stangenabschnitt 201b). Das Sitzelement 202 umfasst eine Ventilsitzfläche 304, die eine im Wesentlichen planare Form aufweist und derart gebildet ist, dass sie von einer Ventilkörpermittelachse 305 über den gesamten Umfang geneigt ist, und eine Vielzahl von Kraftstoffeinspritzlöchern (Einspritzlöchern), für welche ein Einlass auf der gleichen Ebene wie die Ventilsitzfläche 304 auf einer stromabwärtigen Seite des Sitzabschnitts 304a gebildet ist. In 3 ist ein erstes Einspritzloch 31 als eines der Einspritzlöcher als ein Beispiel beschrieben. Die Ventilsitzfläche 304 und der Ventilkörper 201 erstrecken sich achsensymmetrisch in Bezug auf die Ventilkörpermittelachse 305. Wenn der Ventilkörper 201 nicht angehoben ist, kommt der ventilkörperseitige Sitzabschnitt 201c des Ventilkörpers 201 in Linienkontakt mit dem Sitzabschnitt 304a der Ventilsitzfläche 304 des Sitzelements 202, und eine Strömung des Kraftstoffs wird blockiert.
Wenn der Ventilkörper 201 mit einem bestimmten Hubbetrag angehoben wird, gelangt der Kraftstoff durch den Spalt zwischen dem Sitzabschnitt 304a des Sitzelements 202 und dem ventilkörperseitigen Sitzabschnitt 201c des Ventilkörpers 201, gelangt durch einen Weg eines Pfeils 311 und wird aus dem Einspritzloch 31 eingespritzt. Eine Vertiefung (Sackkammer 302), die in einer stromabwärtigen Richtung vertieft ist, ist an dem Sitzelement 202 an einem Spitzenabschnitt auf einer stromabwärtigen Seite der Vielzahl von Einspritzlöchern 31 gebildet. Ein Teil des Kraftstoffs geht um die Sackkammer 302 herum und strömt in das Einspritzloch 31 durch einen Weg eines Pfeils 312.
4 ist ein Diagramm einer Anordnung der Einlässe der Vielzahl von Einspritzlöchern in der vorliegenden Ausführungsform, wie von einer stromabwärtigen Seite aus betrachtet. In der vorliegenden Ausführungsform, wie sie in 4 veranschaulicht ist, sind sechs Einspritzlöcher aus dem ersten Einspritzloch 31, einem zweiten Einspritzloch 32, einem dritten Einspritzloch 33, einem vierten Einspritzloch 34, einem fünften Einspritzloch 35 und einem sechsten Einspritzloch 36 an dem Sitzelement 202 in einer Gegenuhrzeigerrichtung an einem Teilkreis 401 mit der Ventilkörpermittelachse 305 als eine Mitte gebildet. Jedoch ist die vorliegende Erfindung nicht auf die sechs Einspritzlöcher begrenzt und kann auf eine Vielzahl von drei oder mehr Einspritzlöchern angewandt werden. Die Einlässe der Einspritzlöcher werden als ein erster Einspritzlocheinlass 31a, ein zweiter Einspritzlocheinlass 32a, ein dritter Einspritzlocheinlass 33a, ein vierter Einspritzlocheinlass 34a, ein fünfter Einspritzlocheinlass 35a bzw. ein sechster Einspritzlocheinlass 36a bezeichnet.
Die Einspritzlocheinlässe (31a bis 36a) sind in Richtung von Einspritzlochauslässen (31b bis 36b) gestanzt. Der Kraftstoff strömt von den Einspritzlocheinlässen (31a bis 36a) ein und strömt aus dem Einspritzlochauslässen (31b) bis 36b) aus. In 4 strömt der Kraftstoff radial in Richtung einer Mitte in einer Strömungsrichtung 402 und strömt in die Einspritzlocheinlässe (31a) bis 36a).
In 4 ist eine zweite Einspritzlochachse 32c, die eine Mitte des zweiten Einspritzlocheinlasses 32a und eine Mitte des zweiten Einspritzlochauslasses 32b verbindet, verdreht und derart festgelegt, dass sie verschieden ist von einer Geraden 32d, die die Ventilkörpermittelachse 305 und die Mitte des zweiten Einspritzlocheinlasses 32a verbindet. In der vorliegenden Ausführungsform, wie sie oben beschrieben wurde, ist zumindest ein Einspritzloch 32 mit der Einspritzachse 32c in einer verdrehten Richtung festgelegt. Ein Winkel, der durch die Gerade 32d und die zweite Einspritzlochachse 32c gebildet ist, wird als ein Verdrehungswinkel 32e bezeichnet, und eine Richtung, in der die zweite Einspritzlochachse 32c in Bezug auf die Gerade 32d gebildet ist, wird als eine Verdrehungsrichtung 32f bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform sind zusätzlich zu dem zweiten Einspritzloch 32 in dem dritten Einspritzloch 33, dem fünften Einspritzloch 35 und dem sechsten Einspritzloch 36 Einspritzlochachsen (33c, 35c und 36c) verdreht und derart festgelegt, dass sie verschieden sind von Geraden (33d, 35d und 36d), die die Ventilkörpermittelachse 305 und Mitten der Einspritzlocheinlässe (33a, 35a und 36a) verbinden. In dem Kraftstoffeinspritzventil ist es notwendig, eine Einspritzrichtung geeignet festzulegen, um ein optimales Luft/Kraftstoff-Gemisch zu erhalten, und die Einspritzlöcher mit den Verdrehungswinkeln müssen den Kraftstoff in einer Zielrichtung einspritzen.
5(a) ist ein Diagramm, das die Strömung in dem zweiten Einspritzlocheinlass 32a von dem gleichen Blickpunkt wie in 4 aus veranschaulicht. 5(b) ist ein Diagramm, das einen Querschnitt veranschaulicht, der durch eine Tangente 403 des Teilkreises 401 mit der Mitte des zweiten Einspritzlocheinlasses 32a als ein Kontaktpunkt und der zweiten Einspritzlochachse 32c verläuft. Eine Wirkung der vorliegenden Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf 5 beschrieben. In 5(b) ist die zweite Einspritzlochachse 32c in Bezug auf die Ventilkörperachse 305 geneigt. Somit sind eine Kante 404 mit einem steilen Strömungsneigungswinkel und eine Kante 405 mit einem sanften Strömungsneigungswinkel an dem Einspritzlocheinlass gebildet. Ein Weg 407, durch den der Kraftstoff in großem Maße herumgeht und einströmt wird als ein Strömungsweg des Kraftstoffs, der in das Einspritzloch um die Kante 404 mit dem steilen Strömungsneigungswinkel strömt, verwendet. Indessen wird ein Weg 406, durch den der Kraftstoff unter einem Winkel nahe bei der zweiten Einspritzlochachse 32c einströmt, als der Weg um die Kante 405 mit dem sanften Strömungsneigungswinkel verwendet.
Das heißt, in 5(b) ist an der Kante 404 auf einer Seite in einer geneigten Richtung (Richtung rechts in 5(b)) der zweiten Einspritzlochachse 32c in Bezug auf die Ventilkörperachse 305 ein Strömungsneigungswinkel durch die Ventilsitzfläche 304 in der Nähe des zweiten Einspritzlochs 32 gebildet, und ein Innendurchmesserabschnitt 32g auf der Seite in der Neigungsrichtung ist als ein spitzer Winkel ausgebildet. In 5(b) ist an der Kante 405 auf einer Seite in einer entgegengesetzten Richtung (Richtung links in 5(b) zu der Neigungsrichtung der zweiten Einspritzlochachse 32c in Bezug auf die Ventilkörperachse 305 ein Strömungsneigungswinkel durch die Ventilsitzfläche 304 in der Nähe des zweiten Einspritzlochs 32 gebildet, und ein Innendurchmesserabschnitt 32h auf der Seite in der Neigungsrichtung ist als ein stumpfer Winkel ausgebildet.
In 5(a) sind die Wege 407 und 406, durch die der Kraftstoff horizontal zu der Tangente 403 einströmt, jeweils die entsprechenden Strömungswege. Hier ist es in 5(b) wahrscheinlich, dass durch den Strömungsweg 407 Exfoliation 408 der Strömung gebildet wird. Um die Anhaftung von Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinspritzventil durch Verbesserung der Sprühstrahlstabilität zu verhindern, ist es notwendig, die Exfoliation zu verringern. Hier wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein Winkel, der durch die Gerade 32d, die die Ventilkörpermittelachse 305 und die Mitte des zweiten Einspritzlocheinlasses 32a verbindet, und die Gerade 33d, die die Ventilkörpermittelachse 305 und die Mitte des dritten Einspritzlocheinlasses 33a verbindet, gebildet ist, als ein Teilungswinkel zwischen dem zweiten Einspritzloch 32 und dem dritten Einspritzloch 33 bezeichnet. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Teilungswinkel A12 zwischen dem zweiten Einspritzloch 32 mit dem Verdrehungswinkel und dem ersten Einspritzloch 31 benachbart dazu auf einer entgegengesetzten Seite in der Verdrehungsrichtung 32f des zweiten Einspritzlochs 32 derart festgelegt, dass er größer ist als ein Teilungswinkel A23 zwischen dem zweiten Einspritzloch 32 und dem dritten Einspritzloch 33 benachbart dazu auf einer Seite in der Verdrehungsrichtung 32f des zweiten Einspritzlochs 32.
Dementsprechend kann die Strömung des Strömungsweges 406 mit dem sanften Strömungsneigungswinkel im Vergleich mit dem Strömungsweg 407 mit dem steilen Strömungsneigungswinkel verstärkt werden. Dies ist der Fall, weil die Stärkebeziehung zwischen den Strömungen, die durch den Strömungsweg 407 und den Strömungsweg 406 hindurchgehen, die Bedingung erfüllt, dass Weg 407 < Weg 406. Eine Beziehung zwischen Wegquerschnittsflächen auf der stromaufwärtigen Seite des Einspritzloches wird in Abhängigkeit von einer Beziehung zwischen den Teilungswinkeln hergestellt, und somit können die Stärke und Schwäche der Strömung erzeugt werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann die Strömung des Strömungsweges 406 mit dem sanften Strömungsneigungswinkel im Vergleich mit dem Strömungsweg 407 mit dem steilen Strömungsneigungswinkel verstärkt werden, und somit kann die Exfoliation 408 verhindert werden. Das heißt, der Teilungswinkel A12 ist größer als der Teilungswinkel A23, und somit wird die Sprühstrahlstabilität durch Verringern der Exfoliation in dem Einspritzloch verbessert. Dementsprechend ist es möglich, die Anhaftung der Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinspritzventil zu verhindern.
Die Verdrehungsrichtung 32f muss nicht notwendigerweise eine untere Richtung in 5(a) sein, d.h. die Seite des dritten Einspritzlochs 33, sondern kann eine obere Richtung sein, das heißt die Seite des ersten Einspritzlochs 31. In diesem Fall kann die gewünschte Wirkung erhalten werden, indem die Beziehung zwischen dem Teilungswinkel A12 und dem Teilungswinkel A23 umgekehrt wird, so dass die Bedingung Teilungswinkel A12 < Teilungswinkel A23 erfüllt ist. Alle Mitten des ersten Einspritzlocheinlasses 31a, des zweiten Einspritzlocheinlasses 32a und des dritten Einspritzlocheinlasses 33a müssen nicht auf dem gleichen Teilkreis 401 vorhanden sein, und die Mitten von jeglichen der Einspritzlocheinlässe können auf unterschiedlichen Teilkreisen festgelegt sein. In diesem Fall muss die Stärkebeziehung zwischen Strömungen, die durch den Strömungsweg 407 und den Strömungsweg 406 hindurchgehen, mit der der vorliegenden Ausführungsform zusammenfallen. Das heißt, die Wirkung der vorliegenden Ausführungsform kann in einem Bereich erhalten werden, in welchem eine Strömungswegquerschnittsfläche des Weges 406 größer ist als eine Strömungswegquerschnittsfläche des Weges 407 auf der stromaufwärtigen Seite des Einspritzloches.
6(a) ist ein Diagramm, das die Strömung in den dritten Einspritzlocheinlass 33a benachbart zu dem zweiten Einspritzlocheinlass 32a von dem gleichen Blickpunkt wie in 5(a) veranschaulicht. 6(b) ist ein Diagramm, das einen Querschnitt veranschaulicht, der durch eine Tangente 420 des Teilkreises 401, die die Mitte des dritten Einspritzlocheinlasses 33a als einen Kontaktpunkt aufweist, und die dritte Einspritzlochachse 33c verläuft. Die Strömung des Kraftstoffs in das Einspritzloch, das verschieden ist von dem Einspritzloch, das in 5 in dem Kraftstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform veranschaulicht ist, wird unter Bezugnahme auf 6 beschrieben. Ähnlich wie der zweite Einspritzlocheinlass 32a in 5(a) ist in 6(a) die dritte Einspritzlochachse 33c, die die Mitte des dritten Einspritzlocheinlasses 33a und die Mitte des dritten Einspritzlochauslasses 33b verbindet, derart verdreht, so dass sie verschieden ist von der Geraden 33d, die die Ventilkörpermittelachse 305 und die Mitte des dritten Einspritzlocheinlasses 33a verbindet. Der Verdrehungswinkel zwischen der dritten Einspritzlochachse 33c und der Geraden 33d ist mit 33e gezeigt und ist derart gebildet, dass er in einer Verdrehungsrichtung nach unten 33f in 6(a) vorliegt.
Zu diesem Zeitpunkt sind in einem Querschnitt, der in 6(b) veranschaulicht ist, eine Kante 424 mit einem steilen Strömungsneigungswinkel und eine Kante 425 mit einem sanften Strömungsneigungswinkel wie in 5(b) gebildet. Ein Weg 426, durch den der Kraftstoff stark herumgeht und einströmt, wird als der Strömungsweg verwendet, durch den der Kraftstoff in das Einspritzloch um die Kante 424 mit dem steilen Strömungsneigungswinkel herumströmt, wohingegen ein Weg 427, durch den der Kraftstoff unter einem Winkel nahe bei der dritten Einspritzlochachse 33c einströmt, als der Strömungsweg um die Kante 425 mit dem sanften Strömungsneigungswinkel herum verwendet wird. In 6(a) sind die Wege 424 und die Wege 425, durch die der Kraftstoff horizontal zu der Tangente 420 einströmt, jeweils die entsprechenden Strömungswege.
Hier wird in 6(b) Exfoliation 428 der Strömung durch den Strömungsweg 426 gebildet. Um die Anhaftung von Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinspritzventil zur Verbesserung der Sprühstrahlstabilität zu verhindern, ist es notwendig, die Exfoliation zu verringern. Somit ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Teilungswinkel A23 zwischen dem dritten Einspritzloch 33 mit dem Verdrehungswinkel und dem Einspritzloch 32 benachbart dazu in einer entgegengesetzten Seite in der Verdrehungsrichtung 33f derart festgelegt, dass er größer ist als ein Teilungswinkel A34 zwischen dem dritten Einspritzloch 33 mit dem Verdrehungswinkel und dem vierten Einspritzloch 34 benachbart dazu auf einer Seite in der Verdrehungsrichtung 33f des dritten Einspritzlochs 33. Dementsprechend kann die Strömung des Strömungsweges 425 mit dem sanften Strömungsneigungswinkel im Vergleich mit dem Strömungsweg 424 mit dem steilen Strömungsneigungswinkel verstärkt werden, und somit kann die Exfoliation 428 verhindert werden. Das heißt, der Teilungswinkel A23 ist größer als der Teilungswinkel A34, und somit ist es möglich, die Anhaftung der Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinspritzventil durch Verbessern der Sprühstrahlstabilität zu verhindern.
Das zweite Einspritzloch 32 in 5(a) entspricht dem dritten Einspritzloch 33 in 6(a), und das dritte Einspritzloch 33 in 5(a) entspricht dem vierten Einspritzloch 34 in 6(a). der Teilungswinkel A23 in 5(a) entspricht dem Teilungswinkel A34 in 6(a).
Das heißt, wie es oben bei der vorliegenden Ausführungsform beschrieben wurde, ist der Teilungswinkel A12 größer als der Teilungswinkel A23. Der Teilungswinkel A23 zwischen dem dritten Einspritzloch 33 mit dem Verdrehungswinkel und dem zweiten Einspritzloch 32 benachbart dazu auf der entgegengesetzten Seite in der Verdrehungsrichtung 33f des dritten Einspritzlochs 33 ist größer als der Teilungswinkel A34 zwischen dem dritten Einspritzloch 33 und dem zweiten Einspritzloch 32 benachbart dazu auf der Seite in der Verdrehungsrichtung 33f des dritten Einspritzlochs 33.
Wie es oben beschrieben wurde, umfasst das Kraftstoffeinspritzventil der vorliegenden Ausführungsform die Verdrehungseinspritzlöcher (32, 33, 35 und 36), in welchen die Einspritzlochachsen (32c, 33c, 35c und 36c), die die Mitten der Einspritzlocheinlässe (32a, 33a, 35a und 36a) und die Mitten der Einspritzlochauslässe (32b, 33b, 35b und 36b) verbinden, in Richtungen verdreht sind, die verschieden sind von den Geraden, die die Ventilkörpermittelachse 305 und die Mitten der Einspritzlocheinlässe (32a, 33a, 35a und 36a) verbinden. Die Teilungswinkel (A23, A34, A45 und A56) zwischen den Verdrehungseinspritzlöchern (32, 33, 35 und 36) und den verdrehungsrichtungsseitigen Einspritzlöchern (33, 34, 34 und 35) benachbart dazu in den Verdrehungsrichtungen (32e, 33e, 35e und 36e) sind kleiner als die Teilungswinkel (A12, A23, A56 und A61) zwischen den Verdrehungseinspritzlöchern (32, 33, 35 und 36) und den verdrehungsrichtungsseitigen Einspritzlöchern (31, 32, 36 und 31) benachbart dazu in entgegengesetzten Richtungen der Verdrehungsrichtungen (32e, 33e, 35e und 36e).
Dementsprechend können in einem jeden von dem zweiten Einspritzloch 32 und dem dritten Einspritzloch 33 die Strömungen aus den Richtungen (406 und 427), in welchen der Strömungsneigungswinkel sanft ist, verstärkt werden, und die Exfoliation in dem Einspritzloch kann verhindert werden. Dementsprechend ist die Sprühstrahlstabilität verbessert, und somit kann die Anhaftung der Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinspritzventil verhindert werden.
7(a) veranschaulicht einen Überblick über einen zentralen Querschnitt des Verbrennungsmotors gemäß der vorliegenden Ausführungsform und einer Seitenfläche eines Sprühstrahls, der aus dem Kraftstoffeinspritzventil eingespritzt wird. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 119 ist an einer Seitenfläche des Verbrennungsmotors eingebaut, und der Kraftstoff wird aus der Vielzahl von Einspritzlöchern des Kraftstoffeinspritzventils eingespritzt. Der eingespritzte Kraftstoff bildet einen Sprühstrahl in einer Richtung der Mittelachse des Einspritzlochs. Das Kraftstoffeinspritzventil gemäß der vorliegenden Ausführungsform bildet einen Sprühstrahl S1, der zu einer Zündkerze 102 orientiert ist, und Sprühstrahlen S2, Sprühstrahlen S3 und Sprühstrahlen S4, die zu einer Wandflächenrichtung des Verbrennungsmotors orientiert sind.
7(b) ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen dem Einspritzloch und dem Sprühstrahl aus dem gleichen Blickpunkt wie in 5(a) veranschaulicht. Das erste Einspritzloch 31 von 7(b) bildet den Sprühstrahl S1 von 7(a). das zweite Einspritzloch 32 benachbart zu dem ersten Einspritzloch 31 und das sechste Einspritzloch 36 benachbart zu dem ersten Einspritzloch 31 auf der entgegengesetzten Seite des zweiten Einspritzlochs 32 bildet die Sprühstrahlen S2. Das dritte Einspritzloch 33 benachbart zu dem zweiten Einspritzloch 32 auf der entgegengesetzten Seite des ersten Einspritzlochs 31 und das fünfte Einspritzloch 35 benachbart zu dem sechsten Einspritzloch 36 auf der entgegengesetzten Seite des ersten Einspritzlochs 31 bilden die Sprühstrahlen S3. Das vierte Einspritzloch 34, das zwischen dem dritten Einspritzloch 33 und dem fünften Einspritzloch 35 angeordnet ist, bildet den Sprühstrahl S4. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Mitten des ersten Einspritzlocheinlasses 31a und des vierten Einspritzlocheinlasses 34a derart angeordnet, dass sie eine Gerade 500 bilden. Der zweite Einspritzlocheinlass 32a und der sechste Einspritzlocheinlass 36a und der dritte Einspritzlocheinlass 33a und der fünfte Einspritzlocheinlass 35a sind jeweils liniensymmetrisch in Bezug auf die Gerade 500 angeordnet. 7(a) ist ein Blickpunkt von einer Seitenfläche des Sprühstrahls aus, und die Sprühstrahlen S2 aus dem zweiten Einspritzlocheinlass 32a und dem sechsten Einspritzlocheinlass 36a sind derart veranschaulicht, dass sie einander überlappen. Ähnlich sind die Sprühstrahlen S3 aus dem dritten Einspritzlocheinlass 33a und dem fünften Einspritzlocheinlass 35a derart veranschaulicht, dass sie einander überlappen.
Hier wird in der vorliegenden Ausführungsform in 7 das erste Einspritzloch 32, das den Sprühstrahl S1 bildet, der zu der Zündkerze orientiert ist, als ein Erststufeneinspritzloch bezeichnet. Das zweite Einspritzloch 32 und das sechste Einspritzloch 36, die benachbart zu dem Erststufeneinspritzloch sind und die Sprühstrahlen S2 bilden, werden als Zweitstufeneinspritzlöcher bezeichnet. Das dritte Einspritzloch 33 und das fünfte Einspritzloch 35, die benachbart zu den Zweitstufeneinspritzlöchern sind und die Sprühstrahlen S3 bilden, werden als Drittstufeneinspritzlöcher bezeichnet. Das vierte Einspritzloch 35, das den Sprühstrahl S4 bildet und benachbart zu den Drittstufeneinspritzlöchern ist, wird als ein Viertstufeneinspritzloch bezeichnet.
Da eine Einbauposition der Kraftstoffeinspritzvorrichtung 119 und eine Einbauposition der Zündkerze 120 auf dem gleichen Querschnitt in 7(a) liegen, ist das Erststufeneinspritzloch ein Einspritzloch ohne Verdrehungswinkel. Die Zweitstufeneinspritzlöcher und die Drittstufeneinspritzlöcher sind derart ausgestaltet, dass sie einen Verdrehungswinkel aufweisen, so dass sie zu der Seite des Kolbens 103 hin orientiert sind (d.h. eine untere Seite in einer Kolbenaxialrichtung) zu dem Zweck, den Kraftstoff in der Brennkammer weit zu verteilen. Das heißt, die Einspritzrichtungen der Zweitstufeneinspritzlöcher und der Drittstufeneinspritzlöcher müssen in Bezug auf die Richtung des Viertstufeneinspritzloches verdreht sein. Das Viertstufeneinspritzloch ist auf einer Geraden 500 angeordnet und weist keinen Verdrehungswinkel auf, da es notwendig ist, die Sprühstrahlen in der Brennkammer gleichmäßig auszubilden.
In der vorliegenden Ausführungsform, wie sie oben beschrieben wurde, sind der Teilungswinkel zwischen dem Erststufeneinspritzloch und den Zweitstufeneinspritzlöchern größer als der Teilungswinkel A23 zwischen den Zweitstufeneinspritzlöchern und den Drittstufeneinspritzlöchern. Das heißt, wie es oben beschrieben wurde, ist die Bedingung Teilungswinkel A12 > Teilungswinkel A23 erfüllt, und der Teilungswinkel A61 zwischen dem sechsten Einspritzloch 36 mit dem Verdrehungswinkel und dem ersten Einspritzloch 31 benachbart dazu auf der entgegengesetzten Seite in der Verdrehungsrichtung 36f des sechsten Einspritzlochs 36 ist derart festgelegt, dass er größer ist als ein Teilungswinkel A56 zwischen dem sechsten Einspritzloch und dem fünften Einspritzloch 35 benachbart dazu auf der Seite in der Verdrehungsrichtung 36f des sechsten Einspritzlochs 36.
Es ist notwendig, den Teilungswinkel auf größer als die Teilungswinkel zwischen den Drittstufeneinspritzlöchern und dem Viertstufeneinspritzloche festzulegen. Das heißt, wie es oben beschrieben wurde, ist Teilungswinkel A23 > Teilungswinkel A34 festgelegt, und ein Teilungswinkel A56 zwischen dem fünften Einspritzloch 35 mit dem Verdrehungswinkel und dem sechsten Einspritzloch 36 benachbart dazu auf der entgegengesetzten Seite in der Verdrehungsrichtung 35f des fünften Einspritzlochs 35 ist derart festgelegt, dass er größer ist als ein Teilungswinkel A45 zwischen dem fünften Einspritzloch und dem vierten Einspritzloch 34 benachbart dazu auf der Seite in der Verdrehungsrichtung 35f des fünften Einspritzlochs 35.
Dementsprechend wird die Sprühstrahlstabilität durch Verringern der Exfoliation in dem Einspritzloch verbessert, und somit kann die Anhaftung der Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinspritzventil verhindert werden. Das Kraftstoffeinspritzventil der vorliegenden Ausführungsform ist nicht auf das Kraftstoffeinspritzventil mit sechs Einspritzlöchern beschränkt, und eine gewünschte Wirkung kann erhalten werden, indem die Teilungswinkel der Einspritzlöcher mit drei oder mehr Einspritzlöchern ähnlich festgelegt werden.
Die Wirkung der vorliegenden Ausführungsform kann stärker bevorzugt in einer Ausgestaltung erhalten werden, in welcher die Einspritzlöcher der Strömungswege des Kraftstoffs die minimale Querschnittsfläche aufweisen. Wenn der Ventilkörper 201 angehoben wird, bis der Anker 206 an den Kern 207 stößt, ist es insbesonders wünschenswert, dass eine Gesamtfläche der Einspritzlocheinlässe (31a bis 36a) kleiner ist als eine Sitzquerschnittsfläche zwischen dem Sitzabschnitt 304a des Sitzelements 202 und dem ventilkörperseitigen Sitzabschnitt 201c des Ventilkörpers 201.
Mit einer derartigen Ausgestaltung fällt eine Strömungsgeschwindigkeit an der stromaufwärtigen Seite des Einspritzlocheinlasses ab, und somit kann stärker bevorzugt eine Wirkung einer Verringerung der Exfoliation aufgrund der Optimierung des Teilungswinkels erhalten werden. Jedoch ist die vorliegende Ausführungsform nicht auf die Ausgestaltung beschränkt, in welcher das Einspritzloch eine Querschnittsendfläche des Strömungsweges aufweist, und zum Beispiel kann der Sitzabschnitt 304 die minimale Querschnittsfläche des Strömungsweges aufweisen. R kann an dem Einlass des Einspritzlochs vorgesehen sein. Mit dieser Festlegung wird die Sprühstrahlstabilität durch stärker bevorzugtes Verringern der Exfoliation in dem Einspritzloch verbessert und somit kann die Anhaftung der Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinspritzventil verhindert werden. Eine Querschnittsfläche des Einspritzlochauslasses kann kleiner sein als die Einlassquerschnittsfläche des Einspritzlochs. Mit dieser Festlegung wird die Sprühstrahlstabilität durch stärker bevorzugtes Verringern der Exfoliation in dem Einspritzloch verbessert und somit kann die Anhaftung der Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinspritzventil verhindert werden.
Als Nächstes beschreibt 8 eine Beziehung zwischen dem Teilungswinkel und der Strömung in das Einspritzloch, das das Erststufeneinspritzloch (erstes Einspritzloch 31) und das Viertstufeneinspritzloch (viertes Einspritzloch 34) des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Ausführungsform umfasst. 8(a) ist ein Diagramm, das die Strömung in das Einspritzloch ohne Verdrehungswinkel in dem gleichen Querschnitt wie in 5(a) veranschaulicht. In der vorliegenden Ausführungsform sind das Erststufeneinspritzloch (erstes Einspritzloch 31) und das Viertstufeneinspritzloch (erstes Einspritzloch 34) die Einspritzlöcher ohne Verdrehung, und beide Löcher sind auf der Geraden 500 angeordnet. Die Zweitstufeneinspritzlöcher (zweites Einspritzloch 32 und sechstes Einspritzloch 36) benachbart zu dem ersten Einspritzloch 31 sind auf der linken und rechten Seite der Figur angeordnet und bilden den Teilungswinkel A12 bzw. den Teilungswinkel A61.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Größen des Teilungswinkels A12 und des Teilungswinkels A61 gleich. Ähnlich sind die Drittstufeneinspritzlöcher (drittes Einspritzloch 33 und fünftes Einspritzloch 35) benachbart zu dem Viertstufeneinspritzloch (viertes Einspritzloch 34) auf der linken und rechten Seite der Figur angeordnet und bilden den Teilungswinkel A34 bzw. den Teilungswinkel A45. In der vorliegenden Ausführungsform sind die Größen des Teilungswinkels A34 und des Teilungswinkels A45 gleich. Für die Einspritzlöcher ohne Verdrehungswinkel ist es Wünschenswert, dass die Strömungen auf den linken und rechten Seiten ausgeglichen sind und eine Abweichung der Strömungen verringert ist.
8(b) ist eine vergrößerte Ansicht der Umgebung des Einspritzlochs in einem Querschnitt auf der Geraden 500.
Die linke Hälfte der Figur ist eine Querschnittsansicht des vierten Einspritzlochs 34, und die rechte Hälfte der Figur ist eine Querschnittsansicht des ersten Einspritzlochs 31. Eine Mittelachse 34c des vierten Einspritzlochs 34 ist um einen Winkel 505 von der Ventilkörpermittelachse 305 geneigt, und eine erste Mittelachse 31c des ersten Einspritzlochs 31 ist um einen Winkel 506 von der Ventilkörpermittelachse geneigt. In der vorliegenden Ausführungsform ist der Neigungswinkel 505 der vierten Mittelachse 34c des vierten Einspritzlochs 34 derart festgelegt, dass er größer ist als der Neigungswinkel 506 der ersten Mittelachse 31c des ersten Einspritzlochs 31. Zu diesem Zeitpunkt bildet das erste Einspritzloch 31 eine Kante 507 mit einer sanften Neigung auf einer stromaufwärtigen Seite und eine Kante 508 mit einer steilen Neigung auf der Seite der Sackkammer 302. Indessen wird in dem vierten Einspritzloch 34 eine Neigung einer Kante 509 steil und eine Neigung einer Kante 510 wird sanft.
Zu diesem Zeitpunkt ist es wahrscheinlich, dass in dem ersten Einspritzloch 31 die Exfoliation an der Kante 508 mit der steilen Neigung auf der Sackseite auftritt. Es ist somit wünschenswert, dass eine Strömung 511 von einer stromaufwärtigen Seite stark ist und die Exfoliation auf der Sackkammerseite gering ist. Da in dem vierten Einspritzloch 34 die Neigung der Kante 509 auf der stromaufwärtigen Seite steil ist, ist es indessen wahrscheinlich, dass die Exfoliation auf der stromaufwärtigen Seite stattfindet. Somit ist eine Strömung 512 von einer stromaufwärtigen Seite schwach, und es ist wünschenswert, dass die Exfoliation auf der stromaufwärtigen Seite verringert ist.
Somit ist der Teilungswinkel A34 und der Teilungswinkel A45 zwischen dem vierten Einspritzloch 34, in welchem die Neigung 505 der vierten Einspritzlochachse 34c von der Ventilkörpermittelachse 305 groß ist, und des dritten Einspritzlochs 34 und des fünften Einspritzlochs 35 benachbart zueinander verengt. Dementsprechend wird die Strömung 512 von der stromaufwärtigen Seite geschwächt, und somit kann die Exfoliation, die an der stromaufwärtigen Seite gebildet wird, verhindert werden.
Indessen sind der Teilungswinkel A12 und der Teilungswinkel A61 zwischen dem ersten Einspritzloch 31, in welchem die Neigung 506 der ersten Einspritzlochachse 31c und der Ventilkörpermittelachse klein ist, und des zweiten Einspritzlochs 31 und des sechsten Einspritzlochs 36 erweitert. Dementsprechend wird die Strömung 511 von der stromaufwärtigen Seite gestärkt, und somit kann die Exfoliation, die auf der Sackkammerseite gebildet wird, verhindert werden.
Das heißt, das Kraftstoffeinspritzventil 119 der vorliegenden Ausführungsform umfasst die Vielzahl von Einspritzlöchern (31 und 34), die derart ausgestaltet ist, dass die Einspritzlochachsen (31c und 34c), die die Mitten der Einspritzlocheinlässe (31a und 34a) und die Mitten der Einspritzlochauslässe (31b und 34b) verbinden, in der gleichen Richtung wie die Geraden (31d und 34d) liegen, die die Ventilkörpermittelachse 305 und die Mitten der Einspritzlocheinlässe (31a und 34a) verbinden. Unter der Vielzahl von Einspritzlöchern (31 und 34) sind die Teilungswinkel (A12 und A61) zwischen dem Einspritzloch mit kleiner Neigung (erstes Einspritzloch 31), in welchem der Winkel 506, der durch die Ventilkörpermittelachse 305 und die Einspritzlochachse (die erste Einspritzlochachse 31c) gebildet ist, klein ist, und den Einspritzlöchern (zweites Einspritzloch 32 und das sechste Einspritzloch 36) benachbart zu dem Einspritzloch mit kleiner Neigung (erstes Einspritzloch 31) größer als die Teilungswinkel (A34 und A45) zwischen dem Einspritzloch mit großer Neigung (viertes Einspritzloch 34), in welchem der Winkel, der durch die Ventilkörpermittelachse 305 und die Einspritzlochachse (vierte Einspritzlochachse 34c) gebildet ist, groß ist, und den Einspritzlöchern (drittes Einspritzloch 33 und fünftes Einspritzloch 35) benachbart zu dem Einspritzloch mit großer Neigung (viertes Einspritzloch 34). Dementsprechend ist die Sprühstrahlstabilität durch Verringern der Exfoliation in dem Einspritzloch verbessert, und somit kann die Anhaftung der Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinspritzventil verhindert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist das vierte Einspritzloch 34, in welchem die Neigung der vierten Einspritzlochachse 34c von der Ventilkörpermittelachse 305 groß ist, zu dem Kolben 103 hin orientiert, und das erste Einspritzloch 31, in welchem die Neigung der ersten Einspritzlochachse 31c von der Ventilkörpermittelachse 305 gering ist, ist zu dem Spitzenabschnitt der Zündkerze 120 hin orientiert. Das heißt, der Teilungswinkel zwischen dem Einspritzloch, das zu der Zündkerze hin orientiert ist, und dem Einspritzloch benachbart zu diesem Einspritzloch ist größer als der Teilungswinkel zwischen dem Einspritzloch, das zu der Kolbenseite hin orientiert ist und dem Einspritzloch benachbart zu diesem Einspritzloch.
Das heißt, das Kraftstoffeinspritzventil 119 der vorliegenden Ausführungsform ist derart ausgestaltet, dass die Teilungswinkel (A12 und A61) zwischen dem kerzenorientierten Einspritzloch (erstes Einspritzloch 31), das zu dem Spitzenabschnitt der Zündkerze 120 hin orientiert ist, und den Einspritzlöchern (zweites Einspritzloch 32 und sechstes Einspritzloch 36) benachbart zu dem kerzenorientierten Einspritzloch (erstes Einspritzloch 31) sind größer als die Teilungswinkel (A34 und A45) zwischen dem kolbenorientierten Einspritzloch (viertes Einspritzloch 34), das zu dem Mittelabschnitt der oberen Fläche des Kolbens 103 hin orientiert ist, und den Einspritzlöchern (drittes Einspritzloch 33 und fünftes Einspritzloch 35) benachbart zu dem kolbenorientierten Einspritzloch (viertes Einspritzloch 34).
Wie es oben beschrieben wurde, umfasst das Kraftstoffeinspritzventil der vorliegenden Ausführungsform das erste Einspritzloch 31, das zu dem Spitzenabschnitt der Zündkerze 120 hin orientiert ist, das zweite Einspritzloch 32 benachbart zu dem ersten Einspritzloch 31, das dritte Einspritzloch 33, das ein getrenntes Loch von dem ersten Einspritzloch 31 ist und benachbart zu dem zweiten Einspritzloch 32 auf der entgegengesetzten Seite des ersten Einspritzlochs 31 ist, das vierte Einspritzloch 34, das zu dem zentralen Abschnitt der oberen Fläche des Kolbens 103 hin orientiert ist, das fünfte Einspritzloch 35, das auf der entgegengesetzten Seite des dritten Einspritzlochs 33 mit Bezug auf eine Mittellinie gebildet ist, die durch das erste Einspritzloch 31 und die Ventilkörpermittelachse 305 verläuft, und das sechste Einspritzloch 36, das auf der entgegengesetzten Seite des zweiten Einspritzlochs 32 mit Bezug auf die Mittellinie 305 gebildet ist, in den horizontalen Querschnittsansichten der Vielzahl von Einspritzlöchern, betrachtet von der stromaufwärtigen Seite (4, 5(a), 6(a), 7(b) und 8(a)). Der Teilungswinkel A12 zwischen dem ersten Einspritzloch 31 und dem zweiten Einspritzloch 32 ist größer als der Teilungswinkel A23 zwischen dem zweiten Einspritzloch 32 und dem dritten Einspritzloch 33.
Es ist wünschenswert, dass der Teilungswinkel A23 zwischen dem zweiten Einspritzloch 32 und dem dritten Einspritzloch 33 größer ist als der Teilungswinkel A34 zwischen dem dritten Einspritzloch 33 und dem vierten Einspritzloch 34. Es ist wünschenswert, dass der Teilungswinkel A61 zwischen dem ersten Einspritzloch 31 und dem sechsten Einspritzloch 36 größer ist als der Teilungswinkel A56 zwischen dem fünften Einspritzloch 35 und dem sechsten Einspritzloch 36. Es ist wünschenswert, dass der Teilungswinkel A56 zwischen dem fünften Einspritzloch 35 und dem sechsten Einspritzloch 36 größer ist als der Teilungswinkel A45 zwischen dem vierten Einspritzloch 34 und dem fünften Einspritzloch 35. Mit der vorstehend erwähnten Ausgestaltung wird die Sprühstrahlstabilität durch Verringern der Exfoliation in dem Einspritzloch verbessert, und somit kann die Anhaftung der Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinspritzventil verhindert werden.
Zweite Ausführungsform
9 veranschaulicht eine Anordnung von Einspritzlöchern eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer zweiten Ausführungsform von dem gleichen Blickpunkt wie in 5 aus. Ein Kraftstoffeinspritzventil 119 gemäß der zweiten Ausführungsform umfasst zwei Teilkreise mit einem Teilkreis 401, der durch Mitten eines zweiten Einspritzlocheinlasses 32a, eines dritten Einspritzlocheinlasses 33a, eines fünften Einspritzlocheinlasses 35a und eines sechsten Einspritzlocheinlasses 36a verläuft, und einen Teilkreis 600, der durch Mitten eines ersten Einspritzlocheinlasses 31a und eines vierten Einspritzlocheinlasses 34a verläuft, mit einer Ventilkörpermittelachse 305 als eine Mitte. Ein Radius des Teilkreises 600 ist kleiner als ein Radius des Teilkreises 401. Die übrigen Ausgestaltungen sind gleich wie jene in der ersten Ausführungsform. In der vorliegenden Ausführungsform sind das erste Einspritzloch 31 und das vierte Einspritzloch 34, die keine Verdrehungswinkel aufweisen, auf dem Teilkreis 600 angeordnet, und die übrigen Einspritzlöcher sind auf dem Teilkreis 401 angeordnet.
Zu diesem Zeitpunkt ist es wahrscheinlich, dass in dem ersten Einspritzloch 31 die Exfoliation an der Kante 508 auf der Sackseite auftritt, die in 8(b) veranschaulicht ist. Somit ist es wünschenswert, dass eine Strömung 511 von einer stromaufwärtigen Seite stark ist, und die Exfoliation auf der Sackkammerseite gering ist. In der vorliegenden Ausführungsform sind der Teilungswinkel A12 zwischen dem ersten Einspritzloch 31 und dem zweiten Einspritzloch 32 und der Teilungswinkel A61 zwischen dem ersten Einspritzloch 31 und dem sechsten Einspritzloch 36 derart festgelegt, dass sie groß sind. Wenn somit eine Strömungsgeschwindigkeit auf einer stromaufwärtigen Seite groß ist, ist es wahrscheinlich, dass eine Strömung 601 in die Sackkammer groß ist. Dementsprechend sind in der vorliegenden Ausführungsform die Mitten des ersten Einspritzlocheinlasses 31a und des vierten Einspritzlocheinlasses 34a auf dem Teilkreis 600 mit einem kleinen Teilkreisradius angeordnet, und somit kann die Strömung 601 in die Sackkammer 302 durch Trennen des ersten Einspritzlochs 31 von dem Sitzabschnitt 304a mit der hohen Strömungsgeschwindigkeit verhindert werden. Dementsprechend wird die Sprühstrahlstabilität durch Verringern der Exfoliation in dem ersten Einspritzloch 31 verbessert, und somit kann die Anhaftung der Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinlassventil verhindert werden.
Da indessen in dem vierten Einspritzloch 34 die Neigung der Kante 509 auf der stromaufwärtigen Seite, die in 8(b) veranschaulicht ist, steil ist, ist es wahrscheinlich, dass die Exfoliation an der stromaufwärtigen Seite auftritt. Somit ist eine Strömung 512 von einer stromaufwärtigen Seite schwach, und es ist wünschenswert, dass die Exfoliation auf der stromaufwärtigen Seite verringert wird. Da in der vorliegenden Ausführungsform die Teilungswinkel (A34 und A45) zwischen dem dritten Einspritzloch 33, dem fünften Einspritzloch 35 und dem vierten Einspritzloch 34 derart festgelegt sind, dass sie klein sind, ist eine Strömung 602 in die Sackkammer klein. Dementsprechend ist in der vorliegenden Ausführungsform der vierte Einspritzlocheinlass 34a auf dem Teilkreis 600 mit dem kleinen Teilkreisradius angeordnet. Das heißt, wenn ein Kreis, der durch den Einspritzlocheinlass mit der Ventilkörperachse 305 als Mitte verläuft, als ein Teilkreis verwendet wird, ist der Radius des Teilkreises 401, an welchem die Einspritzlöcher (32, 33, 35 und 36) mit den Verdrehungswinkeln positioniert sind, größer als der Radius des Teilkreises 600, an welchem die Einspritzlöcher (31 und 34) ohne Verdrehungswinkel positioniert sind. Dementsprechend wird eine Strömung 512 von einer stromaufwärtigen Seite geschwächt, und somit kann die Exfoliation innerhalb des vierten Einspritzlochs 34 verringert werden. Dementsprechend wird die Sprühstrahlstabilität verbessert, und somit kann die Anhaftung der Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinspritzventil verhindert werden.
Dritte Ausführungsform
10 veranschaulicht eine Anordnung von Einspritzlöchern eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einer dritten Ausführungsform von dem gleichen Blickpunkt wie in 5 aus. Das Kraftstoffeinspritzventil gemäß der dritten Ausführungsform umfasst fünf Einspritzlöcher eines ersten Einspritzlochs H1, das in einer Richtung eines Spitzenabschnitts einer Zündkerze 120 orientiert ist, von Zweitstufeneinspritzlöchern (zweites Einspritzloch H2 und fünftes Einspritzloch H5) benachbart zu dem ersten Einspritzloch H1, und Drittstufeneinspritzlöchern (drittes Einspritzloch H3 und viertes Einspritzloch H4) benachbart zu den Zweitstufeneinspritzlöchern (zweites Einspritzloch H2 und fünftes Einspritzloch H5). Andere Ausgestaltungen sind gleich wie jene des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der ersten Ausführungsform.
In den Zweitstufeneinspritzlöchern (zweites Einspritzloch H2 und fünftes Einspritzloch H5) sind Einspritzlochachsen (zweite Einspritzlochachse H2c und fünfte Einspritzlochachse H5c) in Verdrehungsrichtungen (H2f und H5f) geneigt. Somit sind Teilungswinkel (AH23 und AH45) zwischen den Zweitstufeneinspritzlöchern (zweites Einspritzloch H2 und fünftes Einspritzloch H5) und den Drittstufeneinspritzlöchern (drittes Einspritzloch H3 und viertes Einspritzloch H4) benachbart dazu in den Verdrehungsrichtungen (H2f und H5f) kleiner als Teilungswinkel (AH12 und AH51) zwischen den Zweitstufeneinspritzlöchern H2 (zweites Einspritzloch H2 und fünftes Einspritzloch H5) und dem Erststufeneinspritzloch (erstes Einspritzloch H1) benachbart dazu auf der entgegengesetzten Seite in den Verdrehungsrichtungen (H2f und H5f). Dementsprechend werden Strömungen mit sanften Neigungen an einem ersten Einspritzlocheinlass 2a und einem fünften Einspritzlocheinlass 5a gestärkt, und somit kann die Exfoliation innerhalb des ersten Einspritzlochs 2 und des fünften Einspritzlochs 5 verringert werden. Dementsprechend wird die Sprühstrahlstabilität verbessert, und somit kann die Anhaftung der Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinspritzventil verhindert werden.
Das heißt, das Kraftstoffeinspritzventil der vorliegenden Ausführungsform ist derart ausgestaltet, dass die Teilungswinkel (AH23 und AH45) zwischen den Einspritzlöchern (zweites Einspritzloch H2 und fünftes Einspritzloch H5) mit Verdrehungswinkeln (H2e und H5e) und den Einspritzlöchern (drittes Einspritzloch H3 und viertes Einspritzloch H4) benachbart dazu in den Verdrehungsrichtungen (H2f und H5f) kleiner sind als die Teilungswinkel (AH12 und AH51) zwischen den Einspritzlöchern (zweites Einspritzloch H2 und das fünfte Einspritzloch H5) und dem Einspritzloch (erstes Einspritzloch H1) benachbart dazu in entgegengesetzten Richtungen der Verdrehungsrichtungen (H2f und H5f). Dementsprechend ist die Sprühstrahlstabilität verbessert, indem die Exfoliation in dem Einspritzloch verringert wird, und somit kann die Anhaftung der Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinspritzventil verhindert werden.
In dem dritten Einspritzloch H3 des Drittstufeneinspritzlochs ist eine dritte Einspritzlochachse H3c in einer ersten Verdrehungsrichtung H3f um einen Verdrehungswinkel H3e geneigt. Somit ist in der vorliegenden Ausführungsform ein Teilungswinkel AH34, der zwischen dem dritten Einspritzloch H3 und dem vierten Einspritzloch H4 des anderen Drittstufeneinspritzlochs benachbart dazu auf einer Seite in der Verdrehungsrichtung H3f gebildet ist, kleiner als der Teilungswinkel AH23 zwischen dem dritten Einspritzloch H3 und dem zweiten Einspritzloch H2 benachbart dazu auf einer entgegengesetzten Seite in der Verdrehungsrichtung H3f. Dementsprechend wird eine Strömung mit einer sanften Neigung an dem Einspritzlocheinlass gestärkt, und somit kann die Exfoliation innerhalb des dritten Einspritzlochs H3 verringert werden. Dementsprechend wird die Sprühstrahlstabilität verbessert, und somit kann die Anhaftung der Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinspritzventil verhindert werden.
Wenn eine vierte Einspritzlochachse H4c in einer Verdrehungsrichtung H4f um einen Verdrehungswinkel H4e geneigt ist, ist es wünschenswert, dass der Teilungswinkel AH34, der zwischen dem vierten Einspritzloch H4 und dem dritten Einspritzloch H3 benachbart dazu auf einer Seite in der Verdrehungsrichtung H4f gebildet ist, kleiner ist als ein Teilungswinkel AH45 zwischen dem vierten Einspritzloch H4 und dem fünften Einspritzloch H5 benachbart dazu auf einer entgegengesetzten Seite in der Verdrehungsrichtung H4f. Das heißt, der Teilungswinkel zwischen dem Einspritzloch mit dem Verdrehungswinkel und dem Einspritzloch benachbart dazu in der Verdrehungsrichtung ist kleiner als der Teilungswinkel zwischen dem Einspritzloch und dem Einspritzloch benachbart dazu in der entgegengesetzten Richtung der Verdrehungsrichtung. Dementsprechend wird die Sprühstrahlstabilität verbessert, indem die Exfoliation in dem Einspritzloch verringert wird, und somit kann die Anhaftung der Kraftstofftröpfchen an dem Kraftstoffeinspritzventil verhindert werden.
Bezugszeichenliste

101: Zylinderkopf
102: Zylinderblock
103: Kolben
104: Brennkammer
105: Einlassrohr
106: Auslassrohr
107: Einlassventil
108: Auslassventil
109: Kraftstofftank
110: Zufuhrpumpe
111: Hochdruckkraftstoffpumpe
112: Common Rail
113: Kraftstoffdrucksensor
114: Pleuelstange
115: Kurbelwelle
116: Kurbelwinkelsensor
117: Wassertemperatursensor
118: ECU
119: Kraftstoffeinspritzventil
120: Zündkerze
201: Ventilkörper
201a: Ventilkörperposition in niedrigem Hubzustand
201b: Ventilkörperposition in hohem Hubzustand
202: Sitzelement
203: Führungselement
204: Düsenkörper
205: Ventilkörperführung
206: Anker
207: Kern
208: Spule
209: Joch
210: Feder
211: Verbinder
212: Kraftstoffzufuhranschluss
31, 32, 33, 34, 35, 36: Einspritzloch
302: Sackkammer
304: Ventilsitzfläche
305: Ventilkörpermittelachse
311: Strömung von Sitzabschnittsseite
312: Strömung von Sackkammerseite Die weiteren sind in dem Text beschrieben

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 5696901 B [0004]

Claims

Kraftstoffeinspritzventil, das Kraftstoff direkt in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors einspritzt, wobei das Kraftstoffeinspritzventil umfasst: ein Verdrehungseinspritzloch, das derart ausgestaltet ist, dass eine Einspritzlochachse, die eine Mitte eines Einspritzlocheinlasses und eine Mitte eines Einspritzlochauslasses verbindet, in einer Richtung verdreht ist, die verschieden ist von einer Geraden, die eine Ventilkörpermittelachse und die Mitte des Einspritzlocheinlasses verbindet, wobei ein Teilungswinkel zwischen dem Verdrehungseinspritzloch und einem verdrehungsrichtungsseitigen Einspritzloch benachbart dazu in einer Verdrehungsrichtung kleiner ist als ein Teilungswinkel zwischen dem Verdrehungseinspritzloch und einem gegenverdrehungsrichtungsseitigen Einspritzloch benachbart dazu in einer entgegengesetzten Richtung der Verdrehungsrichtung.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Vielzahl von Einspritzlöchern, die derart ausgestaltet ist, dass Einspritzlochachsen, die Mitten von Einspritzlocheinlässen und Mitten von Einspritzlochauslässen verbinden, in der gleichen Richtung liegen wie Geraden, die die Ventilkörpermittelachse und die Mitten der Einspritzlocheinlässe verbinden, wobei, unter der Vielzahl von Einspritzlöchern, ein Teilungswinkel zwischen einem Einspritzloch mit kleiner Neigung, in welchem ein Winkel, der durch die Ventilkörpermittelachse und die Einspritzlochachse gebildet ist, klein ist, und einem Einspritzloch benachbart zu dem Einspritzloch mit kleiner Neigung größer ist als ein Teilungswinkel zwischen einem Einspritzloch mit großer Neigung, in welchem ein Winkel, der durch die Ventilkörpermittelachse und die Einspritzlochachse gebildet ist, groß ist, und einem Einspritzloch benachbart zu dem Einspritzloch mit großer Neigung.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei ein Teilungswinkel zwischen einem kerzenorientierten Einspritzloch, das zu einem Spitzenabschnitt einer Zündkerze hin orientiert ist, und einem Einspritzloch benachbart zu dem kerzenorientierten Einspritzloch größer ist als ein Teilungswinkel zwischen einem kolbenorientierten Einspritzloch, das zu einem Kolbenoberflächenmittelabschnitt hin orientiert ist und einem Einspritzloch benachbart zu dem kolbenorientierten Einspritzloch.
Kraftstoffeinspritzventil, das Kraftstoff direkt in eine Brennkammer eines Verbrennungsmotors einspritzt, wobei das Kraftstoffeinspritzventil ferner umfasst: eine Vielzahl von Einspritzlöchern, die derart ausgestaltet ist, dass ein erstes Einspritzloch zu einem Spitzenabschnitt einer Zündkerze hin orientiert ist, ein zweites Einspritzloch benachbart zu dem ersten Einspritzloch ist, ein drittes Einspritzloch ein getrenntes Loch von dem ersten Einspritzloch ist und benachbart zu dem zweiten Einspritzloch auf einer entgegengesetzten Seite des ersten Einspritzlochs ist, ein viertes Einspritzloch zu einem Mittenabschnitt der oberen Fläche eines Kolbens hin orientiert ist, ein fünftes Einspritzloch auf einer entgegengesetzten Seite des dritten Einspritzlochs mit Bezug auf eine Mittellinie gebildet ist, die durch das erste Einspritzloch und eine Ventilkörpermittelachse verläuft, und ein sechstes Einspritzloch auf einer entgegengesetzten Seite des zweiten Einspritzlochs mit Bezug auf die Mittellinie in einer horizontalen Querschnittsansicht der Einspritzlöcher gebildet ist, von einer stromaufwärtigen Seite aus betrachtet, wobei ein Teilungswinkel zwischen dem ersten Einspritzloch und dem zweiten Einspritzloch größer ist als ein Teilungswinkel zwischen dem zweiten Einspritzloch und dem dritten Einspritzloch.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, wobei der Teilungswinkel zwischen dem zweiten Einspritzloch und dem dritten Einspritzloch größer ist als ein Teilungswinkel zwischen dem dritten Einspritzloch und dem vierten Einspritzloch.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, wobei ein Teilungswinkel zwischen dem ersten Einspritzloch und dem sechsten Einspritzloch größer ist als ein Teilungswinkel zwischen dem fünften Einspritzloch und dem sechsten Einspritzloch.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 4, wobei ein Teilungswinkel zwischen dem fünften Einspritzloch und dem sechsten Einspritzloch größer ist als ein Teilungswinkel zwischen dem vierten Einspritzloch und dem fünften Einspritzloch
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1 oder 4, wobei, wenn ein Kreis, der durch einen Einspritzlocheinlass mit einer Ventilkörpermittelachse als eine Mitte verläuft, als ein Teilkreis verwendet wird, ein Radius eines Teilkreises, an welchem ein Einspritzloch mit einem Verdrehungswinkel positioniert ist, größer ist als ein Radius eines Teilkreises, an welchem ein Einspritzloch ohne Verdrehungswinkel positioniert ist.