DE19507285B4

DE19507285B4 - Fluideinspritzdüse

Info

Publication number: DE19507285B4
Application number: DE19507285A
Authority: DE
Inventors: Yoshitomo Kariya-shi Oguma
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1994-03-03
Filing date: 1995-03-02
Publication date: 2011-01-20
Anticipated expiration: 2015-03-03
Also published as: DE19507285A1; KR950033065A; KR100289235B1; CN1112860A; JP3440534B2; JPH07243368A; CN1058423C; US5636796A

Abstract

Fluideinspritzdüse zum Einspritzen von Fluid mit
einem Nadelkörper (26), der an einem Ende einen Einspritzabschnitt (26c) aufweist,
einer Nadel (25), die den Einspritzabschnitt (26c) öffnet und schließt, und
einer Vielzahl von Öffnungsplatten (70, 74), die auf einer stromabwärtigen Seite des Einspritzabschnittes angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Öffnungsplatten (70, 74) folgendes umfasst:
eine erste Platte (70), die ein erstes in Schlitzform ausgebildetes Loch (71) aufweist, durch das ein Fluid tritt und
eine zweite Platte (74), die auf der stromabwärtsseitigen Seite der ersten Platte angeordnet ist und die mit einer Vielzahl zweiter Löcher (75, 76) versehen ist, die mit einem Teil der Fläche der stromabwärtigen Öffnung (71b) des ersten Loches (71) in Verbindung stehen, wobei jedes der zweiten Löcher (75, 76) eine stromaufwärtige (75a, 76a) und eine stromabwärtige (75b, 76b) Öffnung aufweist, wobei eine Mitte der stromaufwärtsseitigen Öffnung (75a, 75b) und eine Mitte der stromabwärtsseitigen...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluideinspritzdüse gemäß Anspruch 1 bzw. Anspruch 8. Zum Beispiel betrifft diese Erfindung eine Einspritzdüse. eines elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventils zur Zufuhr von Kraftstoff mittels Einspritzung zu einer Verbrennungskraftmaschine zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug.
Eine herkömmliche Fluideinspritzdüse ist mit einer Vielzahl von Platten ausgestattet, die übereinander gestapelt sind und die aus Silizium hergestellt sind und die an der Vorderseite des Einspritzloches Öffnungen aufweisen, wobei zum Beispiel die Platten, die eine Vielzahl von schlitzförmigen Öffnungen aufweisen auf ihrer stromabwärtigen Seitenoberfläche überlappend angeordnet sind, so dass zumindest Teile der jeweiligen Öffnungen miteinander in Verbindung stehen und wobei durch das Einspritzloch Kraftstoff diesen Öffnungen zugeführt wird und der Kraftstoff vernebelt und zerstäubt in einem großen Winkel in eine Vielzahl von Richtungen gespritzt wird. Eine derartige, gattungsbildende Fluideinspritzdüse ist aus der EP 0 611 886 A1 bekannt.
Die oben erwähnte Fluideinspritzdüse ist in den 12 und 13 dargestellt. Das Plattenteil 100a der Nadel 100 ist ausgeformt, um mit einem Ventilsitz 101a eines Nadelkörpers 101 in Kontakt gebracht zu werden. Erste und zweite Öffnungsplatten 110 und 112 sind auf der kraftstoffseitigen, stromabwärtigen Seite des Einspritzloches 101b des Nadelkörpers 101 vorgesehen. Die zweite Öffnungsplatte 112 ist unter der unteren Oberfläche der ersten Öffnungsplatte 110 angelegt. Eine Hülse 102 ist mit Druck in den Nadelkörper 101 passend eingesetzt und dadurch wird die erste Öffnungsplatte 110 an der Endfläche 101c des Nadelkörpers 101 fixiert.
Die erste Öffnungsplatte 110 umfasst eine erste in Richtung einer schlitzförmigen kraftstoffstromabwärtigen Seite konische Öffnung 111, während die zweite Öffnungsplatte 112 zwei zweite in Richtung der kraftstoffstromabwärtigen Seite konische Öffnungen 113 und 114 umfasst. Die Bezeichnung konisch bedeutet hier, dass sich ein Querschnittsbereich von der kraftstoffstromaufwärtigen Seite zur kraftstoffstromabwärtigen Seite hin nach und nach reduziert. Die zweite Öffnung 113 umfasst quadratische Öffnungen 113a und 113b auf der kraftstoffstromaufwärtigen und der kraftstoffstromabwärtigen Seite und die Öffnungen 113a und 113b sind konzentrisch ausgebildet. Ebenso umfasst die zweite Öffnung 114 quadratische Öffnungen 114a und 114b auf der kraftstoffstromaufwärtigen und der kraftstoffstromabwärtigen Seite und die Öffnungen 114a und 114b sind konzentrisch ausgebildet.
Bei der in den 12 und 13 gezeigten Fluideinspritzdüse sind die zweiten Öffnungen 113 und 114 auf der stromabwärtigen Seite der ersten Öffnung 111 angeordnet, und dadurch wird ein zweiseitig ausgerichtetes Sprühen bzw. Spritzen erreicht. Weiterhin kann die Richtung des zweiseitigen Sprühens mittels Veränderung des Zwischenraumes zwischen den beiden Öffnungen 113 und 114 eingestellt werden.
Jedoch kann bei der Fluideinspritzdüse, die in den 12 und 13 dargestellt ist, die vorbestimmte Richtung des Spritzens nicht erreicht werden, wenn eine Lageveränderung der ersten Öffnung 111 und der zweiten Öffnungen 113 und 114 auftritt. Weiterhin kann in dem Fall, dass eine Öffnung aus Silizium hergestellt ist, die Richtung des Sprühens nicht durch Veränderung des Schrägungswinkels der Öffnung eingestellt werden, da das Ätzen nur bei gleichem Schrägungswinkel möglich ist.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung die oben geschilderten Probleme zu lösen, indem eine leicht herzustellende Fluideinspritzdüse vorgesehen wird, die in der Lage ist ein Fluid zu vernebeln und in eine Vielzahl von Richtungen zu versprühen.
Diese Aufgabe wird von Fluideinspritzdüsen mit den Merkmalen der Ansprüche 1 und 8 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Um die vorstehende Aufgabe zu lösen, umfasst die Fluideinspritzdüse nach Anspruch 1 der vorliegenden Erfindung eine erste Platte mit einem ersten Schlitzloch, durch das ein Fluid durchtritt und eine zweite Platte, die auf der stromabwärtigen Seite der ersten Platte aufgelegt ist und die mit einer Vielzahl von zweiten Löchern versehen ist, die mit einem Teil des ersten Loches in Verbindung stehen, wobei die stromaufwärtsseitigen und die stromabwärtsseitigen Öffnungen der zweiten Löcher voneinander versetzt angeordnet sind.
Es ist erwünscht, dass die stromaufwärtsseitigen Öffnungen und die stromabwärtsseitigen Öffnungen polygonförmig ausgeformt sind und die zweiten Löcher aus einer Vielzahl von ebenen inneren Wänden gebildet werden, die sich von der stromaufwärtsseitigen Öffnung zur stromabwärtsseitigen Öffnung erstrecken.
Die Fluideinspritzdüse umfasst vorzugsweise eine erste Platte mit einem ersten Schlitzloch, durch das ein Fluid fließt und eine zweite Platte, die stromabwärtsseitig der ersten Platte überlagert ist und die mit einer Vielzahl von zweiten polygonförmigen Löchern versehen ist, die mit einem Teil des ersten Loches in Verbindung stehen und deren Querschnittsbereich in Richtung der stromabwärtigen Seite sich nach und nach reduziert, wobei sich ein Paar von benachbarten Wänden der Vielzahl der inneren Wände, die die zweiten Löcher definieren, in eine vorbestimmte Richtung der Fluideinspritzung erstreckt.
Die Fluideinspritzdüse umfasst vorzugsweise eine erste Platte mit einem ersten Schlitzloch, durch das ein Fluid fließt und eine zweite Platte, die stromabwärtsseitig der ersten Platte überlagert ist und die mit einer Vielzahl von zweiten polygonförmigen Löchern versehen ist, die mit einem Teil des ersten Loches in Verbindung stehen und deren Querschnittsbereich in Richtung der stromabwärtigen Seite sich nach und nach reduziert, wobei sich ein Paar von benachbarten Seiten der Vielzahl von Seiten, die ein Polygon ausbilden, das die stromaufwärtige und die stromabwärtige Öffnung der zweiten Löcher definiert, in eine vorbestimmte Richtung der Fluideinspritzung erstreckt.
Es ist erwünscht, dass zumindest eine der ersten und zweiten Platten aus Metall hergestellt ist.
Bei der Fluideinspritzdüse erlaubt der Versatz zwischen der stromaufwärtsseitigen und der stromabwärtsseitigen Öffnung der zweiten Löcher, die stromabwärtsseitig der ersten Löcher angeordnet sind, den Fluss eines Fluids von der stromaufwärtsseitigen Öffnung in Richtung der versetzten stromabwärtsseitigen Öffnung, sogar wenn eine Lageänderung zwischen dem ersten und den zweiten Löchern auftritt, und dadurch wird durch Veränderung dieser Richtung ein erwünschtes Sprühen in unterschiedliche Richtungen von einer Vielzahl von zweiten Löchern ausgeführt. Der Begriff ”erwünschtes Sprühen” umfasst hierbei Teilchenbedingungen, die Verteilung, die Winkel, die Form, die Eindringtiefe, etc.
Bei der Fluideinspritzdüse wird der Fluss eines Fluids von der stromaufwärtsseitigen Öffnung in Richtung der versetzten stromabwärtsseitigen Öffnung zufriedenstellend ausgeführt, da die stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Öffnungen voneinander versetzt ausgebildet sind und die zweiten Löcher aus einer Vielzahl von ebenen inneren Wänden ausgebildet sind. Deshalb ist es einfacher, die Richtung der Fluideinspritzung zu kontrollieren.
Weiterhin kann bei der Fluideinspritzdüse eine gewünschte Kontrolle des Spritzens von einer Vielzahl von zweiten Löchern in unterschiedliche Richtungen ausgeführt werden, indem ein Öffnungswinkel zwischen einem Paar von benachbarten inneren Wänden verändert wird, da sich das Paar von benachbarten Wänden von einer Vielzahl von inneren Wänden, die die zweiten Löcher ausbilden, in der Richtung der erwünschten Fluideinspritzung erstrecken.
Weiterhin kann bei der Fluideinspritzdüse eine gewünschte Kontrolle des Spritzens von einer Vielzahl von zweiten Löchern in unterschiedliche Richtungen ausgeführt werden, indem ein Öffnungswinkel zwischen einem Paar von benachbarten Seiten verändert wird, da sich das Paar von benachbarten Seiten entsprechend zwischen der stromaufwärtsseitigen Öffnung und der stromabwärtsseitigen Öffnung der zweiten Löcher in der Richtung der erwünschten Fluideinspritzung erstreckt.
Falls die zweite Platte aus Metall hergestellt ist, kann die Neigung der inneren Wände, die die zweiten Löcher bilden, einfach verändert werden und eine optimale Einspritzrichtung kann erreicht werden.
In den Figuren zeigt:
1 eine Querschnittsansicht, die die Nähe des Einspritzloches der Fluideinspritzvorrichtung darstellt, bei der das Fluideinspritzventil entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
2 eine Querschnittsansicht, die die Fluideinspritzvorrichtung darstellt, bei der das Fluideinspritzventil entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
3 eine Aufsicht, die die erste Öffnungsplatte entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
4 eine Aufsicht, die die zweite Öffnungsplatte entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
5 eine Aufsicht, die den Zustand darstellt, in dem sich die erste und die zweite Öffnungsplatte überlappen und die Sprühsituation entsprechend der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 eine Querschnittsansicht entlang der Linie ”VI-VI” in 5.
7 eine Querschnittsansicht, die die Nähe des Einspritzloches der Fluideinspritzvorrichtung darstellt, bei der das Fluideinspritzventil entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird.
8 eine Aufsicht, die die erste Öffnungsplatte entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
9 eine Aufsicht, die die zweite Öffnungsplatte entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt.
10 eine Aufsicht, die den Zustand darstellt, in dem sich die erste und die zweite Öffnungsplatte überlappen entsprechend der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
11 eine Querschnittsansicht entlang der Linie ”XI-XI” in 10.
12 eine Querschnittsansicht, die die Nähe des Einspritzloches der Fluideinspritzvorrichtung darstellt, bei der das herkömmliche Fluideinspritzventil eingesetzt wird.
13 eine Aufsicht, die den Zustand darstellt, in dem sich die erste und die zweite Öffnungsplatte entsprechend der herkömmlichen Technik überlappen.
Die Ausführungsformen nach der vorliegenden Erfindung werden anschließend unter Bezugnahme zu den zugehörigen Figuren beschrieben werden.
Erste Ausführungsform:
In den 1 bis 6 ist eine erste Ausführungsform dargestellt, wobei eine Fluideinspritzdüse nach der vorliegenden Erfindung bei einem Fluideinspritzventil eines Kraftstoffzuführsystems für einen kraftstoffbetriebenen Motor eingesetzt wird.
Wie in der 2 gezeigt ist, sind ein feststehender Eisenkern 21, ein Spulenkörper 91, eine elektromagnetische Spule 32, eine Spulenform 31 und metallische Platten 93 und 94 als magnetischer Kreis zusammen im Inneren des Kunststoffgehäuses 11 eines Kraftstoffeinspritzventils 10 ausgebildet, welches als Fluideinspritzdüse eingesetzt wird.
Der feststehende Eisenkern 21 ist aus einem stark magnetischen Material hergestellt und im Gehäuse 11 so angeordnet, dass er von der oberen Seite aus von der Spulenform 31 geschützt ist. Ein Führungsrohr 29 ist an der Innenwand des feststehenden Eisenkerns 21 feststehend angebracht.
Die elektromagnetische Spule 32 ist um das Äußere des Spulenkörpers 91, der aus Kunststoff besteht, herum gewickelt, und dann wurde am äußeren Umfang des Spulenkörpers 91 und der elektromagnetischen Spule 32 aus Kunststoff die Spulenform 31 gegossen, so dass die elektromagnetische Spule 32 vom Spulenkörper 31 umgeben ist. Die Spulenform 31 setzt sich aus einem zylindrischen Teil 31a zum Schutz der elektromagnetischen Spule 32 und einem vorstehenden Teil 31b zusammen, das sich vom zylindrischen Teil 31a nach oben erstreckt, um einen Leitungsdraht zu schützen, der sich elektrisch von der elektromagnetischen Spule 32 aus erstreckt, wobei das Teil 31b einen Anschluss 34 hält (wird später beschrieben). Der Spulenkörper 91 und die elektromagnetische Spule 32 sind am äußeren Umfang des feststehenden Eisenkerns 21 so angebracht, dass diese durch die Spulenform 31 zusammen festgehalten werden.
Die zwei metallischen Platten 93 und 94 sind vorgesehen, um mit einem Ende ihrer oberen Seiten in Kontakt mit dem äußeren Umfang des feststehenden Eisenkerns 21 zu treten und um mit den anderen Enden ihrer unteren Seiten in Kontakt mit dem äußeren Umfang eines Magnetrohrs 23 zu treten. Die Platten 93 und 94 funktionieren als Teile eines magnetischen Kreises, durch den ein magnetischer Fluss fließt, wenn der elektromagnetischen Spule 32 Energie zugeführt wird. Der äußere Umfang des zylindrischen Teils 31a ist von den Platten so bedeckt, dass der Teil 31a von beiden Seiten her gehalten wird. Die elektromagnetische Spule 32 ist durch die beiden metallischen Platten 93 und 94 geschützt.
Ein Verbindungsteil 11a ist an der oberen Seite des Gehäuses 11 vorgesehen, so dass es sich von der äußeren Wand erstreckt. Der Anschluss 34, der elektrisch an der elektromagnetischen Spule 32 angeschlossen ist, ist im Verbindungsteil 11a und der Spulenform 31 eingebettet. Zusätzlich ist der Anschluss 34 an eine elektrische Steuereinheit über ein Drahtkabel angeschlossen (in der Figur nicht dargestellt).
Ein Ende einer zusammengepressten Schraubenfeder 28 wird gegen die obere Endfläche einer Nadel 25 gedrückt, die an einem beweglichen Eisenkern 22 angeschweißt ist, und das andere Ende der zusammengedrückten Schraubenfeder 28 wird gegen den unteren Teil des Führungsrohres 29 gedrückt. Der bewegliche Eisenkern 22 und die Nadel 25 werden durch die zusammengepresste Schraubenfeder 28 (siehe 2) nach unten gedrückt, so dass das Plattenteil 42 der Nadel 25 auf den Ventilsitz 26b des Nadelkörpers 26 platziert wird. Wenn ein Erregerstrom vom Anschluss 34 zur elektromagnetischen Spule 32 fließt, durch den Anschlussdraht von der elektronischen Steuereinheit aus (die in den Figs. nicht dargestellt ist), dann werden die Nadel 25 und der bewegliche Eisenkern 22 zum feststehenden Eisenkern 21 hingezogen, gegen die Druckkraft der zusammengedrückten Schraubenfeder 28.
Ein nichtmagnetisches Rohr 24 ist mit dem unteren Teil des feststehenden Eisenkerns 21 verbunden und in der Form einer gestuften Röhre ausgebildet, die Bereiche mit großem 24a und mit kleinem Durchmesser 24b aufweist. Der Bereich mit großem Durchmesser 24a ist mit dem unteren Teil des feststehenden Eisenkerns 21 verbunden, so dass ein Teil des Bereiches 24a vom unteren Ende des Kerns 21 vorsteht. Weiterhin ist der kleinere Durchmesserbereich 23b des magnetischen Rohres 23, welches aus magnetischem Material hergestellt ist und in Form einer abgestuften Röhre ausgebildet ist, mit dem unteren Ende des kleinen Durchmesserbereichs 24b des nichtmagnetischen Rohres 24 verbunden. Weiterhin ist der Innendurchmesser des kleineren Durchmesserbereichs 24b des nichtmagnetischen Rohres 24 geringfügig kleiner als der kleinere Durchmesserbereich 23b des magnetischen Rohres 23, der das Führungsteil des beweglichen Eisenkerns 22 bildet.
Der bewegliche Eisenkern 22 ist aus einem magnetischen Material hergestellt, ist zylindrisch ausgeformt und ist im Innenraum des nichtmagnetischen Rohres 24 und des magnetischen Rohres 23 vorgesehen. Der äußere Durchmesser des beweglichen Eisenkerns 22 ist geringfügig kleiner gemacht als der Innendurchmesser des kleineren Durchmesserbereichs 24b des nichtmagnetischen Rohres 24, und der bewegliche Eisenkern 22 wird im nichtmagnetischen Rohr 24 verschiebbar getragen. Weiterhin ist die obere Endfläche des beweglichen Eisenkerns 22 gegenüber der unteren Endfläche des feststehenden Eisenkerns 21 angeordnet, mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen.
Ein flanschförmiges Verbindungsteil 43 ist am oberen Teil der Nadel 25 ausgebildet. Das Verbindungsteil 43 und der bewegliche Eisenkern 22 sind durch mit Laser zusammengeschweißt und die Nadel 25 und der bewegliche Eisenkern 22 sind einstückig miteinander verbunden. Weiterhin ist in der Nähe der unteren Seite des Verbindungsteils 43 ein Flansch 44 ausgebildet. An der Nadel 25 ist ein Flansch 36 ausgebildet, der gegenüberliegend der unteren Endfläche des Zwischenstückes 27 angeordnet ist, das an der Innenwand des großen Durchmesserbereichs 23a des magnetischen Rohres 23 durch einen vorbestimmten dazwischenliegenden Spalt angeordnet ist. Der Flansch 36 ist am Plattenteil 42 positioniert, das am Spitzenende der gesamten Länge der Nadel 25 ausgebildet ist. Weiter sind am Verbindungsteil 43 gerändelte Nuten mittels Formwalzen etc. ausgeformt, um an der Nadel 25 und dem Äußeren eines Führungsteils 41 ausgebildet zu werden.
Der Nadelkörper 26 ist in den großen Durchmesserbereich 23a des magnetischen Rohres 23 mit dem hohlscheibenförmigen Zwischenstück 27 eingesetzt und mittels Laser an der Innenwand davon angeschweißt. Die Dicke des Zwischenstückes 27 wird angepasst, so dass ein Luftspalt zwischen dem feststehenden Eisenkern 21 und dem beweglichen Eisenkern 22 mit einer vorbestimmten Größe erhalten wird.
An der oberen Seite des feststehenden Eisenkerns 21 ist ein Filter 33 angebracht, der Fremdkörper, wie etwa Staub etc., die vom Kraftstofftank durch die Kraftstoffpumpe mit dem Kraftstoff mitgetragen werden, zu entfernen, wobei der Kraftstoff in das Kraftstoffeinspritzventil 10 fließt.
Fluid, welches in den feststehenden Eisenkern 21 durch den Filter 33 fließt, tritt durch die Zwischenräume in den gerändelten Nuten, die am Verbindungsteil 43 der Nadel 25 des Führungsrohr 29 ausgeformt sind, dann weiter durch die gerändelten Nuten, die an der zylindrischen Oberfläche 26a des Nadelkörpers 26 und dem Führungsteil 41 der Nadel ausgebildet sind, und erreicht ein Ventilteil, das zusammen mit dem Plattenteil 26b an der Spitze der Nadel 25 vorgesehen ist, um schließlich vom Ventilteil ein Einspritzloch 26c zu erreichen. Dann tritt das Fluid durch die erste Öffnung 71 einer ersten Öffnungsplatte 70 und durch die zweite Öffnung 75 einer zweiten Öffnungsplatte 74, die mit der ersten Öffnung 71 in Verbindung steht, wobei der Kraftstoff von einem Durchgangsloch bzw. -bohrung 35b einer Hülse 35 aus eingespritzt wird.
Die Konstruktion des Einspritzteils 50 des Kraftstoffeinspritzventils 10 wird anschließend unter Bezugnahme auf 1 beschrieben.
An der Innenwand des Nadelkörpers 26 werden die zylindrische Oberfläche 26a, auf der das Führungsteil 41 der Nadel 25 gleitet und der Ventilsitz 26b, auf dem das konische Plattenteil 42 der Nadel 25 sitzt, ausgeformt. Weiter ist das Einspritzloch 26c in der Mitte des unteren Teils des Nadelkörpers 26 ausgebildet.
Die mit einem Boden versehene zylindrische Hülse 35 ist aus Kunststoff hergestellt und ist in das untere Teil der äußeren Wand des Nadelkörpers 26 passend eingesetzt. Ein Gehäuseloch 35b ist in der Mitte dieser Hülse 35 ausgebildet und das Durchgangsloch 35b ist ausgebildet, so dass es sich vom Gehäuseloch 35a aus erstreckt.
Die erste Öffnungsplatte 70 ist auf der Vorderseite des Einspritzloches 26c des Nadelkörpers 26 angeordnet, die zweite Öffnungsplatte 74 ist überlappend an der unteren Oberfläche der ersten Öffnungsplatte 70 befestigt, wobei die ersten und zweiten Öffnungsplatten 70 und 74 mittels Laser verschweißt sind und an der Endfläche 26d des Nadelkörpers 26 wasserdicht fixiert sind, wobei die Hülse 35 zum Schutz unter Druck am Nadelkörper 26 passend eingesetzt und fixiert ist.
Die erste Öffnungsplatte 70 ist aus Metall hergestellt und wie in 3 gezeigt ist, ist die erste Öffnung 71 als ein schlitzförmiges Loch in der Mitte ausgebildet. Obwohl jedes Metall zur Ausbildung der ersten Öffnungsplatte 70 benutzt werden kann, solange es gegenüber Kraftstoff korrosionsbeständig ist, wird bevorzugt SUS 304 verwendet, da es sich einfach formen und Gewicht einsparen lässt. Die erste Öffnung 71 wird durch vier gegenüberliegende Wände 711, 712, 713 und 714 definiert, ist schmal und länglich in der Form, ist als ein Durchgangsloch ausgebildet, wobei der Querschnitt nach und nach zum unteren Teil in 1 hin abnimmt (stromabwärtige Seite des Kraftstoffstroms). Stromaufwärtsseitige und stromabwärtsseitige Öffnungen 71a und 71b sind rechteckförmig ausgebildet und der Bereich der stromaufwärtsseitigen Öffnung 71a ist größer als der der stromabwärtsseitigen Öffnung 71b. Die erste Öffnung 71 wird mittels Stanzen, Elektroerosion, etc. hergestellt.
Die zweite Öffnungsplatte 74 ist ebenfalls aus SUS 304hergestellt. Wie in der 4 gezeigt ist, ist die Öffnungsplatte 74 mit den zweiten Öffnungen 75 und 76 als zwei Löcher versehen. Wie im Falle der ersten Öffnung 71, sind auch die zweiten Öffnungen 75 und 76 mittels Stanzen, Elektroerosion, etc. hergestellt.
Die zweite Öffnung 75 wird durch ebene und trapezförmige innere Wände 751, 752, 753 und 754 gebildet, die zum unteren Teil hin in 1 geneigt verlaufen (stromabwärtige Seite in Fließrichtung des Kraftstoffes). Rechtwinkelige Öffnungen 75a und 75b sind jeweils an stromaufwärtigen Enden und stromabwärtigen Enden der inneren Wände 751, 752, 753 und 754 ausgebildet. Da die zweite Öffnung 75 in der Form geneigt verläuft, ist die Fläche der Öffnung 75a größer als die Fläche der Öffnung 75b. Die gegenüberliegenden Seiten 751 und 753 sind geneigt, so dass sie sich von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite hin um etwa den gleichen Winkel annähern, während die gegenüberliegenden Wände 752 und 754 in Richtung des Pfeils A (4) der vorstehenden Neigung ausgebildet sind, jedoch stärker geneigt als diese verlaufen. Dadurch werden die Öffnungen 75a und 75b voneinander versetzt gemacht.
Die zweite Öffnung 76 wird durch trapezförmige innere Wände 761, 762, 763 und 764 gebildet, die zum unteren Teil hin in 1 geneigt verlaufen (stromabwärtige Seite in Fließrichtung des Kraftstoffes). Rechtwinkelige Öffnungen 76a und 76b sind jeweils an stromaufwärtigen Enden und stromabwärtigen Enden der inneren Wände 761, 762, 763 und 764 ausgebildet. Da die zweite Öffnung 76 in der Form geneigt verläuft, ist die Fläche der Öffnung 76a größer als die Fläche der Öffnung 76b. Die gegenüberliegenden Seiten 761 und 763 sind geneigt, so dass sie sich von der stromaufwärtigen Seite zur stromabwärtigen Seite hin um etwa den gleichen Winkel annähern, während die gegenüberliegenden Wände 762 und 764 in Richtung des Pfeils B (4) der vorstehenden Neigung ausgebildet sind, jedoch stärker geneigt als diese verlaufen. Dadurch werden die Öffnungen 76a und 76b voneinander versetzt gemacht.
Die Öffnungen 75b und 76b sind voneinander versetzt angeordnet und in entgegengesetzte Richtungen versetzt. Die erste Öffnung 71 ist so ausgebildet, dass die Länge l1 in Längsrichtung länger ist als der Abstand l2 zwischen den Mitten der Öffnungen 75b und 76b.
In der 1 wird Kraftstoff durch das Einspritzloch 26c eingespritzt, wenn die Nadel 25 vom Ventilsitz 26b des Nadelkörpers 26 abhebt. Dann wird der Kraftstoff eingespritzt, der durch das Einspritzloch 26c eingespritzt wird und von der ersten Öffnung 71 den zweiten Öffnungen 75 und 76 zugeführt. Der eingespritzte und den zweiten Öffnungen 75 und 76 zugeführte Kraftstoff fließt jeweils an den inneren Wänden 751, 752, 753 und 754 entlang und auch jeweils an den Wänden 761, 762, 763 und 764 entlang, und wird durch das Durchgangsloch 35b in eine Verbrennungskammer (in den Zeichnungen nicht dargestellt) eingespritzt. Zu diesem Zeitpunkt wird das Einspritzen in zwei unterschiedliche Richtungen unter einem Winkel γ1 (in den 5 und 6 dargestellt) ausgeführt, da die innere Wand 752 stärker geneigt ist als die Wand 754 und die innere Wand 762 stärker geneigt ist als die Wand 764, wenn der Kraftstoff, der entlang den inneren Wänden 752 und 762 fließt, den Kraftstoff trifft, der entlang den inneren Wänden 754 und 764 fließt. Dieser Kraftstoffeinspritzwinkel γ1 und die Spritzrichtungen können eingestellt werden, indem der Neigungswinkel der inneren Wände 751, 752, 753, 754, 761, 762, 763 und 764 eingestellt wird, die die zweiten Öffnungen 75 und 76 bilden.
Entsprechend der ersten Ausführungsform wird die Richtung der Kraftstoffeinspritzung (zwei Richtungen in diesem Fall) durch die Neigungswinkel der inneren Wände 752 und 754 und die der Wände 762 und 764 festgelegt, da die Öffnungen 75a und 75b und die Öffnungen 76a und 76b jeweils voneinander versetzt angeordnet sind. Deshalb kann die Richtung der Kraftstoffeinspritzung konstant aufrechterhalten werden, selbst wenn eine Verschiebung in der überlappenden Positionierung der ersten und zweiten Öffnungsplatten 70 und 74 auftritt. Weiterhin wird der eingespritzte Kraftstoff vernebelt und in Spritzer mit engem Öffnungswinkel ausgeformt, so dass eine geeignete Spritzcharakteristik in zwei Richtungen erreicht wird, indem der eingespritzte Kraftstoff durch die erste geneigte Öffnung 71 und dann weiter durch die zweiten geneigten Öffnungen 75 und 76 tritt. Dadurch wird der vom Einlass (nicht dargestellt in den Zeichnungen) zur Verbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine zugeführte Kraftstoff in ein leicht brennbares Gemisch übergeführt.
In der ersten Ausführungsform sind die Flächen der Öffnungen 75a und 76a größer als die Flächen der Öffnungen 75b und 76b, da die zweiten Öffnungen 75 und 76 mit ihrer Querschnittsfläche nach und nach geneigt sind, in Richtung auf die kraftstoffstromabwärtsseitige Seite. Jedoch erlaubt die vorliegende Erfindung das Ausführen der zweiseitigen Einspritzung, indem sie mit gleicher Größe ausgeformt werden, wenn die Öffnungen auf der stromabwärtigen und der stromaufwärtigen Seite voneinander versetzt ausgeführt sind. Weiter kann die Gestalt der Öffnungen ausgewählt werden (quadratisch, dreieckig, fünfeckig und andere Vielecke), wenn die stromaufwärtsseitigen und die stromabwärtsseitigen Öffnungen voneinander versetzt angeordnet sind. Weiterhin kann die zweite Öffnung versetzt und konisch trapezförmig mit einem Querschnitt, der sich nach und nach in Richtung der stromabwärtigen Seite verringert, ausgebildet werden, indem die stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Öffnungen der zweiten Öffnung kreisförmig angeordnet werden, die von den gekrümmten inneren Wänden umgeben ist und die voneinander versetzt angeordnet sind, wodurch eine zweiseitige Einspritzung ausgeführt werden kann.
Bei der ersten Ausführungsform sind die Öffnungen 75b und 76b so ausgebildet, dass sie voneinander versetzt angeordnet sind und in entgegengesetzter Richtung verschoben sind. Jedoch erlaubt die vorliegende Erfindung die Veränderung der Richtung, in der die stromabwärtsseitigen Öffnungen gegenüber den stromaufwärtsseitigen Öffnungen versetzt sind, in jeder Richtung, durch Einstellen des Neigungswinkels der inneren Wände und in Übereinstimmung mit dieser Richtung kann die Richtung der Einspritzung verändert werden.
Weiter ist bei der ersten Ausführungsform die erste Öffnung 71 geneigt ausgeformt. Jedoch erlaubt die vorliegende Erfindung auch gerade und sektorförmige Gestaltungen.
Zweite Ausführungsform:
Eine zweite Ausführungsform ist in den 7 bis 11 dargestellt, wobei die Fluideinspritzdüse nach der vorliegenden Erfindung bei einem Kraftstoffeinspritzventil für die Kraftstoffzuführeinheit einer kraftstoffbetriebenen Maschine eingesetzt wird.
Wie in der 7 gezeigt ist, ist eine zweite Öffnungsplatte 80 an der unteren Oberfläche einer ersten Öffnungsplatte 70 überlagert. Die erste Öffnungsplatte 70 ist genauso aufgebaut wie die erste Öffnungsplatte nach der ersten Ausführungsform. Wie in der 9 gezeigt ist, ist die zweite Öffnungsplatte 80 mit zwei Öffnungen 81 und 82 als zweite Löcher versehen.
Die zweite Öffnung 81 ist aus trapezförmig angeordneten inneren Wänden 811, 812 und 813 ausgebildet, die sich in Richtung des unteren Teils in 7 verjüngen (stromabwärtige Seite des Kraftstoffstroms). Die Innenwände 811, 812 und 813 öffnen sich in eine Richtung C (Pfeil in 9). Auf den stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Enden der Innenwände 811, 812 und 813 (in Kraftstoffflussrichtung) sind gleichschenkelige dreieckförmige Öffnungen 81a und 81b konzentrisch und ähnlich ausgeformt und zwei Seiten 811a und 812a bilden einen Öffnungswinkel dazwischen aus, der in Richtung des Pfeils C mit einem Winkel θ öffnet.
Die zweite Öffnung 82 ist aus trapezförmig angeordneten inneren Wänden 821, 822 und 823 ausgebildet, die sich in Richtung des unteren Teils in 7 verjüngen (stromabwärtige Seite des Kraftstoffstroms). Die Innenwände 821 und 822 öffnen sich in eine Richtung D (Pfeil in 9). Auf den stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Enden der Innenwände 821, 822 und 823 (in Kraftstoffflussrichtung) sind gleichschenkelige dreieckförmige Öffnungen 82a und 82b konzentrisch und ähnlich ausgeformt und zwei Seiten 821a und 822a bilden einen Öffnungswinkel dazwischen aus, der in Richtung des Pfeils D mit einem Winkel θ öffnet.
Die zweiten Öffnungen 81 und 82 sind an einer Position ausgebildet, an der die Scheitelpunkte der Öffnungswinkel der Öffnungen 81a und 82a gegenüberliegen und eine gedachte Linie, die diese beiden Scheitelpunkte verbindet, teilt die Basis in zwei gleiche Hälften. Die Innenwände 811 und 812 und die Wände 821 und 822 öffnen in entgegengesetzte Richtungen. Die erste Öffnung 71 ist so ausgebildet, dass die Länge l1 in Längsrichtung länger ist als der Abstand l3 zwischen den Mittelpunkten der Öffnungen 81b und 82b. Dann sind, wie in 10 gezeigt ist, die erste und die zweiten Öffnungen überlappend angeordnet, um die Öffnung 71a an einer kraftstoffstromabwärtsseitigen Seite der ersten Öffnung 71 teilweise zu überlagern, vom Scheitelpunkt des gleichschenkeligen Dreiecks aus gesehen zur Basis hin.
In 7 wird der Kraftstoff durch das Einspritzloch 26c eingespritzt, wenn die Nadel 25 vom Ventilsitz 26b des Nadelkörpers 26 abhebt. Dann wird der durch das Einspritzloch 26c eingespritzte Kraftstoff eingespritzt und von der ersten Öffnung 71 zu den zweiten Öffnungen 81 und 82 geführt. Der eingespritzte und den zweiten Öffnungen 81 und 82 zugeführte Kraftstoff fließt entlang den Innenwänden 811, 812 und 813 und entlang den Wänden 821, 822 und 823 und wird durch das Durchgangsloch 35b in die Verbrennungskammer (nicht dargestellt in den Zeichnungen) eingespritzt. Zu dieser Zeit fließt der Kraftstoff vermehrt zu den inneren Wänden 811, 812, 821 und 822 als zu den Wänden 813 und 823, da die erste Öffnung 71 die Innenwände 811, 812, 821 und 822 mehr überlappt als die Wände 813 und 823. Weiterhin wird der Kraftstoff in zwei unterschiedliche Richtungen unter einem Winkel γ2 eingespritzt, wie er durch die Verbindungslinie in 11 dargestellt ist, da die inneren Wände 811 und 812 und die Wände 821 und 822 in entgegengesetzte Richtungen öffnen, wenn der Kraftstoff entlang der inneren Wände 811 und 812 und entlang der Wände 821 und 822 fließt und auf den Kraftstoff trifft, der entlang der inneren Wände 813 und 823 fließt. Dieser Kraftstoffeinspritzwinkel γ2 kann eingestellt werden, indem die Öffnungswinkel der Innenwände 811 und 812 oder der Wände 821 und 822 oder der Winkel θ verändert werden.
Entsprechend der zweiten Ausführungsform kann die Richtung der Kraftstoffeinspritzung konstant aufrecht erhalten werden, sogar wenn sich die Überlappungslage zwischen der ersten und der zweiten Öffnungsplatte 70 und 80 leicht verschiebt, da die zweiseitige Einspritzung von Kraftstoff durch die jeweiligen Öffnungswinkel der Innenwände 811 und 812 und der Wände 821 und 822 festgelegt ist. Weiter wird der eingespritzte Kraftstoff genauso vernebelt wie bei der ersten Ausführungsform und in eine Spritzform gebracht, die einen engen Winkel aufweist und die eine geeignete Einspritzcharakteristik in zwei Richtungen aufweist. Deshalb kann der vom Einlass (in den Figs. nicht dargestellt) der Verbrennungskammer der Verbrennungskraftmaschine zugeführte Kraftstoff in ein leicht brennbares Gemisch übergeführt werden.
Bei der zweiten Ausführungsform ist die erste Öffnung geneigt bzw. sich verjüngend ausgebildet. Jedoch erlaubt die vorliegende Erfindung auch eine gerade oder sektorförmige Anordnung.
Weiterhin sind bei der zweiten Ausführungsform die Öffnungen 81a und 81b und die Öffnungen 82a und 82b konzentrisch ausgebildet. Es ist jedoch möglich die gewünschte Richtung der Einspritzung besser aufrecht zu erhalten, sogar wenn die Überlappungsposition zwischen der ersten und der zweiten Öffnungsplatte 70 und 80 sich verschiebt, indem die Öffnungen 81b und 82b voneinander versetzt angeordnet werden und deshalb in entgegengesetzte Richtungen bewegt werden.
Bei der Ausführungsform nach der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung kann die Form, die Größe, der Winkel, etc. der Öffnung einfach verändert werden, da die Platte aus Metall hergestellt ist und deshalb kann die Öffnung erreicht werden, die es ermöglicht, eine erwünschte Einspritzcharakteristik zu erhalten. Jedoch erlaubt die vorliegende Erfindung auch den Einsatz von Materialien die nicht Metall sind, um die Platten auszubilden, sofern eine Öffnung erhalten werden kann, die es ermöglicht, eine erwünschte Einspritzcharakteristik zu erhalten.

Claims

Fluideinspritzdüse zum Einspritzen von Fluid mit einem Nadelkörper (26), der an einem Ende einen Einspritzabschnitt (26c) aufweist, einer Nadel (25), die den Einspritzabschnitt (26c) öffnet und schließt, und einer Vielzahl von Öffnungsplatten (70, 74), die auf einer stromabwärtigen Seite des Einspritzabschnittes angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Öffnungsplatten (70, 74) folgendes umfasst: eine erste Platte (70), die ein erstes in Schlitzform ausgebildetes Loch (71) aufweist, durch das ein Fluid tritt und eine zweite Platte (74), die auf der stromabwärtsseitigen Seite der ersten Platte angeordnet ist und die mit einer Vielzahl zweiter Löcher (75, 76) versehen ist, die mit einem Teil der Fläche der stromabwärtigen Öffnung (71b) des ersten Loches (71) in Verbindung stehen, wobei jedes der zweiten Löcher (75, 76) eine stromaufwärtige (75a, 76a) und eine stromabwärtige (75b, 76b) Öffnung aufweist, wobei eine Mitte der stromaufwärtsseitigen Öffnung (75a, 75b) und eine Mitte der stromabwärtsseitigen Öffnung (75b, 76b) von zumindest einem der zweiten Löcher (75, 76) voneinander versetzt sind.
Fluideinspritzdüse nach Anspruch 1, wobei die Mitten der stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Öffnungen von jedem der Vielzahl der zweiten Löcher (75, 76) voneinander versetzt ausgebildet sind.
Fluideinspritzdüse nach Anspruch 1, wobei zumindest eine der ersten und zweiten Platten (70, 74) aus Metall hergestellt ist.
Fluideinspritzdüse nach Anspruch 1, wobei ein Abstand zwischen den Mitten der stromaufwärtsseitigen Öffnungen von benachbarten Öffnungen der Vielzahl von zweiten Löchern (75, 76) geringer ist als der Abstand der Mitten der stromabwärtsseitigen Öffnungen von benachbarten Öffnungen der Vielzahl von zweiten Löchern (75, 76).
Fluideinspritzdüse nach Anspruch 1, wobei die stromaufwärtsseitigen und stromabwärtsseitigen Öffnungen in einer Vieleckgestalt ausgebildet sind und die zweiten Löcher (75, 76) durch eine Vielzahl von ebenen inneren Wänden (751–754, 761–764) gebildet werden, die sich von der stromaufwärtsseitigen Öffnung zur strömabwärtsseitigen Öffnung erstrecken.
Fluideinspritzdüse nach Anspruch 5, wobei ein Neigungswinkel der ebenen inneren Wand (752, 762), die benachbart der Mitte der zweiten Platte (74) angeordnet ist, geringer ist als der Neigungswinkel der ebenen inneren Wand (754, 764), die gegenüber liegt.
Fluideinspritzdüse nach Anspruch 1, wobei jedes Loch von der Vielzahl der zweiten Löcher (75, 76) durch eine Oberfläche definiert wird, die eine erste Neigung relativ zu den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Öffnungen an einer ersten Seite des Loches in der Nähe der Mitte der zweiten Platte (74) hat, und die eine zweite Neigung relativ zu diesen Öffnungen hat, die größer ist als die erste Neigung, an einer Seite des Loches die der ersten Seite gegenüberliegt.
Fluideinspritzdüse zum Einspritzen von Fluid mit einem Nadelkörper (26), der an einem Ende einen Einspritzabschnitt (26c) aufweist, einer Nadel (25), die den Einspritzabschnitt (26c) öffnet und schließt, und einer Vielzahl von Öffnungsplatten (70, 74), die auf einer stromabwärtigen Seite des Einspritzabschnittes (26c) angeordnet sind, wobei die Vielzahl von Öffnungsplatten (70, 74) folgendes umfasst: eine erste Platte (70), die ein schlitzförmiges Loch (71) aufweist, durch das ein Fluid tritt und eine zweite Platte (74), die auf der stromabwärtsseitigen Seite der ersten Platte angeordnet ist und die mit einer Vielzahl vieleckiger zweiter Löcher (75, 76) versehen ist, die mit einem Teil der Fläche der stromabwärtigen Öffnung des schlitzförmigen Loches in Verbindung stehen, wobei jedes der zweiten Löcher eine stromaufwärtige und eine stromabwärtige Öffnung aufweist und deren Querschnittsflächen sich nach und nach zur stromabwärtigen Seite hin reduzieren, wobei die Neigungen der die vieleckigen, zweiten Löcher bildenden Wände (751–754, 761–764; 811–813, 821–823) derart einstellbar sind, dass vorbestimmte Spritzwinkel (γ) und vorbestimmte Spritzrichtungen wählbar sind.
Fluideinspritzdüse nach Anspruch 8, wobei ein Abstand zwischen den Mitten der stromaufwärtsseitigen Öffnungen von benachbarten Öffnungen (75a, 76a) der Vielzahl von vieleckigen Löchern (75, 76) geringer ist als der Abstand der Mitten der stromabwärtsseitigen Öffnungen von benachbarten Öffnungen (75b, 76b) der Vielzahl von Löchern (75, 76)
Fluideinspritzdüse nach Anspruch 9, wobei jedes Loch von der Vielzahl der vieleckigen Löcher (75, 76) durch eine Oberfläche definiert wird, die eine erste Neigung relativ zu den stromaufwärtigen und stromabwärtigen Öffnungen an einer ersten Seite des Loches in der Nähe der Mitte der zweiten Platte hat, und die eine zweite Neigung relativ zu diesen Öffnungen hat, die größer ist als die erste Neigung, an einer Seite des Loches die der ersten Seite gegenüberliegt.
Fluideinspritzdüse nach Anspruch 8, wobei zumindest eine der ersten und zweiten Platten (70, 74) aus Metall hergestellt ist.
Fluideinspritzdüse nach Anspruch 8, wobei das schlitzförmige Loch (71) stromaufwärtige und stromabwärtige schlitzförmige Öffnungen (71a, 71b) aufweist und die stromabwärtige schlitzförmige Öffnung (71b) eine vorbestimmte Längserstreckung (l1) hat, die zweite Platte (74) zwei vieleckige Löcher (75, 76) umfasst, von denen jedes stromaufwärtige und stromabwärtige Öffnungen (75a, 76a, 75b, 76b) hat, und die Länge (l2) zwischen den Mitten der zwei stromabwärtigen Öffnungen (75b, 76b) der zweiten Platte (74) kürzer ist als die vorbestimmte Längserstreckung (l1) der stromabwärtigen schlitzförmigen Öffnung (71b).