DE112019003552T5

DE112019003552T5 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE112019003552T5
Application number: DE112019003552.5T
Authority: DE
Inventors: Masayuki Niwa; Yosuke Nakagawa; Masahiro Okuma; Noritsugu Kato; Hiroki KANETA
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2018-07-12
Filing date: 2019-05-16
Publication date: 2021-04-01
Also published as: WO2020012778A1; JP2020008013A; CN112368475A; US20210123403A1; US11835020B2; CN112368475B

Abstract

Ein Düsenkörper (20) besitzt ein Einspritzloch (31), welches zum Einspritzen von Kraftstoff konfiguriert ist, und einen Kraftstoffdurchlass (18), welcher mit dem Einspritzloch verbunden ist. Eine Nadel (40) ist derart konfiguriert, dass diese den Kraftstoffdurchlass öffnet und schließt, um zwischen einer Kraftstoffeinspritzung aus dem Einspritzloch und einem Stopp der Kraftstoffeinspritzung umzuschalten. Eine Einspritzlochachse (C3) entspricht einer imaginären Linie, die sich entlang einer Mitte des Einspritzlochs erstreckt. Ein Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt (S1, S2, S3, S4) entspricht einem Querschnitt des Einspritzlochs senkrecht zur Einspritzlochachse. Der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt besitzt eine flache Gestalt. Der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt besitzt eine Fläche, die sich von einem Einlass (311) des Einspritzlochs hin zu einem Auslass (312) des Einspritzlochs allmählich ausdehnt, während eine ähnliche Gestalt beibehalten wird.

Description

Querverweis auf verwandte Anmeldung
Diese Anmeldung basiert auf der am 12. Juli 2018 eingereichten japanischen Patentanmeldung mit der Nr. 2018-132562 , deren Offenbarung hierin durch Inbezugnahme mit aufgenommen wird.
Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil, welches Kraftstoff einspritzt.
Allgemeiner Stand der Technik
Ein in Patentliteratur 1 offenbartes Kraftstoffeinspritzventil besitzt ein Einspritzloch, das zum Einspritzen von Kraftstoff dient und eine flache Gestalt besitzt. Eine imaginäre Linie, die sich entlang der Mitte des Einspritzlochs erstreckt, wird als eine Einspritzlochachse bezeichnet. Darüber hinaus wird der Querschnitt des Einspritzlochs senkrecht bzw. orthogonal zur Einspritzlochachse als ein Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt bezeichnet. In diesem Fall ist der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt in einer flachen Gestalt ausgebildet.
Kraftstoff, der durch das Einspritzloch strömt, strömt nicht notwendigerweise in einer Art und Weise, bei welcher dieser den senkrechten Querschnitt des Einspritzlochs vollständig ausfüllt, sondern strömt, während dieser einen Bereich des senkrechten Querschnitts des Einspritzlochs entlang der Innenwandoberfläche des Einspritzlochs teilweise ausfüllt. Das heißt, dass der Kraftstoff, welcher ausgehend von einem Einlass des Einspritzlochs strömt, weiter durch das Einspritzloch strömt, während sich dieser in einem Zustand eines Flüssigkeitsfilms entlang der Innenwandoberfläche des Einspritzlochs befindet, und von einem Auslass des Einspritzlochs aus eingespritzt wird.
Daher wird in einem Fall, in dem das Einspritzloch, wie vorstehend beschrieben, in einer flachen Gestalt ausgebildet ist, ein dünner werden des Flüssigkeitsfilms gefördert. Infolgedessen ermöglicht es die Konfiguration, eine Zerstäubung des aus dem Auslass eingespritzten Kraftstoffes (Strahls) zu fördern und eine Reduzierung der Penetration bzw. des Eindringens zu fördern.
Ferner besitzt bei dem in Patentliteratur 1 offenbarten Kraftstoffeinspritzventil ein Längsquerschnitt des Einspritzlochs eine kegelförmige Gestalt, bei welcher sich dessen Fläche vom Einlass zum Auslass des Einspritzlochs allmählich ausdehnt. Diese Konfiguration fördert auch die Zerstäubung des Strahls und die Reduzierung des Eindringens.
Literatur zum Stand der Technik
Patentliteratur
Patentliteratur 1: JP 2013-24087 A
Kurzfassung der Erfindung
In dem Fall, in dem das Einspritzloch, wie vorstehend beschrieben, flach und kegelförmig ausgebildet ist, ändert sich jedoch die Gestalt des senkrechten Querschnitts des Einspritzloches in Abhängigkeit von der Position des Querschnitts auf der Einspritzlochachse in komplizierter Art und Weise. Wenn das Einspritzloch durch das Anwenden einer Laserbearbeitung oder Bohren bei dem Düsenkörper ausgebildet wird, ist es daher schwierig, die Gestalt des senkrechten Querschnitts des Einspritzlochs zu einer gewünschten Gestalt in Abhängigkeit von der Position auf der Einspritzlochachse zu bearbeiten. Daher ist es schwierig, das Einspritzloch in einer gewünschten Gestalt auszubilden. Somit führt eine Verschlechterung der Gestaltgenauigkeit des Einspritzlochs zu einer Verschlechterung der Gestaltgenauigkeit des Strahls.
Insbesondere die Gestalt des senkrechten Querschnitts des Einspritzlochs (Einlassquerschnitt) am Einlass des Einspritzlochs hat einen großen Einfluss darauf, wie Kraftstoff in das Einspritzloch strömt. Daher hat die Gestalt des senkrechten Querschnitts großen Einfluss auf die Verteilung und die Gestalt des vorstehend erwähnten Flüssigkeitsfilms, der im Einspritzloch ausgebildet ist. Somit hat die Verschlechterung der Gestaltgenauigkeit des Einlassquerschnitts großen Einfluss auf die Verschlechterung der Gestaltgenauigkeit des Strahls.
Bei der herkömmlichen Konfiguration, wie vorstehend beschrieben, ändert sich jedoch die Gestalt des senkrechten Querschnitts des Einspritzlochs in einer komplizierten Art und Weise in Abhängigkeit von der Position des Querschnitts auf der Einspritzlochachse. Daher neigt die Gestalt des Einlassquerschnitts dazu, aufgrund einer Variation in der Plattendicke des Düsenkörpers zu variieren, und neigt dazu, eine Verschlechterung in der Genauigkeit der Strahlgestalt zu verursachen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung, ein Kraftstoffeinspritzventil bereitzustellen, welches ein Einspritzloch besitzt, das in einer Gestalt ausgebildet ist, bei welcher die Fläche allmählich ausgedehnt bzw. erweitert ist und welche einer flachen Gestalt entspricht, während eine Verschlechterung der Genauigkeit der Strahlgestalt unterdrückt wird.
Mittel zum Lösen des Problems
Ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Offenbarung zur Lösung der Aufgabe umfasst einen Düsenkörper mit einem Einspritzloch, welches zum Einspritzen von Kraftstoff konfiguriert ist, und einem Kraftstoffdurchlass, welcher mit dem Einspritzloch verbunden ist. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst eine Nadel, welche derart konfiguriert ist, dass diese den Kraftstoffdurchlass öffnet und schließt, um zwischen einer Kraftstoffeinspritzung aus dem Einspritzloch und einem Stopp der Kraftstoffeinspritzung umzuschalten bzw. zu wechseln. Eine Düsenachse entspricht einer imaginären Linie, die sich entlang der Mitte der Düse erstreckt. Ein Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt entspricht einem Querschnitt des Einspritzlochs senkrecht zur Einspritzlochachse. Der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt besitzt eine flache Gestalt. Der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt besitzt eine Fläche, die sich von einem Einlass des Einspritzlochs hin zu einem Auslass des Einspritzlochs allmählich ausdehnt, während eine analoge bzw. ähnliche bzw. gleichartig Gestalt beibehalten wird.
Gemäß dem ersten Aspekt besitzt der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt eine flache Gestalt. Der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt besitzt eine Fläche, die sich vom Einlass des Einspritzlochs zum Auslass des Einspritzlochs allmählich ausdehnt, während eine ähnliche Gestalt beibehalten wird. Daher sind die Gestaltungen der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitte unabhängig von den Positionen der Querschnitte auf der Einspritzlochachse analog. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Gestalt, bei welcher sich die Gestalt des Einspritzloch-Orthogonalquerschnitts gemäß der Position auf der Einspritzlochachse in einer komplizierten Art und Weise ändert, ermöglicht es die Konfiguration daher, eine Bearbeitung der Gestalt des Einspritzloch-Orthogonalquerschnitts gemäß der Position auf der Einspritzlochachse zu einer gewünschten Gestalt zu erleichtern. Daher ermöglicht es die Konfiguration, das Einspritzloch so auszubilden, dass dieses eine abgeflachte Gestalt und eine Gestalt besitzt, bei welcher sich die Fläche allmählich ausdehnt, während eine Verschlechterung der Genauigkeit der Strahlgestalt aufgrund einer Verschlechterung der Genauigkeit der Einspritzlochgestalt unterdrückt wird.
Insbesondere ermöglicht es die Konfiguration des Düsenkörpers mit der ähnlichen Gestalt wie vorstehend beschrieben, eine durch eine Variation der Plattendicke des Düsenkörpers verursachte Variation der Gestalt des Einspritzloch-Orthogonalquerschnitts (Einlassquerschnitt) am Einspritzlocheinlass zu unterdrücken. Daher ermöglicht es die Konfiguration, eine Verschlechterung der Genauigkeit der Strahlgestalt wirksam zu unterdrücken.
Ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Offenbarung zur Lösung der Aufgabe umfasst einen Düsenkörper mit einem Einspritzloch, das zum Einspritzen von Kraftstoff konfiguriert ist, und einem Kraftstoffdurchlass, welcher mit dem Einspritzloch verbunden ist. Das Kraftstoffeinspritzventil umfasst eine Nadel, welche derart konfiguriert ist, dass diese den Kraftstoffdurchlass öffnet und schließt, um zwischen einer Kraftstoffeinspritzung aus dem Einspritzloch und einem Stopp der Kraftstoffeinspritzung umzuschalten. Eine Düsenachse entspricht einer imaginären Linie, die sich entlang der Mitte der Düse erstreckt. Ein Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt entspricht einem Querschnitt des Einspritzlochs senkrecht zur Einspritzlochachse. Der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt besitzt eine Gestalt, bei welcher sich eine Fläche von dem Einlass hin zu dem Auslass allmählich ausdehnt, während eine elliptische Gestalt mit einer kurzen Achse und einer langen Achse beibehalten wird. Das heißt, das Einspritzloch besitzt eine Gestalt, bei welcher sich das Verhältnis der Länge der kurzen Achse zur Länge der langen Achse vom Einlass zum Auslass nicht ändert.
Darüber hinaus besitzt der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt eine Gestalt, die einer elliptischen Gestalt entspricht und sich in der Fläche vom Einlass zum Auslass allmählich ausdehnt. Das Einspritzloch besitzt eine Gestalt, bei welcher sich das Verhältnis der Länge der kurzen Achse zur Länge der langen Achse vom Einlass zum Auslass nicht ändert. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Gestaltung, bei welcher sich die Gestalt des Einspritzloch-Orthogonalquerschnitts gemäß der Position auf der Einspritzlochachse in einer komplizierten Art und Weise ändert, ermöglicht es die Konfiguration daher, eine Bearbeitung der Gestalt des Einspritzloch-Orthogonalquerschnitts gemäß der Position auf der Einspritzlochachse zu einer gewünschten Gestalt zu erleichtern. Daher ermöglicht es die Konfiguration, das Einspritzloch so auszubilden, dass dieses eine elliptische Gestalt und eine Gestalt besitzt, bei welcher sich die Fläche allmählich ausdehnt, während eine Verschlechterung der Genauigkeit der Strahlgestalt aufgrund einer Verschlechterung der Genauigkeit der Einspritzlochgestalt unterdrückt wird.
Insbesondere ermöglicht es die Konfiguration des Düsenkörpers, bei welcher sich das Verhältnis kurze Achse / lange Achse nicht ändert, wie vorstehend beschrieben, eine durch eine Variation der Plattendicke des Düsenkörpers hervorgerufene Variation der Gestalt des Einspritzloch-Orthogonalquerschnitts (Einlassquerschnitt) am Einspritzlocheinlass zu unterdrücken. Daher ermöglicht es die Konfiguration, eine Verschlechterung der Genauigkeit der Strahlgestalt wirksam zu unterdrücken.
Figurenliste

1 ist eine Schnittansicht, welche ein Kraftstoffeinspritzventil gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt;
2 ist eine Ansicht, welche eine Montageposition des Kraftstoffeinspritzventils von 1 an einer Maschine zeigt;
3 ist eine Ansicht bei einer Betrachtung entlang des Pfeils III in 1;
4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in 1;
5 ist eine Schnittansicht entlang der Linie V-V in 4;
6 ist eine Schnittansicht entlang der Linie VI-VI in 5;
7 ist eine Ansicht, welche einen Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt an einer A-Position auf einer Einspritzlochachse, und einen Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt an einer B-Position auf der Einspritzlochachse zeigt;
8 ist eine Schnittansicht, welche eine Definition der Einspritzloch-Düsenachse darstellt;
9 ist eine Ansicht, welche die Definition der Einspritzloch-Düsenachse darstellt;
10 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Definition der Einspritzloch-Düsenachse darstellt;
11 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Definition der Einspritzloch-Düsenachse darstellt;
12 ist eine Ansicht, welche die Definition der Einspritzloch-Düsenachse darstellt;
13 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Definition der Einspritzloch-Düsenachse darstellt;
14 ist eine Schnittansicht, welche einen Unterschied in der Wanddicke eines Düsenkörpers in der ersten Ausführungsform schematisch zeigt;
15 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Unterschied in der Gestalt des Einlasses entsprechend dem in 14 gezeigten Unterschied in der Wanddicke zeigt;
16 ist eine Schnittansicht, welche einen Unterschied in der Wanddicke eines Düsenkörpers in einem Vergleichsbeispiel schematisch zeigt;
17 ist eine perspektivische Ansicht, welche einen Unterschied in der Gestalt des Einlasses entsprechend dem in 16 gezeigten Unterschied in der Wanddicke zeigt;
18 ist eine dreiflächige Ansicht, welche das Einspritzloch gemäß der ersten Ausführungsform schematisch zeigt und eine Positionsbeziehung zwischen einem Brennpunkt eines Laserstrahls und dem Einspritzloch zeigt;
19 ist eine perspektivische Ansicht von 18;
20 ist eine dreiflächige Ansicht, welche das Einspritzloch gemäß dem in 16 gezeigten Vergleichsbeispiel schematisch zeigt und eine Positionsbeziehung zwischen einem Brennpunkt eines Laserstrahls und dem Einspritzloch zeigt;
21 ist eine perspektivische Ansicht von 20;
22 ist eine Schnittansicht, welche die Gestalt des Einspritzlochs gemäß einer zweiten Ausführungsform zeigt;
23 ist eine Ansicht, welche die Montageposition des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der dritten Ausführungsform an einer Maschine zeigt;
24 ist eine Ansicht bei einer Betrachtung entlang des Pfeils XXIV in 23;
25 ist eine perspektivische Ansicht, welche die Gestalt des Einspritzlochs gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt;
26 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XXVI-XXVI in 25;
27 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XXVII-XXVII in 26;
28 ist eine Draufsicht, welche die Einspritzdüse gemäß der vierten Ausführungsform von der Seite der Einlassöffnung aus betrachtet zeigt;
29 ist eine vergrößerte Ansicht von 28;
30 ist eine Ansicht, welche eine Kraftstoffverteilung an einem Einlassabschnitt des Einspritzlochs gemäß dem Vergleichsbeispiel der vierten Ausführungsform zeigt; und
31 ist eine Ansicht, welche eine Kraftstoffverteilung an einem Einlassabschnitt des Einspritzlochs gemäß der vierten Ausführungsform zeigt.

Beschreibung von Ausführungsformen
Im Folgenden werden mehrere Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben. Den entsprechenden Komponenten in jeder Ausführungsform sind die gleichen Bezugszeichen zugewiesen, so dass sich wiederholende Beschreibungen entfallen können. Wenn nur ein Teil der Konfiguration in den jeweiligen Ausführungsformen beschrieben wird, kann die Konfiguration der anderen zuvor beschriebenen Ausführungsformen auf andere Teile der Konfiguration angewandt werden.
(Erste Ausführungsform)
Ein in 1 gezeigtes Kraftstoffeinspritzventil 1 ist an einer in 2 gezeigten Fahrzeug-Verbrennungskraftmaschine (Maschine E) vom Zündungstyp montiert. Die Maschine E umfasst einen Zylinder E1, einen Zylinderkopf E2 und einen Kolben E3. Ein Einlassventil E4, ein Auslassventil E5, eine Zündkerze E6 und das Kraftstoffeinspritzventil 1 sind am Zylinderkopf E2 montiert. Zwei Einlassventile E4 und zwei Auslassventile E5 sind vorgesehen. Die Zündkerze E6 ist auf einer Mittelachse C1 des Kolbens E3 angeordnet.
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist auf der Seite des Einlassventils E4 mit Bezug auf die Mittelachse C1 angeordnet, und ist auf der Seite des Kolbens E3 mit Bezug auf das Einlassventil E4 angeordnet. Das Kraftstoffeinspritzventil 1 ist vom Typ mit seitlicher Direkteinspritzung, um Kraftstoff von der Seite der Brennkammer Ea direkt in die Brennkammer Ea einzuspritzen. Daher schneidet eine Mittellinie C2 des Kraftstoffeinspritzventils 1 die Mittelachse C1 des Kolbens E3 in einem Winkel von 45 Grad oder mehr. Die Pfeile, welche in 2 die vertikale Richtung anzeigen, zeigen nicht die vertikale Richtung an, wenn die Maschine E am Fahrzeug montiert ist. Die Verdichtungsseite des Kolbens E3 in der Richtung der Mittelachse C1 befindet sich auf der Oberseite, und die Expansionsseite des Kolbens E3 befindet sich auf der Unterseite.
Wie in den 1, 3 und 4 gezeigt ist, besitzt das Kraftstoffeinspritzventil 1 mehrere Einspritzlöcher 31 zum Einspritzen von Kraftstoff. Ein Einlass 311 des Einspritzlochs 31 ist konzentrisch um die Mittellinie C2 des Kraftstoffeinspritzventils 1 angeordnet. Eine imaginäre Mittellinie des Einspritzlochs 31, die sich von der Mitte des Einlasses 311 des Einspritzlochs 31 hin zu der Mitte eines Auslasses 312 des Einspritzlochs 31 erstreckt, wird als eine Einspritzlochachse C3 bezeichnet, die später ausführlich beschrieben wird. Bei allen Einspritzlöchern 31 verläuft die Richtung des vom Auslass 312 eingespritzten Kraftstoffes (Strahls) in der Richtung von der Seite des Einlassventils E4 hin zur Seite des Kolbens E3. Alle Einspritzlochachsen C3 sind von der Seite des Einlassventils E4 zur Seite des Kolbens E3 hin ausgerichtet, wenn diese aus der in 2 gezeigten horizontalen Richtung betrachtet werden.
Das Kraftstoffeinspritzventil 1 umfasst einen Düsenkörper 20, eine Nadel 40, einen beweglichen Kern 47, einen stationären Kern 44, eine Spule 38, Federn 24, 26 und dergleichen. Der bewegliche Kern 47, der stationäre Kern 44 und die Spule 38 dienen als eine Antriebseinheit zum Öffnen und Schließen der Nadel 40. Hochdruck-Kraftstoff, der von einer Zuführleitung E7 (siehe 2) zum Kraftstoffeinspritzventil 1 geführt wird, durchläuft einen im Inneren des Düsenkörpers 20 ausgebildeten Kraftstoffdurchlass 18 und wird von dem Einspritzloch 31 eingespritzt.
Der Düsenkörper 20 umfasst ein erstes rohrförmiges Element 21, ein zweites rohrförmiges Element 22, ein drittes rohrförmiges Element 23 und eine Einspritzdüse 30. Das erste rohrförmige Element 21, das zweite rohrförmige Element 22 und das dritte rohrförmige Element 23 sind alle im Wesentlichen zylindrische Elemente und sind koaxial in der Reihenfolge des ersten rohrförmigen Elements 21, des zweiten rohrförmigen Elements 22 und des dritten rohrförmigen Elements 23 angeordnet. Das erste rohrförmige Element 21, das zweite rohrförmige Element 22 und das dritte rohrförmige Element 23 sind miteinander verbunden.
Die Einspritzdüse 30 ist an dem Ende des ersten rohrförmigen Elements 21 auf der gegenüberliegenden Seite des zweiten rohrförmigen Elements 22 vorgesehen. Die Einspritzdüse 30 entspricht einem mit einem Boden versehenen, rohrförmigen Element, und diese ist mit dem ersten rohrförmigen Element 21 verschweißt. Die Düse 30 wird abgeschreckt, so dass diese eine vorbestimmte Härte besitzt. Die Einspritzdüse 30 umfasst einen Einspritzabschnitt 301 und einen rohrförmigen Abschnitt 302.
Die Nadel 40 ist in dem Düsenkörper 20 so aufgenommen, dass diese in der Richtung der Mittellinie C2 hin und her bewegt werden kann. Der rohrförmige Abschnitt 302 bildet mit der Außenfläche der Nadel 40 einen ringförmigen Durchlass bzw. Ringdurchlass 305 in einer rohrförmigen Gestalt. Der Ringdurchlass 305 erstreckt sich in einer Ringform um die Mittellinie C2, um Kraftstoff in die Richtung zu leiten, in der sich die Mittellinie C2 erstreckt.
Der Einspritzabschnitt 301 entspricht einem hohlen, halbkugelförmigen Abschnitt, der auf einem Punkt auf der Mittellinie C2 der Einspritzdüse 30 zentriert ist. Der Einspritzabschnitt 301 bildet einen halbkugelförmigen Verteilungsdurchlass 303 (Sackkammer) mit der Außenfläche eines Spitzenendes der Nadel 40. Das stromaufwärtige Ende des Verteilungsdurchlasses 303 steht mit dem stromabwärtigen Ende des Ringdurchlasses 305 in Verbindung, und das stromabwärtige Ende des Verteilungsdurchlasses 303 steht mit dem Einlass 311 des Einspritzlochs 31 in Verbindung.
Der Verteilungsdurchlass 303 sammelt Kraftstoff, der durch den Ringdurchlass 305 strömt und ringförmig verteilt wird. Der Verteilungsdurchlass 303 verteilt den gesammelten Kraftstoff auf die mehreren Einlässe 311. Die Pfeile in 4 geben die Strömungsrichtungen des von dem Ringdurchlass 305 in den Verteilungsdurchlass 303 strömenden Kraftstoffs an. Der Kraftstoff strömt von der Außenseite des Verteilungsdurchlasses 303 in der radialen Richtung hin zur Mittellinie C2. Ein Teil des auf diese Art und Weise strömenden Kraftstoffs strömt direkt in den Einlass 311 des Einspritzlochs 31, und der andere Teil des Kraftstoffs strömt in den Einlass 311, nachdem sich dieser im Verteilungsdurchlass 303 gesammelt hat. Der Ringdurchlass 305 und der Verteilungsdurchlass 303 bilden einen Teil des vorstehend beschriebenen Kraftstoffdurchlasses 18.
Ein ringförmiger Ventilsitz 304 ist auf der Innenwandoberfläche des rohrförmigen Abschnitts 302 ausgebildet. Die Nadel 40 ist derart konfiguriert, dass diese mit dem Ventilsitz 304 in Kontakt kommt. Die Nadel 40 wird auf den Ventilsitz 304 gesetzt, um dadurch den Ringdurchlass 305 zu schließen (Ventil schließen) und die Kraftstoffeinspritzung aus dem Einspritzloch 31 zu stoppen. Die Nadel 40 wird vom Ventilsitz 304 abgehoben, um dadurch den Ringdurchlass 305 zu öffnen (Ventil offen) und eine Einspritzung aus dem Einspritzloch 31 durchzuführen.
Der bewegliche Kern 47 ist ein im Wesentlichen rohrförmiges Element, das einem magnetischen Stabilisierungsprozess unterzogen wurde. Der bewegliche Kern 47 steht mit der Nadel 40 in Eingriff. Ein stationärer Kern 51 wird einem magnetischen Stabilisierungsprozess unterzogen. Der stationäre Kern 51 ist ein im Wesentlichen rohrförmiges Element. Der stationäre Kern 44 ist mit dem dritten rohrförmigen Element 23 des Düsenkörpers 20 verschweißt und an der Innenseite des Düsenkörpers 20 fixiert.
Die Spule 38 ist ein im Wesentlichen zylindrisches Element und umgibt hauptsächlich die radial äußere Seite des zweiten rohrförmigen Elements 22 und des dritten rohrförmigen Elements 23. Die Spule 38 erzeugt ein Magnetfeld, wenn diese mit elektrischer Leistung versorgt wird, und bildet einen Magnetkreis, der durch den stationären Kern 44, den beweglichen Kern 47, das erste rohrförmige Element 21 und das dritte rohrförmige Element 23 verläuft. Auf diese Art und Weise erzeugen der stationäre Kern 44 und der bewegliche Kern 47 zwischen sich eine magnetische Anziehungskraft, wodurch der bewegliche Kern 47 hin zu dem stationären Kern 44 angezogen und die Nadel 40 zur Durchführung einer Ventilöffnung veranlasst wird.
Die Feder 24 drängt bzw. drückt die Nadel 40 zusammen mit dem beweglichen Kern 47 in die Richtung hin zu dem Ventilsitz 304, das heißt, in die Ventilschließrichtung. Die Feder 26 drängt den beweglichen Kern 47 in die Richtung entgegengesetzt zu dem Ventilsitz 304, das heißt, in die Ventilöffnungsrichtung. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Druck- bzw. Vorspannkraft der Feder 24 größer eingestellt als die Vorspannkraft der Feder 26. Wenn in dieser Konfiguration die Spule 38 nicht mit Leistung versorgt wird, steht der Dichtungsabschnitt der Nadel 40 in Kontakt mit dem Ventilsitz 304, das heißt, befindet sich im Ventilschließzustand.
Nachfolgend wird die Gestalt des Einspritzlochs 31 unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 ausführlich beschrieben. In der folgenden Beschreibung wird der Querschnitt des Einspritzlochs 31 senkrecht zur Einspritzlochachse C3 als ein Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt S1, S2, S3, S4 bezeichnet. Wie in 5 gezeigt ist, stehen die Ebenen entlang des Einlasses 311 und des Auslasses 312 nicht senkrecht zur Einspritzlochachse C3, sondern sind geneigt. Der dargestellte Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt S1 entspricht einem Querschnitt (Einlassquerschnitt) an der stromaufwärtigsten Position des Einspritzlochs 31, und besitzt eine Öffnungsgestalt, die sich von einer Öffnungsgestalt des Einlasses 311 unterscheidet. Der dargestellte Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt S4 entspricht einem Querschnitt (Auslassquerschnitt) an der stromabwärtigsten Position des Einspritzlochs 31, und besitzt eine Öffnungsgestalt, die sich von einer Öffnungsgestalt des Auslasses 312 unterscheidet.
Der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt besitzt an jeder Position in der Richtung der Einspritzlochachse C3 eine flache Gestalt. Der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt besitzt eine Gestalt, die sich in der Fläche allmählich ausdehnt, wobei vom Einlass 311 zum Auslass 312 eine ähnliche Gestalt beibehalten wird (siehe 7). Insbesondere besitzt der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt vom Einlass 311 zum Auslass 312 eine elliptische Gestalt und besitzt eine kurze Achse La und eine lange Achse Lb. Ein Verhältnis der Länge der kurzen Achse La zur Länge der langen Achse Lb ist an jeder Position in der Richtung der Einspritzlochachse C3 konstant. Das heißt, das Einspritzloch 31 besitzt eine Gestalt, bei der sich das Verhältnis der Länge der kurzen Achse La zur Länge der langen Achse Lb vom Einlass 311 zum Auslass 312 nicht ändert.
In der folgenden Beschreibung wird der Querschnitt des Einspritzlochs 31 einschließlich der Einspritzlochachse C3 als ein Einspritzloch-Längsquerschnitt bezeichnet, die Ebene des Einspritzloch-Längsquerschnitts einschließlich der kurzen Achse La wird als eine Ebene der kurzen Achse bezeichnet (siehe 5), und die Ebene einschließlich der langen Achse Lb im Einspritzloch-Längsquerschnitt wird als eine Ebene der langen Achse bezeichnet (siehe 6). Der Einspritzloch-Längsquerschnitt besitzt eine kegelförmige Gestalt, bei der sich die Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 31 vom Einlass 311 zum Auslass 312 linear ausdehnt.
Ein Kegelwinkel der kegelförmigen Gestalt, der in der Ebene der kurzen Achse auftritt, wird als ein Kurzachskegelwinkel θa bezeichnet (siehe 5), und ein Kegelwinkel der kegelförmigen Gestalt, der in der Ebene der langen Achse auftritt, wird als ein Langachskegelwinkel θb Achse bezeichnet (siehe 6). Ein Verhältnis des Kurzachskegelwinkels θa zum Langachskegelwinkel θb ist gleich einem Verhältnis der Länge der kurzen Achse La zur Länge der langen Achse Lb und wird ausgedrückt als θa / θb = La / Lb.
Mehrere Einspritzlöcher 31 sind im Düsenkörper 20 ausgebildet, und die in den 5 bis 7 gezeigten Gestaltungen werden auf jedes der Einspritzlöcher 31 angewandt. Diese Einspritzlöcher 31 werden durch das Anwenden einer Laserbearbeitung beim Düsenkörper 20 ausgebildet.
Nachfolgend wird die Definition der „Einspritzlochachse C3“ unter Bezugnahme auf die 8 bis 13 beschrieben.
Wie mit der Strichlinie mit abwechselnden langen und kurzen Strichen in 8 gezeigt ist, sind in dem Einspritzloch 31 Querschnitte an drei willkürlichen Punkten definiert. Diese Querschnitte sind parallel zueinander. Diese Querschnitte sind beispielsweise horizontale Querschnitte senkrecht zur Mittellinie C2 des Düsenkörpers 20. Die in den 9 und 10 gezeigten durchgezogenen Linien sind Umrisse R1, R2 und R3 des Einspritzlochs 31, die in diesen horizontalen Querschnitten auftreten.
Imaginäre Geraden L1, L2 und L3, welche mit den gestrichelten Linien in den 9 und 10 gezeigt sind, sind Geraden, die jeweils durch beliebige Punkte der drei Umrisse R1, R2 und R3 verlaufen. Ein erster Schnittpunkt P1 in der Abbildung ist ein Schnittpunkt der drei imaginären Geraden L1, L2 und L3.
Ein imaginärer Kreis R4, welcher mit der gestrichelten Linie in 11 gezeigt ist, entspricht einem Kreis, der sich in konstantem Abstand vom ersten Schnittpunkt P1 befindet und auf einer Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 31 liegt. Jede der imaginären Geraden L4 und L5 in 12 entspricht einer Geraden, die eine Umfangslänge des imaginären Kreises R4 halbiert. Der zweite Schnittpunkt P2 in der Abbildung ist ein Schnittpunkt der beiden imaginären Geraden L4 und L5. Wie in 13 gezeigt, ist eine Gerade, die durch den ersten Schnittpunkt PI und den zweiten Schnittpunkt P2 verläuft, als „Einspritzlochachse C3“ definiert.
Wie vorstehend beschrieben ist, besitzt der senkrechte Querschnitt des Einspritzlochs gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine elliptische Gestalt. Darüber hinaus besitzt der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt eine Gestalt, bei der sich die Fläche des Einspritzlochs 31 vom Einlass 311 hin zum Auslass 312 allmählich ausdehnt, wobei dessen analoge Gestalt beibehalten wird. Ferner besitzt der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt eine Gestalt, die einer elliptischen Gestalt entspricht und sich vom Einlass 311 hin zum Auslass 312 in der Fläche allmählich ausdehnt. Das Einspritzloch 31 besitzt eine Gestalt, bei der sich das Verhältnis der Länge der kurzen Achse La zur Länge der langen Achse Lb vom Einlass 311 zum Auslass 312 nicht ändert.
Im Vergleich zu einer herkömmlichen Gestalt, bei welcher sich die Gestalt des Einspritzloch-Orthogonalquerschnitts gemäß der Position auf der Einspritzlochachse C3 in einer komplizierten Art und Weise ändert, ermöglicht es die Konfiguration daher, eine Laserbearbeitung der Gestalt des Einspritzloch-Orthogonalquerschnitts gemäß der Position auf der Einspritzlochachse C3 hin zu einer gewünschten Gestalt zu erleichtern. Somit ermöglicht es die Konfiguration, das Einspritzloch 31 so auszubilden, dass dieses eine elliptische Gestalt und eine Gestalt besitzt, bei welcher sich die Fläche allmählich ausdehnt, während eine Verschlechterung der Genauigkeit der Strahlgestalt aufgrund einer Verschlechterung der Genauigkeit der Einspritzlochgestalt unterdrückt wird.
Kraftstoff, der durch das Einspritzloch 31 strömt, strömt nicht notwendigerweise in einer Art und Weise, bei welcher dieser den Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt vollständig ausfüllt, sondern dieser strömt in einer Art und Weise, bei welcher dieser einen Bereich des Einspritzloch-Orthogonalquerschnitts entlang der Innenwandoberfläche des Einspritzlochs teilweise ausfüllt. Das heißt, dass der Kraftstoff, der ausgehend vom Einlass 311 des Einspritzlochs 31 strömt, durch das Einspritzloch strömt, während sich dieser in einem Zustand eines Flüssigkeitsfilms entlang der Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 31 befindet, und vom Auslass 312 eingespritzt wird. Daher ist das Einspritzloch 31 in der vorliegenden Ausführungsform so ausgebildet, dass dieses eine elliptische Gestalt besitzt, um dadurch ein dünner werden des Flüssigkeitsfilms zu fördern. Infolgedessen ermöglicht die Konfiguration, eine Zerstäubung des aus dem Auslass 312 eingespritzten Kraftstoffes (Strahls) zu fördern und eine Verringerung des Eindringens zu fördern.
Ferner besitzt der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt bei dem Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Gestalt, bei welcher sich dessen Fläche vom Einlass 311 hin zum Auslass 312 des Einspritzlochs 31 allmählich ausdehnt. Diese Konfiguration fördert ebenso eine Zerstäubung des Strahls und eine Verringerung des Eindringens.
Anschließend wird der Grund dafür, warum es die Konfiguration ermöglicht, eine Laserbearbeitung der Gestalt des Einspritzloch-Orthogonalquerschnitts hin zu einer gewünschten Gestalt zu erleichtern, unter Bezugnahme auf die 14 bis 21 ausführlich beschrieben. In 14 ist zum einfachen Verständnis die Gestalt des Einspritzloch-Orthogonalquerschnitts S1 (Einlassquerschnitt) unter der Annahme gezeigt, dass die Gestalt des Einspritzloch-Orthogonalquerschnitts S1 gleich der Öffnungsgestalt des Einlasses 311 ist.
Die abwechselnd lang und kurz strichlierten Linien α, β und γ in 14 geben einen Zustand an, in dem sich die Wanddicke des Einspritzabschnitts 301 der Einspritzdüse 30 aufgrund von Fertigungsschwankungen unterscheidet. Das heißt, je dünner die Wanddicke ist, desto kürzer ist die Länge des Einspritzlochs 31 in der Richtung der Einspritzlochachse C3, und die Position des Einspritzloch-Orthogonalquerschnitts S1 (Einlassquerschnitt) nähert sich dem Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt S2 (Auslassquerschnitt). Die durchgezogene Linie S1 (α), die in dem oberen Teil von 15 gezeigt ist, zeigt den Einlassquerschnitt, wenn die Wanddicke des Einspritzabschnitts 301 der Dicke entspricht, die durch die abwechselnd lang und kurz strichlierte Linie α gezeigt ist. Die durchgezogene Linie S1 (β), die in dem mittleren Teil von 15 gezeigt ist, zeigt den Einlassquerschnitt, wenn die Wanddicke des Einspritzabschnitts 301 der Dicke entspricht, die durch die abwechselnd lang und kurz strichlierte Linie β gezeigt ist. Die durchgezogene Linie S1 (γ), die in dem unteren Teil von 15 gezeigt ist, zeigt den Einlassquerschnitt, wenn die Wanddicke des Einspritzabschnitts 301 der Dicke entspricht, die durch die abwechselnd lang und kurz strichlierte Linie γ gezeigt ist.
Die Gestalt der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitte gemäß der vorliegenden Ausführungsform entsprechen den ähnlichen Gestaltungen, unabhängig von der Position auf der Einspritzlochachse C3, an der sich der Querschnitt befindet, und das Verhältnis kurze Achse La / lange Achse Lb ändert sich nicht. Daher unterscheidet sich selbst in einem Fall, in dem die Wanddicke des Einspritzabschnitts 301 variiert, wie durch die abwechselnd lang und kurz strichlierten Linien α, β und γ gezeigt ist, die Gestalt des Einlassquerschnitts nur in der Größe, und das Verhältnis kurze Achse La / lange Achse Lb ist gleich (siehe 15). Ferner ist das Verhältnis des Kurzachskegelwinkels θa zum Langachskegelwinkel θb gleich dem Verhältnis der Länge der kurzen Achse La zur Länge der langen Achse Lb.
16 zeigt ein Vergleichsbeispiel der vorliegenden Ausführungsform, bei dem ein Einspritzabschnitt 301x und ein Einspritzloch 31x einer Einspritzdüse 30x vorgesehen sind, und bei dem sich die Gestalt des orthogonalen Querschnitts des Einspritzlochs gemäß der Position auf der Einspritzlochachse C3 in einer nicht ähnlichen Form gegenteilig ändert. Darüber hinaus ändert sich das Verhältnis kurze Achse / lange Achse des Einspritzloch-Orthogonalquerschnitts gemäß der Position auf der Einspritzlochachse C3. Daher unterscheiden sich in einem Fall, in dem die Wanddicke des Einspritzabschnitts 301x variiert, wie durch die abwechselnd lang und kurz strichlierten Linien α, β und γ gezeigt ist, die Gestaltungen der Einlassquerschnitte in der Größe und auch die Verhältnisse kurze Achse / lange Achse unterscheiden sich (siehe 17).
Die 18 und 19 zeigen einen Brennpunkt P11 und P12 des Laserstrahls, wenn der Laserstrahl von der Seite des Auslasses 312 in Richtung hin zu der Seite des Einlasses 311 emittiert wird, wenn eine Laserbearbeitung des Einspritzlochs 31 gemäß der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird. Die Gestaltungen der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitte gemäß der vorliegenden Ausführungsform entsprechen den ähnlichen Gestaltungen, unabhängig von der Position auf der Einspritzlochachse C3, an der sich der Querschnitt befindet, und das Verhältnis kurze Achse La / lange Achse Lb ändert sich nicht. Daher sind die beiden nachfolgend beschriebenen Schnittpunktabstände L11 und L12 konstant.
Der Schnittpunktabstand L11 entspricht einem Abstand von einem Punkt (Brennpunkt P11), an dem die im Querschnitt der kurzen Achse auftretenden Innenwandoberflächen des Einspritzlochs 31 verlängert sind und sich schneiden, bis zu dem Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt S2 (Auslassquerschnitt). Der Schnittpunktabstand L12 entspricht einem Abstand von einem Punkt (Brennpunkt P12), an dem die im Querschnitt der langen Achse auftretenden Innenwandoberflächen des Einspritzlochs 31 verlängert sind und sich schneiden, bis zu dem Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt S2 (Auslassquerschnitt).
Daher fallen der Brennpunkt P11 des Laserstrahls zur Laserbearbeitung der im Querschnitt der kurzen Achse auftretenden Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 31 und der Brennpunkt P12 des Laserstrahls zur Laserbearbeitung der im Querschnitt der langen Achse auftretenden Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 31 zusammen. Somit kann das Einspritzloch 31 durch Drehen einer Emissionsdüse (nicht gezeigt), die das Laserlicht emittiert, auf der gleichen Ebene, wie durch einen Pfeil Y1 gezeigt, laserbearbeitet werden, ohne die Emissionsdüse in der Richtung der Einspritzlochachse C3 zu bewegen.
Im Gegensatz dazu sind im Falle der Einspritzdüse 30x gemäß dem in 16 gezeigten Vergleichsbeispiel zwei Schnittpunktabstände L11 und L12 unterschiedlich, wie in 20 gezeigt. Daher fallen der Brennpunkt P11 des Laserstrahls zur Laserbearbeitung der im Querschnitt der kurzen Achse auftretenden Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 31 und der Brennpunkt P12 des Laserstrahls zur Laserbearbeitung der im Querschnitt der langen Achse auftretenden Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 31 nicht zusammen. In dem in 21 gezeigten Beispiel ergibt sich eine Differenz zwischen den Schnittpunktabständen L11 und L12 um eine Länge L13 in der Richtung der Einspritzlochachse C3. Daher kann das Einspritzloch 31 laserbearbeitet werden, indem die Emissionsdüse, die das Laserlicht emittiert, wie durch den Pfeil Y1 gezeigt, gedreht wird, während die Emissionsdüse in der Richtung der Einspritzlochachse C3 bewegt wird, wie durch einen Pfeil Y2 gezeigt.
Wie vorstehend beschrieben ist, ermöglicht die Gestalt des Einspritzlochs 31 gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine Laserbearbeitung des Einspritzlochs 31 durch Drehen der Emissionsdüse, ohne die Emissionsdüse in der Richtung der Einspritzlochachse C3 zu bewegen. Im Vergleich zu dem Fall des Vergleichsbeispiels, bei dem die Emissionsdüse gedreht werden muss, während die Emissionsdüse in der Richtung der Einspritzlochachse C3 bewegt wird, ermöglicht es die Konfiguration daher, die Bearbeitung der Gestalt des Orthogonalquerschnitts des Einspritzlochs, der sich gemäß der Position auf der Einspritzlochachse C3 ausdehnt, hin zu einer gewünschten Gestalt zu erleichtern.
Ferner ermöglicht es die Konfiguration gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie vorstehend mit Bezug auf die 14 bis 17 beschrieben ist, eine Variation in der Gestalt des Einlassquerschnitts des Einspritzlochs 31 aufgrund der Variation der Plattendicke des Düsenkörpers 20 zu unterdrücken, indem die Einlassquerschnitte in den ähnlichen Gestaltungen wie vorstehend beschrieben ausgebildet werden und das Verhältnis kurze Achse / lange Achse konstant eingestellt wird. Daher ermöglicht die Konfiguration eine wirksame Unterdrückung einer Verschlechterung der Genauigkeit der Strahlgestalt.
Der Einspritzloch-Längsquerschnitt gemäß der vorliegenden Ausführungsform besitzt die kegelförmige Gestalt, bei welcher sich die Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 31 vom Einlass 311 hin zum Auslass 312 linear ausdehnt. Daher ermöglicht die Konfiguration eine Erleichterung der Laserbearbeitung im Vergleich zu einer Konfiguration, bei der eine gekrümmte Gestalt eingesetzt wird, so dass die Innenwandoberfläche in einer gekrümmten Form vergrößert wird.
Ferner sind in der vorliegenden Ausführungsform die Einlässe 311 der mehreren Einspritzlöcher 31 konzentrisch um die Mittellinie C2 des Düsenkörpers 20 angeordnet. Der Kraftstoffdurchlass 18 umfasst den Ringdurchlass 305, der sich ringförmig um die Mittellinie C2 erstreckt, um Kraftstoff in die Richtung zu leiten, in der sich die Mittellinie C2 erstreckt, und den Verteilungsdurchlass 303, der zum Sammeln des durch den Ringdurchlass 305 strömenden Kraftstoffs und zur Kraftstoffverteilung auf die mehreren Einlässe 311 dient. Daher ermöglicht es die Konfiguration, einen Ausgleich der Strömungsrate des in die Einspritzlöcher 31 einströmenden Kraftstoffs zu fördern und eine Unregelmäßigkeit in der Einström-Strömungsrate zu unterdrücken.
(Zweite Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform befindet sich der Auslass 312 des Einspritzlochs 31 auf der Außenfläche des Einspritzabschnitts 301. Im Gegensatz dazu ist gemäß der vorliegenden Ausführungsform, die in 22 gezeigt ist, eine Vertiefung bzw. Aussparung 32 auf einer Außenfläche 301a des Einspritzabschnitts 301 ausgebildet, und das Einspritzloch 31 ist in der Aussparung 32 ausgebildet. Daher befindet sich der Auslass 312 des Einspritzlochs 31 an einer zum Einlass 311 hin vertieften Position relativ zu der Außenfläche 301a des Einspritzabschnitts 301. Durch das Ausbilden der Aussparung 32 auf diese Art und Weise wird die Länge der Einspritzlochachse C3 des Einspritzlochs 31 verkürzt. Die Aussparung 32 besitzt eine rohrförmige Gestalt, die koaxial zur Einspritzlochachse C3 ausgebildet ist. Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform entspricht die Gestalt der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitte unabhängig von der Position auf der Einspritzlochachse C3, an der sich der Querschnitt befindet, der gleichen Gestalt, und das Verhältnis kurze Achse La / lange Achse Lb ändert sich nicht.
Eine imaginäre Linie L20 in 22 entspricht einer Verlängerung der Oberfläche des Ventilsitzes 304, und ein Teil der imaginären Linie L20 befindet sich innerhalb des Einspritzlochs 31. Daher strömt Kraftstoff, der vom Ringdurchlass 305 entlang des Ventilsitzes 304 zu dem Verteilungsdurchlass 303 strömt (siehe Pfeil Y10), in den Einlass 311, während dieser auf eine Innenwandoberfläche 31a der Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 31 trifft, die näher an der Mittellinie C2 liegt (siehe Pfeil Y11). Daher ermöglicht es die Konfiguration, ein dünner werden des Kraftstoffs zu fördern (siehe Pfeil Y12), der in einem Zustand eines Flüssigkeitsfilms entlang der Innenwandoberfläche 31a in dem Einspritzloch 31 strömt.
(Dritte Ausführungsform)
Wie in 2 gezeigt, ist das Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß der ersten Ausführungsform vom seitlichen Direkteinspritz-Typ, welcher Kraftstoff direkt von der lateralen Seite der Brennkammer Ea in die Brennkammer Ea einspritzt. Im Gegensatz dazu ist, wie in 3 gezeigt, das Kraftstoffeinspritzventil 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform vom zentralen Direkteinspritz-Typ, welcher Kraftstoff direkt von der Oberseite der Brennkammer Ea in die Brennkammer Ea einspritzt. Insbesondere ist das Kraftstoffeinspritzventil 1 zwischen dem Einlassventil E4 und dem Auslassventil E5 angeordnet. Die Mittellinie C2 des Kraftstoffeinspritzventils 1 steht in einem Winkel von weniger als 45° zur Mittelachse C1 des Kolbens E3 und schneidet sich mit der Mittelachse C1.
Wie in 24 gezeigt ist, sind die mehreren Einlässe 311 des Einspritzlochs 31 konzentrisch um die Mittellinie C2 des Kraftstoffeinspritzventils 1 angeordnet. Bei allen Einspritzlöchern 31 erfolgt die Einspritzung des Kraftstoffs (der Strahlen) aus den Auslässen 312 in Richtungen, die sich von der Mittellinie C2 in der radialen Richtung nach außen erstrecken. Alle Einspritzlochachsen C3 sind so ausgerichtet, dass, wenn die Einspritzlochachsen C3 näher an der stromabwärtigen Seite der Düse 31 liegen, die Einspritzlochachsen C3 von der Mittellinie C2 weggerichtet sind.
Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform entspricht die Gestalt der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitte gemäß der vorliegenden Ausführungsform unabhängig von der Position auf der Einspritzlochachse C3, an der sich der Querschnitt befindet, der ähnlichen Gestalt, und das Verhältnis kurze Achse La / lange Achse Lb ändert sich nicht.
(Vierte Ausführungsform)
In der ersten Ausführungsform besitzt der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt die elliptische Gestalt. Im Gegensatz dazu besitzen die Einspritzloch-Orthogonalquerschnitte gemäß der vorliegenden Ausführungsform, wie in 25 gezeigt, eine Kombination von zwei Halbellipsengestaltungen mit langen Achsen Lbin und Lbout, die unterschiedlich lang sind und sich die kurze Achse La vom Einlass 311 bis zum Auslass 312 teilen. Bei den beiden Halbellipsen wird die Halbellipse auf der Seite näher an der Mittellinie C2 des Düsenkörpers 20 als eine innere Halbellipse S1in und S2in bezeichnet, und die Halbellipse auf der anderen Seite wird als eine äußere Halbellipse S1out und S2out bezeichnet. Das Einspritzloch 31 besitzt eine Gestalt, bei der eine lange Achse Lbout der äußeren Halbellipse S1out und S2out länger ist als eine lange Achse Lbin der inneren Halbellipse S1 in und S2in, über die Gesamtheit vom Einlass 311 bis zum gesamten Auslass 312.
Wie in 26 gezeigt, ist die Gestalt des Einspritzlochs 31 in der Ebene der kurzen Achse symmetrisch mit Bezug auf die Einspritzlochachse C3. Wie in 27 gezeigt, ist die Gestalt des Einspritzlochs 31 in der Ebene der langen Achse asymmetrisch mit Bezug auf die Einspritzlochachse C3. In der folgenden Beschreibung wird in der Ebene der langen Achse die Wandoberfläche der Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 31 auf der Seite näher an der Mittellinie C2 als eine innere Wandoberfläche 31b bezeichnet, und die Wandoberfläche der Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 31 auf der von der Mittellinie C2 weiter entfernten Seite wird als eine äußere Wandoberfläche 31c bezeichnet. Ferner wird in der Ebene der langen Achse der Winkel zwischen der inneren Wandoberfläche 31b und der Einspritzlochachse C3 als ein innerer Kegelwinkel θ1 bezeichnet, und der Winkel zwischen der äußeren Wandoberfläche 31c und der Einspritzlochachse C3 wird als ein äußerer Kegelwinkel θ2 bezeichnet. Der innere Kegelwinkel θ1 ist auf einen Wert eingestellt, der kleiner ist als der äußere Kegelwinkel θ2. In der Ebene der kurzen Achse besitzen der innere Kegelwinkel und der äußere Kegelwinkel den gleichen Wert.
Wie in 28 gezeigt ist, wird aus den Linien, die sich in der radialen Richtung der Einspritzdüse 30 durch die Mittellinie C2 erstrecken, die Linie, die durch den Schwerpunkt des Einlasses 311 oder die Mitte des Einlasses 311 verläuft, als eine imaginäre Linie L10 bezeichnet. Der Winkel zwischen der imaginären Linie L10 und der Einspritzlochachse C3 bei Betrachtung entlang der Richtung der Mittellinie C2 wird als ein Verdrehwinkel θ3 bezeichnet.
Kurz gesagt, die Richtung des Kraftstoffs, der vom Ringdurchlass 305 in den Verteilungsdurchlass 303 strömt und hin zu den Einlässen 311 strömt (siehe Pfeil Y10), ist parallel zu der imaginären Linie L10. Auf diese Art und Weise fällt die Richtung des hin zu den Einlässen 311 strömenden Kraftstoffs nicht mit der Richtung der Kraftstoffeinspritzung aus dem Auslass 312 zusammen, sondern ist mit Bezug darauf verdreht. Der Grad der Verdrehung wird durch den Verdrehwinkel θ3 dargestellt.
Beispielsweise beträgt aus den mehreren Einspritzlöchern 31 der Verdrehwinkel θ3 des Einspritzlochs 31(1) etwa 90 Grad, der Verdrehwinkel θ3 des Einspritzlochs 31(2) weniger als 90 Grad (spitzer Winkel), der Verdrehwinkel θ3 des Einspritzlochs 31(3) 180 Grad (stumpfer Winkel) und der Verdrehwinkel θ3 des Einspritzlochs 31(4) null Grad. Mit anderen Worten, je näher der Verdrehungswinkel θ3 an 90 Grad liegt, desto größer ist der Grad der Verdrehung. Das heißt, von den vier Typen an Einspritzlöchern 31, die in 28 gezeigt sind, ist der Grad der Verdrehung des Einspritzlochs 31(1) am größten.
Wie in 29 gezeigt, ist bei dem Einspritzloch 31(1) mit einem großen Grad der Verdrehung eine Verteilung von Kraftstoff (siehe Pfeil Y10), der aus dem Ringdurchlass 305 in den Verteilungsdurchlass 303 strömt und zum Einlass 311 hin strömt, mit Pfeilen Y15 und Y16 gezeigt. Das heißt, die Strömungsrate von Kraftstoff, der in die äußere Halbellipse S1out strömt (siehe Pfeil Y15), ist größer als die Strömungsrate von Kraftstoff, der in die innere Halbellipse S1in strömt (siehe Pfeil Y16). Das heißt, die Einström-Strömungsrate von Kraftstoff zu dem Bereich D, der durch die diagonalen Linien in 29 gezeigt ist, nimmt zu.
30 ist eine Draufsicht, die ein Einspritzloch 31y gemäß einem Vergleichsbeispiel zeigt, welches eine Gestalt besitzt, die von der Seite des Einlasses 311y betrachtet gegensätzlich zu der Gestalt der vorliegenden Ausführungsform ist. Die diagonalen Linien in der Abbildung geben den in dem Einspritzloch 31y verteilten Kraftstoff an. Wie vorstehend mit Bezug auf 29 beschrieben, ist die Strömungsrate von Kraftstoff, der in die äußere Halbellipse S1out strömt, größer als die Strömungsrate von Kraftstoff, der in die innere Halbellipse S1in strömt. Daher ist der Kraftstoff, der sich entlang der inneren Wandoberfläche des Einspritzlochs ausbreitet, in dem Abschnitt der äußeren Halbellipse S1out tendenziell ungleichmäßig verteilt, und daher neigt der Flüssigkeitsfilm in dem durch die abwechselnd lang und kurz strichlierte Linie dargestellten Bereich F dazu, dick zu werden.
Im Gegensatz dazu ist in der vorliegenden Ausführungsform, die in 31 gezeigt ist, die lange Achse Lbout der äußeren Halbellipse S1out länger als die lange Achse Lbin der inneren Halbellipse S1in. Daher begünstigt die Konfiguration, dass sich der Kraftstoff in dem durch die abwechselnd lang und kurz strichlierte Linie dargestellten Bereich F entlang der Wandoberfläche ausbreitet, wodurch die Verdickung des Flüssigkeitsfilms unterdrückt werden kann. Zusätzlich ist der innere Kegelwinkel θ1 auf einen Wert kleiner als der äußere Kegelwinkel θ2 eingestellt. Daher fördert die Konfiguration, dass sich der Kraftstoff in dem Bereich F, der durch die abwechselnd lang und kurz strichlierte Linie gezeigt ist, entlang der Wandoberfläche ausbreitet bzw. verteilt, wodurch die Verdickung des Flüssigkeitsfilms unterdrückt werden kann.
Wie vorstehend beschrieben ist, ermöglicht die Konfiguration gemäß der vorliegenden Ausführungsform, das dünner werden des Flüssigkeitsfilms in dem Einspritzloch 31 zu fördern, um dadurch eine weitere Zerstäubung des aus dem Auslass 312 eingespritzten Kraftstoffes (Strahls) zu ermöglichen und das Eindringen des Kraftstoffes (Strahls) zu verringern.
Ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform entspricht die Gestalt der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitte gemäß der vorliegenden Ausführungsform unabhängig von der Position auf der Einspritzlochachse C3, an der sich der Querschnitt befindet, der ähnlichen Gestalt, und das Verhältnis kurze Achse La / lange Achse Lb ändert sich nicht. Die Konfiguration ermöglicht es, ähnliche Vorteile wie bei der ersten Ausführungsform zu erzielen.
(Weitere Ausführungsformen)
Obwohl vorstehend die mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung beschrieben wurden, können nicht nur die Kombinationen der Konfigurationen, die in der Beschreibung jeder Ausführungsform explizit gezeigt sind, sondern auch die Konfigurationen mehrerer Ausführungsformen teilweise kombiniert werden, selbst wenn diese nicht explizit gezeigt sind, es sei denn, dass insbesondere bei der Kombination ein Problem auftritt. Nicht spezifizierte Kombinationen der in der Mehrzahl von Ausführungsformen und den Modifikationsbeispielen beschriebenen Konfigurationen sind ebenfalls in der folgenden Beschreibung offenbart.

- In der ersten Ausführungsform besitzt der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt die elliptische Gestalt. Es wird darauf hingewiesen, dass der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt nicht die elliptische Gestalt besitzen muss, solange der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt eine flache Gestalt besitzt.
- Der Einspritzloch-Längsquerschnitt gemäß der ersten Ausführungsform besitzt die kegelförmige Gestalt, bei der sich die Innenwandoberfläche des Einspritzlochs 31 vom Einlass 311 hin zum Auslass 312 linear ausdehnt. Im Gegensatz dazu kann der Einspritzloch-Längsquerschnitt eine gekrümmte Gestalt besitzen, so dass die Innenwandoberfläche vom Einlass 311 hin zum Auslass 312 gekrümmt erweitert ist.
- Wenn in der ersten Ausführungsform das Einspritzloch 31 laserbearbeitet wird, wird der Laserstrahl von der Seite des Auslasses 312 zur Seite des Einlasses 311 hin emittiert. Im Gegensatz dazu kann die Laserbearbeitung durch Emittieren des Laserlichts von der Seite des Einlasses 311 in Richtung hin zu der Seite des Auslasses 312 durchgeführt werden.
- In der ersten Ausführungsform ist die Anzahl der Einspritzlöcher 31 gleich 6. Es wird darauf hingewiesen, dass die Anzahl der Einspritzlöcher 31 einer Mehrzahl außer 6 entsprechen kann oder 1 entsprechen kann.
- In der vierten Ausführungsform ist unter der Annahme, dass die Einspritzloch-Orthogonalquerschnitte die ähnliche Gestalt besitzen und dass sich das Verhältnis kurze Achse La / lange Achse Lb nicht ändert, die lange Achse Lbout der äußeren Halbellipse S1out und S2out länger als die lange Achse Lbin der inneren Halbellipse S1in und S2in. Im Gegensatz dazu können in einem Fall, in dem die lange Achse Lbout der äußeren Halbellipse S1out und S2out länger als die lange Achse Lbin der inneren Halbellipse S1in und S2in eingestellt ist, die Einspritzloch-Orthogonalquerschnitte nicht ähnliche Gestaltungen besitzen oder solche Gestaltungen, dass sich das Verhältnis kurze Achse La / lange Achse Lb ändern kann.

In der vierten Ausführungsform ist der innere Kegelwinkel θ1 unter der Prämisse, dass der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt die ähnlichen Gestaltungen besitzt und dass sich das Verhältnis kurze Achse La / lange Achse Lb nicht ändert, kleiner als der äußere Kegelwinkel θ2. Im Gegensatz dazu kann der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt in einem Fall, in dem der innere Kegelwinkel θ1 kleiner als der äußere Kegelwinkel θ2 eingestellt ist, eine nicht ähnliche Gestalt besitzen, oder das Verhältnis kurze Achse La / lange Achse Lb kann sich ändern.
Während die vorliegende Offenbarung unter Bezugnahme auf die Ausführungsformen davon beschrieben wurde, ist verständlich, dass die Offenbarung nicht auf die Ausführungsformen und Konstruktionen beschränkt ist. Die vorliegende Offenbarung umfasst verschiedene Modifikationen und Variationen innerhalb des Äquivalenzbereichs. Darüber hinaus liegen neben den verschiedenen Kombinationen und Konfigurationen, die bevorzugt sind, andere Kombinationen und Konfigurationen mit mehr, weniger oder nur einem einzigen Element ebenfalls in dem Grundgedanken und dem Schutzumfang der vorliegenden Offenbarung.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2018132562 [0001]
JP 2013024087 A [0007]

Claims

Kraftstoffeinspritzventil, aufweisend: einen Düsenkörper (20) mit einem Einspritzloch (31), welches zum Einspritzen von Kraftstoff konfiguriert ist, und einem Kraftstoffdurchlass (18), welcher mit dem Einspritzloch verbunden ist; und eine Nadel (40), welche derart konfiguriert ist, dass diese den Kraftstoffdurchlass öffnet und schließt, um zwischen einer Kraftstoffeinspritzung aus dem Einspritzloch und einem Stopp der Kraftstoffeinspritzung umzuschalten, wobei eine Einspritzlochachse (C3) einer imaginären Linie entspricht, die sich entlang einer Mitte des Einspritzlochs erstreckt, ein Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt (S1, S2, S3, S4) einem Querschnitt des Einspritzlochs senkrecht zur Einspritzlochachse entspricht, der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt eine flache Gestalt besitzt, und der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt eine Fläche besitzt, die sich von einem Einlass (311) des Einspritzlochs hin zu einem Auslass (312) des Einspritzlochs allmählich ausdehnt, während eine ähnliche Gestalt beibehalten wird.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, wobei ein Einspritzloch-Längsquerschnitt einem Querschnitt des Einspritzlochs einschließlich der Einspritzlochachse entspricht, und der Einspritzloch-Längsquerschnitt eine kegelförmige Gestalt besitzt, bei welcher sich eine Innenwandoberfläche des Einspritzlochs vom Einlass hin zum Auslass linear ausdehnt.
Kraftstoffeinspritzventil, aufweisend: einen Düsenkörper (20) mit einem Einspritzloch (31), welches zum Einspritzen von Kraftstoff konfiguriert ist, und einem Kraftstoffdurchlass (18), welcher mit dem Einspritzloch verbunden ist; und eine Nadel (40), welche derart konfiguriert ist, dass diese den Kraftstoffdurchlass öffnet und schließt, um zwischen einer Kraftstoffeinspritzung aus dem Einspritzloch und einem Stopp der Kraftstoffeinspritzung umzuschalten, wobei eine Einspritzlochachse (C3) einer imaginären Linie entspricht, die sich entlang einer Mitte des Einspritzlochs erstreckt, ein Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt (S1, S2, S3, S4) einem Querschnitt des Einspritzlochs senkrecht zur Einspritzlochachse entspricht, der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt eine Gestalt besitzt, bei welcher sich eine Fläche von einem Einlass (311) des Einspritzlochs hin zu einem Auslass (312) des Einspritzlochs allmählich ausdehnt, während eine elliptische Gestalt mit einer kurzen Achse (La) und einer langen Achse (Lb) beibehalten wird, und das Einspritzloch eine Gestalt besitzt, bei welcher ein Verhältnis einer Länge der kurzen Achse zu einer Länge der langen Achse vom Einlass bis zum Auslass konstant ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 3, wobei ein Einspritzloch-Längsquerschnitt einem Querschnitt des Einspritzlochs einschließlich der Einspritzlochachse entspricht, eine Ebene der kurzen Achse zu dem Einspritzloch-Längsquerschnitt gehört und einer Ebene einschließlich der kurzen Achse entspricht, eine Ebene der langen Achse zu dem Einspritzloch-Längsquerschnitt gehört und einer Ebene einschließlich der langen Achse entspricht, der Einspritzloch-Längsquerschnitt eine kegelförmige Gestalt besitzt, bei welcher sich eine Innenwandoberfläche des Einspritzlochs vom Einlass hin zum Auslass linear ausdehnt, und ein Verhältnis eines Kurzachskegelwinkels (θa), welcher einem Kegelwinkel der kegelförmigen Gestalt der Ebene der kurzen Achse entspricht, zu einem Langachskegelwinkel (θb), welcher einem Kegelwinkel der kegelförmigen Gestalt der Ebene der langen Achse entspricht, gleich dem Verhältnis der Länge der kurzen Achse zur Länge der langen Achse ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Einspritzloch eine Mehrzahl der Einspritzlöcher umfasst, die in dem Düsenkörper ausgebildet sind, die Mehrzahl von Einspritzlöchern jeweils Einlässe besitzen, die um eine Mittellinie (C2) des Düsenkörpers angeordnet sind, und der Kraftstoffdurchlass umfasst einen ringförmigen Durchlass (305), welcher eine Ringform besitzt und sich um die Mittellinie herum erstreckt, um Kraftstoff in eine Richtung zu leiten, in der sich die Mittellinie erstreckt, und einen Verteilungsdurchlass (303), welcher derart konfiguriert ist, dass dieser Kraftstoff sammelt, der den Ringdurchlass durchlaufen hat, und den Kraftstoff zu den Einlässen verteilt.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5, wobei der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt einer Kombination aus zwei Halbellipsen entspricht, die sich in der Länge einer langen Achse unterscheiden, während sie sich die kurze Achse vom Einlass bis zum Auslass durchgehend teilen, die beiden Halbellipsen eine innere Halbellipse (S1in, S2in), die einer Halbellipse näher an der Mittellinie entspricht, und eine äußere Halbellipse (S1out, S2out), die einer Halbellipse auf einer anderen Seite entspricht, umfassen, und das Einspritzloch eine Gestalt besitzt, bei welcher die lange Achse der äußeren Halbellipse länger ist als die lange Achse der inneren Halbellipse.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 5 oder 6, wobei der Einspritzloch-Orthogonalquerschnitt eine Gestalt besitzt, bei welcher sich eine Fläche vom Einlass hin zum Auslass allmählich ausdehnt, während eine elliptische Gestalt mit einer kurzen Achse (La) und einer langen Achse (Lb) beibehalten wird, ein Einspritzloch-Längsquerschnitt einem Querschnitt des Einspritzlochs einschließlich der Einspritzlochachse entspricht, eine Ebene der kurzen Achse zu dem Einspritzloch-Längsquerschnitt gehört und einer Ebene einschließlich der kurzen Achse entspricht, eine Ebene der langen Achse zu dem Einspritzloch-Längsquerschnitt gehört und einer Ebene einschließlich der langen Achse entspricht, eine Wandoberfläche des Einspritzlochs in der Ebene der langen Achse eine innere Wandoberfläche (31b) umfasst, die einer Wandoberfläche näher an der Mittellinie entspricht, eine Wandoberfläche des Einspritzlochs in der Ebene der langen Achse eine äußere Wandoberfläche (31c) umfasst, die einer Wandoberfläche weiter von der Mittellinie entfernt entspricht, und ein innerer Kegelwinkel (θ1), der einem Winkel zwischen der inneren Wandoberfläche und der Einspritzlochachse entspricht, kleiner ist als ein äußerer Kegelwinkel (θ2), der einem Winkel zwischen der äußeren Wandoberfläche und der Einspritzlochachse entspricht.
Kraftstoffeinspritzventil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei Einlässe der mehreren Einspritzlöcher in einer konzentrischen Form um eine Mittellinie (C2) des Düsenkörpers angeordnet sind.