DE19517988A1 - Fluideinspritzdüse und diese verwendendes Kraftstoffeinspritzventil - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fluideinspritzdüse und auf ein diese verwendendes Kraftstoffeinspritzventil und insbesondere auf eine Einspritzdüse eines elektromagnetischen Kraftstoffeinspritzventils, das einen Kraftstoff in eine Brennkraftmaschine eines Automobils einspritzt.

Im allgemeinen ist die bei der Brennkraftmaschine verwendete Fluideinspritzdüse so aufgebaut, daß ein Ventilelement gleitend in einem Führungsloch eingepaßt ist, das axial in einem Ventilkörper ausgebildet ist, und ein Einspritzkanal, der sich zum oberen Ende des Ventilkörpers öffnet, wird mit der vertikalen Bewegung des Ventilelements geöffnet und geschlossen. Entsprechend regelt das Ventilelement den Hubbetrag des Ventils zur Zeit des geöffneten Ventils genau, um einen korrekten Betrag der Kraftstoffeinspritzung sicherzustellen.

Im Stand der Technik ist das in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 61-104156 offenbarte Fluideinspritzventil auf der Vorderseite seines Einspritzkanals mit einer Anzahl von schlitzartigen Öffnungen versehen, so daß, wenn der Kraftstoff vom Einspritzkanal durch die Öffnungen hindurchtritt, über einen breiten Winkelbereich zerstäubt wird.

Weiterhin offenbart die japanische Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 2-75757 ein Fluideinspritzventil, das mit einer Vielzahl Silikonplatten vor dem Einlaßkanal versehen ist. Diese Silikonplatten können verwendet werden, um ein genaues Kraftstoffdurchtrittslochmuster zu bilden, wodurch ein Kraftstoffstrom geregelt wird.

Weiterhin offenbart die US-4647013 ein Fluideinspritzventil, das an der Vorderseite seines Einlaßkanals mit einer flachen Silikonplatte versehen ist, die eine Öffnung zur Regelung eines Kraftstoffstroms hat.

Eine Vielfalt von Einspritzkanal formen wurde im Stand der Technik vorgeschlagen, um die Kraftstoffzerstäubung zu fördern, wie in der oben erwähnten japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Sho 61-104156 offenbart ist. Es war jedoch mit diesen Einlaßkanal formen des Stands der Technik schwierig, einen ausreichenden Grad der Zerstäubung zu erreichen.

Angesichts dieser Schwierigkeiten im Stand der Technik hat der Erfinder die Erfindung als ein Ergebnis der Durchführung von Experimenten über die Form der Zerstäubung eines vom einem Durchgangsloch eingespritzten Kraftstoffes vollendet, das durch Überlagern von Schlitzen eines Paares von überlappenden Platten gebildet wird, wie im Detail später unter Bezugnahme auf ein Vergleichsbeispiel beschrieben wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fluideinspritzdüse zu schaffen, die das Zerstäuben eines Fluids ermöglicht.

Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Fluideinspritzdüse, die das Regeln des Fluideinspritzwinkels auf einen gewünschten Wert ermöglicht.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Fluideinspritzdüse, die die Funktion der Einstellung des Betrages der Einspritzung eines Fluides hat, und die es ermöglicht, einfach in einem Auslaßabschnitt eines Einspritzkanals eines Kraftstoffeinspritzventils montiert zu werden.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Kraftstoffeinspritzventils, das eine Fluideinspritzdüse verwendet, die es ermöglicht, daß eine Vielzahl von sie bildenden Teilen einfach positioniert und hergestellt werden können.

Um die oben beschriebenen Aufgaben zu erreichen ist gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Fluideinspritzdüse vorgesehen, die an dem Auslaßabschnitt eines Einspritzkanals des Körpers eines Einspritzventiles befestigt ist und eine erste Platte mit einem ersten Schlitz und eine zweite Platte umfaßt, die einen zweiten Schlitz hat, der so angeordnet ist, daß sich die erste und zweite Platte überlappen, wobei sich der erste und zweite Schlitz überschneiden, um ein Durchgangsloch in Richtung der Dicke der Platten zu bilden, wobei, wenn angenommen wird, daß die Fläche der Überschneidung zwischen der Oberfläche der stromabwärtigen Seite des ersten Schlitzes gleich S1 ist und die Fläche der Oberfläche der Öffnung auf der stromabwärtigen Seite gleich S2 ist, der Kraftstoffeinspritzwinkel mit dem Wert des Öffnungsflächenverhältnisses von S1/S21 geregelt wird.

Entsprechend einem anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird, wenn ein Fluid in einer Vielzahl von Zylindern für jedes Fluideinspritzventil eingespritzt wird, daß Öffnungsflächenverhältnis von S1/S2 Θ 1 verwirklicht.

Ein Vorteil der Erfindung liegt darin, daß, weil die stromaufwärtige Seite des ersten Schlitzes und die stromabwärtige Seite des zweiten Schlitzes teilweise miteinander in Verbindung stehen und die stromaufwärtige Seite des Schlitzes in der Form einer Rille mit Ausnahme des Verbindungsabschnittes ist, ein Fluidstrom auftritt, der sich in Richtung auf den Verbindungsabschnitt entlang der stromaufwärtigen Seite des Schlitzes weiterentwickelt und dieser Fluidstrom seine Richtung ändert, wenn das Fluid in den Schlitz auf der stromabwärtigen Seite strömt, was zur Folge hat, daß das Fluid in der Form eines Trichters eingespritzt wird, um einen gewünschten Einspritzwinkel zu schaffen und die Zerstäubung des Fluids zu beschleunigen.

Ein anderer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß im Verlauf seines Durchtritts durch den ersten und zweiten Schlitz ein Teil des Kraftstoffes, der durch den ersten Schlitz durchgetreten ist, sich über die kurzen geneigten Flächen auf beiden Seiten des zweiten Schlitzes erstreckt und der Strom des Fluides, das entlang den kurzen geneigten Flächen strömt, in einer Richtung reguliert wird, die dem Winkel der Neigung der kurzen geneigten Flächen des zweites Schlitzes entspricht, so daß der Strom des durch den ersten Schlitz durchgetrennten Fluides in einer Richtung geführt wird, in der der Einspritzwinkel geschmälert wird und die Weite des Einspritzwinkels des vom dem zweiten Schlitz eingespritzen Fluides reguliert wird.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß aufgrund des Vorsehens von zwei Platten mit einander überschneidenden Schlitzen und einem Vorgabewert des Schlitzöffnungsflächenverhältnisses S1/S2 der Strom des durch beide Schlitze durchtretenden Fluids mit einem gewünschten Einspritzwinkel geregelt werden kann.

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Abschnittes um einen Einspritzkanal eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 2 ist eine Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten Kraftstoffeinspritzventils;

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine erste und zweite Öffnungsplatte einer Kraftstoffeinspritzdüse gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 ist eine schematische Ansicht, die das Verhältnis der Öffnungsfläche zwischen der Fläche S1 der Überschneidung der Öffnungsfläche auf der stromabwärtigen Seite einer ersten Öffnung mit der Öffnungsfläche auf der stromaufwärtigen Seite einer zweiten Öffnung und der Fläche S2 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt, die der Öffnungsfläche auf der stromabwärtigen Seite der zweiten Öffnung entspricht;

Fig. 6 ist eine schematische Ansicht, die die Form eines von der Fluideinspritzdüse eingespritzen Fluides beim ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt;

Fig. 7 ist eine schematische, perspektivische Ansicht, die einen Strom eines Fluides zeigt, der durch eine der Öffnungsplatten gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung tritt;

Fig. 8 ist eine Versuchsdatengraphik, die eine Beziehung zwischen dem Öffnungsflächenverhältnis S1/S2 und einem Einspritzwinkel zeigt;

Fig. 9 ist eine Draufsicht auf eine Öffnungsplatte gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 10 ist eine Schnittansicht entlang der Linie X-X der Fig. 9.

Die Fig. 11A bis 11C sind schematische Blockdiagramme, die Beispiele der Formen von Einlaßkrümmern zeigen, in denen das Kraftstoffeinspritzventil der Erfindung montiert wird;

Fig. 12 ist eine Draufsicht auf eine Öffnungsplatte eines Kraftstoffeinspritzventils als Vergleichsbeispiel;

Fig. 13 ist eine Schnittansicht entlang der Linie XIII-XIII der Fig. 12;

Fig. 14 ist ein schematisches Diagramm, das eine Fluideinspritzform gemäß dem in Fig. 12 gezeigten Vergleichsbeispiel zeigt; und

Fig. 15 ist eine schematische, perspektivische Ansicht der Form eines Kraftstoffstromes, der durch die Öffnung des in Fig. 12 gezeigten Vergleichsbeispiels tritt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Erstes Ausführungsbeispiel

Ein erstes Ausführungsbeispiel, in dem die Erfindung bei einem Kraftstoffeinspritzventil einer Kraftstoffversorgungsvorrichtung eines Ottomotors angewendet wird, ist in den Fig. 1 bis 8 gezeigt.

Wie in Fig. 2 gezeigt ist, sind ein fester Eisenkern 21, ein Kunststoffspulenhalter 91, eine elektromagnetische Spule 32, ein Spulenformteil 31 und metallische Platten 93 und 94 als magnetische Kreisläufe einstückig mit einem Kunststoffgehäuse 11 eines Kraftstoffeinspritzventils 10 ausgebildet, das als Kraftstoffeinspritzdüse dient.

Der feste Eisenkern 21 ist aus einem ferromagnetischen Material hergestellt und in dem Gehäuse 11 so vorgesehen, daß er von dem oberen Abschnitt des Spulenformteils 31 vorsteht. Ein Führungsrohr 29 ist an der Innenwand des festen Eisenkerns 21 befestigt.

Die elektromagnetische Spule 32 wird um den äußeren Umfang des Kunststoffspulenhalters 91 gewickelt und dann wird das Spulenformteil 31 auf dem äußeren Umfang des Spulenhalters 91 und der elektromagnetischen Spule 32 aus Kunststoff geformt, so daß die elektromagnetische Spule 32 durch das Spulenformteil 31 umgeben ist. Das Spulenformteil 31 weist einen zylindrischen Abschnitt 31a zum Schutz der elektromagnetischen Spule 32 und einen Vorsprung 31b auf, der von dem zylindrischen Abschnitt 31a nach oben vorsteht, um ein Leitungskabel zu schützen, das elektrisch von der elektromagnetischen Spule 32 gezogen ist und um einen (später beschriebenen) Anschluß 34 zu halten. Der Spulenhalter 91 und die elektromagnetische Spule 32 sind an dem äußeren Umfang des festen Eisenkerns 21 in einem Zustand befestigt, in dem sie einstückig durch das Spulenformteil 31 hergestellt sind.

Die oberen Enden der zwei metallischen Platten 93 und 94 kommen mit dem äußeren Umfang des festen Eisenkerns 21 in Kontakt und die unteren Enden kommen mit dem äußeren Umfang eines magnetischen Rohrs 23 in Kontakt. Die Platten 93 und 94 dienen als Elemente, um magnetische Kreisläufe zu bilden, durch die magnetische Ströme zum Zeitpunkt der Anregung der elektromagnetischen Spule 32 fließen. Diese beiden Elemente bedecken den äußeren Umfang des zylindrischen Teils 31a an dessen beiden Seiten. Die elektromagnetische Spule 32 ist durch die beiden metallischen Platten 93 und 94 geschützt.

Ein Steckerabschnitt 11a ist am oberen Teil des Gehäuses 11 vorgesehen, so daß er von der äußeren Wand des Gehäuses 11 vorsteht. Der Anschluß 34, der elektrisch mit der elektromagnetischen Spule 32 verbunden ist, ist in dem Steckerabschnitt 11a und der Spulenform 31 eingebettet. Zusätzlich ist der Anschluß 34 mit einer (nicht gezeigten) elektrischen Regelvorrichtung über einen Kabelbaum verbunden.

Ein Ende einer Kompressionsspiralfeder 28 liegt an der oberen Endfläche einer Nadel 25 an, die mit einem beweglichen Eisenkern 22 verschweißt ist und das andere Ende der Kompressionsfeder 28 liegt an dem Boden des Führungsrohrs 29 an. Die Kompressionsspiralfeder 28 spannt den beweglichen Eisenkern 22 und die Nadel 25 nach unten (siehe Fig. 2) vor, so daß der Blattabschnitt 42 der Nadel 25 auf dem Ventilsitz 26b eines Nadelkörpers 26 aufsitzt. Wenn ein Erregerstrom vom Anschluß 34 zur elektromagnetischen Spule 32 durch das Leitungskabel mittels der (nicht gezeigten) elektrischen Regelvorrichtung fließt, werden die Nadel 25 und der bewegliche Eisenkern 22 gegen die Kraft der Kompressionsfeder 28 in Richtung auf den festen Eisenkern 21 angezogen.

Ein nicht magnetisches Rohr 24 ist mit dem unteren Teil des festen Eisenkerns 21 verbunden und in der Form eines abgestuften Rohrs ausgebildet, das einen Durchmesserabschnitt 24a mit großem Durchmesser und mit kleinem Durchmesser 24b hat. Der Abschnitt 24a mit großem Durchmesser ist mit dem unteren Teil des festen Eisenkerns 21 so verbunden, daß ein Teil des Abschnitts 24a von dem unteren Ende des Kerns 21 vorsteht. An das untere Ende des Abschnitts 24b mit kleinem Durchmesser des nicht magnetischen Rohrs 24 ist ferner ein Abschnitt 23b mit kleinem Durchmesser eines magnetischen Rohrs 23 verbunden, das aus einem magnetischen Material hergestellt ist und in der Form eines gestuften Rohrs ausgebildet ist. Weiterhin ist der Innendurchmesser des Abschnitts 24b mit kleinem Durchmesser des nicht magnetischen Rohrs 24 geringfügig kleiner als der des Abschnitts 23b mit kleinem Durchmesser des magnetischen Rohrs 23 gewählt und bildet den Führungsabschnitt des beweglichen Eisenkerns 22.

In den Innenräumen des nicht magnetischen Rohrs 24 und des magnetischen Rohrs 23 ist der bewegliche Eisenkern 22 vorgesehen, der zylindrisch aus magnetischem Material gebildet ist. Der äußere Durchmesser des beweglichen Eisenkerns 22 ist geringfügig kleiner als der Innendurchmesser des Abschnitts 24b mit kleinem Durchmesser des nicht magnetischen Rohrs 24 gewählt und der bewegliche Eisenkern 22 ist in dem nicht magnetischen Rohr 24 gleitend gelagert. Weiterhin wird die obere Endfläche des beweglichen Eisenkerns 22 in Gegenüberlage zur unteren Endfläche des festen Eisenkerns 24 unter Zwischenlage eines vorbestimmten Spaltes gehalten.

Am oberen Teil der Nadel 25 ist eine flanschförmige Verbindung 43 ausgebildet, die mit dem beweglichen Eisenkern 22 laserverschweißt ist, so daß die Nadel 25 und der bewegliche Eisenkern 22 einstückig miteinander gekoppelt sind. Weiterhin ist in einer Position in der Nähe des unteren Abschnitts der Verbindung 43 ein Flansch 44 ausgebildet und auf dem äußeren Umfang der Verbindung 43 sind eine Vielzahl Rillen ausgebildet, die jeweils als Kraftstoffbahnen dienen.

An einer Position oberhalb des feststehenden Eisenkerns 21 ist ein Filter 33 vorgesehen, der Fremdstoffe wie beispielsweise Schmutz im Kraftstoff entfernt, der unter Druck von einem Kraftstofftank über eine Kraftstoffpumpe zugeführt wird und der in das Kraftstoffeinspritzventil 10 strömt.

Der in den feststehenden Eisenkern 21 durch den Filter 33 eingeströmte Kraftstoff durchtritt das Führungsrohr 29, Spalte zwischen den gerändelten Rillen, die auf der Verbindung 43 ausgebildet sind, Spalte zwischen den gerändelten Rillen, die auf der Führung 41 der Nadel 25 ausgebildet sind und erreicht dann den Ventilabschnitt, der den Sitzabschnitt 42 und den Ventilsitz 26b aufweist. Schließlich erreicht er das Einspritzloch 26c. Dann wird der Kraftstoff von dem Durchgangsloch 35b der Hülse 35 über die erste Öffnung 71 der ersten Öffnungsplatte 70 und die zweite Öffnung 75 der zweiten Öffnungsplatte 74 eingespritzt.

Als nächstes wird der Aufbau des Auslaßabschnitts 50 des Kraftstoffeinspritzventils 10 unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben. In dem Abschnitt 23a des magnetischen Rohrs mit großem Durchmesser ist durch einen hohen scheibenförmigen Abstandshalter 27 der Nadelkörper 26 eingefügt und laserverschweißt. Die Dicke des Abstandshalters 27 ist so eingestellt, daß der Luftspalt zwischen dem feststehenden Eisenkern 21 und dem beweglichen Eisenkern 22 einen vorbestimmten Wert einhält. An der Innenwand des Nadelkörpers 26 sind eine zylindrische Fläche 26a, an der der Führungsabschnitt 41 der Nadel 25 gleitet, und ein Ventilsitz 26b ausgebildet, auf dem der konische Sitzabschnitt 42 der Nadel 25 sitzt.

Die Nadel 25 ist mit einem Flansch 36 versehen, der so ausgebildet ist, daß er der unteren Endfläche des Abstandshalters 27 gegenüberliegt, der innerhalb der Innenwand des Abschnitts 23a mit großem Durchmesser des magnetischen Rohrs 23 untergebracht ist, wobei ein vorbestimmter Spalt von letzterem eingehalten wird. Dieser Flansch 36 ist auf der Seite des Sitzabschnitts 42 ausgebildet, der an dem oberen Ende der Nadel 25 ausgebildet ist, und unterhalb des Flansches 36 ist der Führungsabschnitt 41 ausgebildet, der auf der zylindrischen Fläche 26a gleitet, die auf dem Nadelkörper 26 ausgebildet ist.

Im übrigen sind die äußeren Umfänge der Nadel 25 und des Führungsabschnitts 41 durch Rollen behandelt.

Weiterhin ist auf den Boden der äußeren Umfangswand des Nadelkörpers 26 eine zylindrische Bodenhülse 35 aus Kunststoff aufgepaßt. In der Mitte dieser Hülse 35 ist ein Gehäuseloch 35a und ein daraus übergehendes Durchgangsloch 35b ausgebildet.

Auf der Vorderseite des Einlaßkanals 26c des Ventilkörpers 26 ist die erste Öffnungsplatte 70 angeordnet, deren untere Seite nahe an der zweiten Öffnungsplatte 74 liegt. Diese erste und zweite Öffnungsplatte 70 und 74 sind flüssigkeitsdicht mit der Endfläche 26d des Ventilkörpers 26 laserverschweißt und die Hülse 35 ist zu Schutzzwecken auf den Ventilkörper 26 preßgepaßt.

Die erste Öffnungsplatte 70 ist aus einem Metall hergestellt und, wie in Fig. 3 gezeigt ist, ist sie in ihrer Mitte mit der ersten Öffnung 71 in der Form eines schlitzförmigen Loches versehen. Die erste Öffnung 71 entspricht dem ersten Schlitz der Erfindung. Die erste Öffnungsplatte 70 kann aus einem beliebigen Metall hergestellt werden, wenn es nur korrosionsbeständige Eigenschaften bezüglich des Kraftstoffes hat. Nicht rostender Stahl, beispielsweise SUS304 gemäß japanischem Industriestandard, ist unter den Gesichtspunkten der Verformbarkeit und der Gewichtsreduzierung geeignet. Die erste Öffnung 71 hat schlanke gerade Form und spitzt sich nach unten in Fig. 1 (d. h. die stromabwärtige Seite des Kraftstoffstroms) zu, um ein Durchgangsloch zu bilden. Die erste Öffnung 71 ist durch zwei Paare von gegenüberliegenden Wandflächen definiert und der Abschnitt, an dem die stromaufwärtige Seitenfläche der ersten Öffnungsplatte 70 und die Wandflächen einander schneiden ist in der Form eines Rechtecks, das größer ist als an dem Abschnitt, an dem die stromabwärtigen Seitenflächen der ersten Öffnungsplatte und die Wandflächen einander schneiden.

Die zweite Öffnungsplatte 74 besteht ebenfalls aus SUS304 und ist in derselben Form wie die erste Öffnungsplatte 70. Sie ist mit der zweiten Öffnung 75 als ein schlitzförmiges Loch versehen, das sich rechtwinklig mit der ersten Öffnung 71 überschneidet. Die zweite Öffnung 75 entspricht dem zweiten Schlitz der Erfindung und spitzt sich nach unten wie die erste Öffnung 71 zu. Die Befestigung der ersten und zweiten Öffnungsplatte 70 und 74 ist so, daß sich die beiden Öffnungsplatten in der Richtung überlappen, in der sich die erste Öffnung 71 und die zweite Öffnung 75 im rechten Winkel schneiden.

Wie in Fig. 5 gezeigt ist, umfassen die vier, die ersten Öffnung 71 bildenden Wandflächen ein Paar von langgestreckten Neigungsflächen 100, 101 und ein Paar gegenüberliegender kurzer Neigungsflächen 102, 103, die sich in einer Richtung erstrecken, die sich im rechten Winkel mit der Längsrichtung der Flächen 100, 101 schneidet. Genauso umfassen die vier, die zweite Öffnung 75 bildenden Wandflächen ein Paar von langgestreckten, gegenüberliegenden Neigungsflächen 110, 111 und ein Paar von kurzen, gegenüberliegenden Neigungsflächen 112, 113, die sich in einer Richtung erstrecken, die sich im rechten Winkel mit der Längsrichtung der Flächen 110, 111 schneidet.

Unter der Annahme, daß die Fläche der Überschneidung der Öffnungsfläche auf der stromabwärtigen Seite der zweiten Öffnung 75 gleich S1 ist und die Fläche der Öffnungsfläche auf der stromabwärtigen Seite gleich S2 ist, ist es möglich, den Kraftstoffeinspritzwinkel Θ zu regeln, in dem in geeigneter Weise der Wert des Öffnungsflächenverhältnisses S1/S2 eingestellt wird. Zum Beispiel:

(1) Wenn die Öffnungsbreite w1 der ersten Öffnung 71 auf der stromaufwärtigen Seite relativ klein ist, so daß ein Strahlstrom von Kraftstoff nicht die kurzen Neigungsflächen 112, 113 der zweiten Öffnung 71 auf der stromabwärtigen Seite erreicht, ist es möglich, den Kraftstoffeinspritzwinkel Θ zu vergrößern;

(2) Wenn, unter der Bedingung des obigen Absatzes (1), die Form der zweiten Öffnung auf der stromabwärtigen Seite fest ist und die Öffnungsbreite w1 der ersten Öffnung 71 relativ größer als in dem Fall des Absatzes (1) gemacht wird, so daß ein Strahlstrom von Kraftstoff die kurzen Neigungungsflächen 112, 113 der zweiten Öffnung 75 erreichen kann, ist es möglich den Kraftstoffeinspritzwinkel Θ zu verringern; und

(3) wenn, unter der Bedingung des obigen Absatzes (2), die Form der zweiten Öffnung 75 fest ist und die Öffnungsbreite w2 der zweiten Öffnung 71 fest ist und die Öffnungsbreite w1 der ersten Öffnung 71 relativ größer als im Fall des Absatzes (2) gemacht wird, ist es möglich, den Kraftstoffeinspritzwinkel Θ zu verringern, weil die Strömungsrate des Strahlstroms ansteigt, der die kurzen Neigungsflächen 112, 113 der zweiten Öffnung 75 auf der stromabwärtigen Seite erreicht, so daß die Strömungsrate des Kraftstoffes ansteigt, dessen Richtung durch die kurzen Neigungsflächen 112, 113 reguliert wird.

Wenn in Fig. 1 die Nadel 25 vom Ventilsitz 26b des Nadelkörpers 26 angehoben wird, wird Kraftstoff vom Einlaßkanal 26c eingespritzt. Dann tritt der von dem Kraftstoffkanal 26c eingespritzte Kraftstoff durch das Durchgangsloch 76 an der Überschneidung der ersten Öffnung 71 und der zweiten Öffnung 75, um nach unten gefördert zu werden. In diesem Fall trifft der gerade durch die erste Öffnung 71 hindurchtretende Kraftstoffteilweise gegen die Oberfläche der zweiten Öffnungsplatte 74 und strömt in Richtung auf das Durchgangsloch 76. Die durch diese Oberfläche und die Wandflächen der ersten Öffnungsplatten 71 gebildete Rille wirkt als Laufbahn, wobei die Ströme der Kraftstoffteile von diesen Laufbahnen von beiden Seiten am Durchgangsloch 76 aufeinanderprallen, um die Strömungsrichtung des Kraftstoffes zu ändern, und durch die zweite Öffnung 75 hindurchzutreten und sich in Form eines Gebläses in Richtung der Längsrichtung der Öffnung 75 aufzuweiten. In diesem Fall wird der Kraftstoff, der durch das Durchgangsloch 76 hindurchtritt, an dem die erste Öffnung 71 und die zweite Öffnung 75 sich überlappen, so geregelt, daß die Aufweitungsrichtung seiner Einspritzung durch die zwei sich in Längsrichtung erstreckenden Wandflächen der vier Wandflächen geregelt wird, die die zweite Öffnung 75 bilden. Dadurch stoßen die Teile des Kraftstoffes, die durch die erste Öffnung 71 als Laufbahn 77 strömen, gegeneinander und der Kraftstoff wird entlang einer Kraftstoffeinspritzführungsbahn zerstäubt, die durch die zweite Öffnung 75 gebildet ist. Weiterhin ist es beim gegenwärtigen Ausführungsbeispiel möglich, da die rillenförmigen Laufbahnen durch die Oberflächen der ersten und zweiten Öffnung 71 und 75 gebildet sind, eine hervorragende zerstäubte Einspritzung durch den einfachen Aufbau zu erreichen, indem schlitzartige Öffnungen in zwei Lagen von Platten ausgebildet sind.

Genauer gesagt weitet sich ein Teil des durch die erste Öffnung 71 durchgetretenen Kraftstoffstroms ausreichend auf beide Seiten der kurzen Neigungsflächen 112 und 113 der zweiten Öffnung 75 entlang der Fläche auf der stromabwärtigen Seite der ersten Öffnungsplatte 70 auf und erreicht die kurzen Neigungsflächen 112, 113. Durch die Führung des Kraftstoffstroms in die geneigte Richtung der kurzen Neigungsflächen 112, 113 wird der Einspritzwinkel des durch die zugespitzte zweite Öffnung 75 strömenden Kraftstoffes in einer Richtung geregelt, in der er kleiner wird, danach wird der durch die zweite Öffnung 75 getretene Kraftstoff in der Form eines Flüssigkeitsfilms mit einem gewünschten Einspritzwinkel Θ eingespritzt und dann als zerstäubter Strahl eingespritzt.

Gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel wird der von dem Einspritzloch 26c eingespritzte Kraftstoff von dem Durchgangsloch 35b über die erste und zweite Öffnung 71 und 75 eingespritzt. Der eingespritzte Kraftstoff 5 tritt durch die zugespitzte erste Öffnung 71 und dann durch die zugespitzte zweite Öffnung 75 durch, so daß er zerstäubt wird, um einen in einer Richtung strömenden Strahl zu erzeugen, der eine bevorzugbare Einspritzcharakteristik bei einem kleinem Einspritzwinkel Θ hat. Daher wird der Kraftstoff, der in die Brennkammer der Brennkraftmaschine durch den (nicht gezeigten) Einlaßkanal zugeführt wird, zerstäubt, um entzündbar zu werden.

Als nächstes sind Versuchsdaten in Fig. 8 gezeigt.

Bedingungen der Versuche

Unter der Annahme, daß die Dicken der ersten und zweiten Öffnungsplatte gleich t1 und t2 sind, die Schlitzbreiten der ersten und zweiten Öffnung gleich w1 und w2 sind, die Schlitzlängen der erste und zweiten Öffnung gleich L1 und L2 sind und der Neigungswinkel des Schlitzes der ersten Öffnung gleich α ist, wurden die Werte für die Elemente wie folgt bestimmt:

t1: 0,15; 0.36 (mm) (fest)
t2: 0,15; 0.36 (mm) (fest)
w1: 0,3; 0,45; 0,6 (mm)
w2: 0,05; 0,1; 0,15 (mm)
L1: 2 (mm) (fest)
L2: 0,4; 0,6; 0,8; 1,0; 1,2 (mm)
Schlitzneigungsflächenwinkel α = 55°.

Unter den obigen Versuchsbedingungen wurden mehrere Versuche durch Kombinieren der obigen Faktoren durchgeführt während die Werte von t1 und t2 bei 0,15 mm oder bei 0,36 mm festgehalten wurden und die Werte w1, w2 und L1, L2 variiert wurden, um den Einspritzwinkel Θ zu untersuchen. Als Ergebnis wurde herausgefunden, daß die Beziehung des Verhältnisses S1/S2 zwischen der Öffnungsfläche auf der stromaufwärtigen Seite S1 und der Öffnungsfläche auf der stromabwärtigen Seite S2 bezüglich des Einspritzwinkels Θ konstant ist.

Versuchsergebnisse

Als Ergebnis der obigen Versuche wurde die Beziehung zwischen dem obigen Öffnungsflächenverhältnis S1/S2 und dem Zerstäubungswinkel herausgefunden, wie in der in Fig. 8 gezeigten Graphik zu erkennen ist.

Bezüglich der Wirkung der Plattendicken t1 und t2 auf den Einspritzwinkel wurde hier herausgefunden, daß die Wirkung in den Wert des Verhältnisses von S1/S2 konvergiert, so daß der Einspritzwinkel Θ durch die Dicken der Platten nicht beeinflußt wird.

Wie aus der in Fig. 8 gezeigten Graphik verstanden wird, wird, wenn der Wert der zweiten Öffnung fest ist, der Einspritzwinkel kleiner, je größer das Verhältnis von S1/S2 ist, und der Einspritzwinkel Θ größer, je kleiner das Verhältnis von S1/S2 ist.

In dem obigen Ausführungsbeispiel spitzen sich die erste und zweite Öffnung 71 und 75 nach unten zur stromabwärtigen Seite zu. Als zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung kann jedoch auch eine erste Öffnung 710 gerade, dünn und schlitzähnlich hergestellt sein, die dieselbe Öffnungsfläche über den Abschnitt hat, der sich von der stromaufwärtigen zur stromabwärtigen Seite erstreckt, wie in den Fig. 9 und 10 gezeigt ist. Wie in diesen Figuren gezeigt ist, erstreckt sich die in der ersten Öffnungsplatte 70 ausgebildete erste Öffnung 710 gerade von der Fläche auf der stromaufwärtigen Seite zu der Fläche auf der stromabwärtigen Seite, so daß sie von oben gesehen schlank ausgebildet ist. Mit der ersten und zweiten Öffnung 710 und 75, die die in den Fig. 9 und 10 gezeigten Formen haben, kann der Einspritzwinkel Θ des Kraftstoffes ebenso auf der Grundlage des Wertes des Öffnungsflächenverhältnisses von S1/S2 geregelt werden.

Die erste Öffnungsplatte 70 hat die Funktion, die Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffes zu beschleunigen, in dem der Kraftstoff durch den Einspritzkanal 26c in schlitzartiger Weise gedrosselt wird. Weiterhin hat die zweite Öffnung 75 die Funktion der Beschleunigung des Aufpralls der Teile des Kraftstoffs, der von deren beiden Seiten strömt, und der Verbesserung der Bildung eines Flüssigkeitsfilms des Kraftstoffs, der von der zweiten Öffnung 75 eingespritzt wird. Sie spielt weiterhin eine Rolle bei der Zerstäubung des Kraftstoffs.

Gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, erstreckt sich, wie in Fig. 7 gezeigt ist, der durch die erste Öffnung 71 hindurchgetretene Kraftstoff ausreichend über die kurzen Neigungsflächen 112 und 113 der zweiten Öffnung 75 und anschließend wird der flüssigkeitsfilmähnliche Kraftstoffstrom, der aus der zweiten Öffnung austritt geregelt, um einen gewünschten Einspritzwinkel Θ zu haben. Die Zerstäubung des von der zweiten Öffnung 75 eingespritzten Kraftstoffs kann verbessert werden.

Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen der Erfindung wird ein Vergleichsbeispiel unter Bezugnahme auf die Fig. 12 bis 15 beschrieben.

Im Fall des Vergleichsbeispieles ist die Schlitzbreite w1 einer ersten Öffnung des Vergleichsbeispiels enger als die des in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiels der Erfindung hergestellt, wie aus dem Vergleich der Fig. 3 und 12 verstanden wird. Der durch die erste Öffnung 171 mit schmaler Schlitzbreite strömende Kraftstoff tritt durch die zweite Öffnung 175, ohne die kurzen Neigungsflächen 112 und 113 der zweiten Öffnung 175 zu erreichen. In diesem Fall sind an beiden Enden der zweiten Öffnung 175 Freiräume 200 und 201 vorhanden. Der Kraftstoff wird mit einem ausreichend großen Einspritzwinkel Θ eingespritzt, der die Fläche bedeckt, die sich von der Mitte der zweiten Öffnung 175 nach außen erstreckt, während die Freiräume nicht ausreichend mit Kraftstoff gefüllt werden. Das beruht auf der Tatsache, daß die Regelung des Kraftstoffstroms durch diese Flächen 112 und 113 nicht gut arbeitet, weil ein Teil des Kraftstoffstroms von der ersten Öffnung 171 nicht über die kurzen Neigungsflächen 112 und 113 auf beiden Seiten der Öffnung 175 aufgesprüht wird. Daher hat der Kraftstoff von der zweiten Öffnung 175 den Fehler, daß der Einspritzwinkel Θ sich im allgemeinen aufweitet und in einem solchen Beispiel ist es nicht möglich, einen engen Einspritzwinkel Θ zu erreichen.

Im Gegensatz dazu sind die Erfinder so weit gegangen, daß sie untersucht haben, wie die Kraftstoffeinspritzung durch die Ausbildung der Freiräume 200 und 201 nahe den kurzen Neigungsflächen 112 und 113 auf beiden Seiten der zweiten Öffnung 175 beeinflußt wird.

Das heißt, daß im Fall der Erfindung die Öffnungsfläche auf der Auslaßseite S1 der ersten Öffnung 171 um einige Grade größer gemacht wird und, wie in Fig. 7 gezeigt ist, ein Teil des Kraftstoffstromes die kurzen Neigungsflächen 112 und 113 der zweiten Öffnung 175 erreichen kann, so daß die kurzen Neigungsflächen 112 und 113 als Führung für den Kraftstoffstrom wirken und dem Kraftstoffeinspritzstrahl eine Richtung gegeben wird, woraus folgt, daß der Kraftstoffeinspritzwinkel auf einen gewünschten bevorzugbaren Wert reguliert wird.

Als nächstes wird ein Fall beschrieben, in dem das oben erwähnte Kraftstoffeinspritzventil auf einen Einzelpositionseinspritzer (SPI) einer Mehrzylinderbrennkraftmaschine angewendet ist.

Wie in Fig. 11A gezeigt ist, ist es beispielsweise generell wünschenswert, wenn vier Zweigrohre 201, 202, 203 und 204 von einem einzigen Einlaßrohr abzweigen und ein Kraftstoffeinspritzventil 100 in dem Einlaßrohr 200 vor der Abzweigung montiert ist, daß das Kraftstoffeinspritzventil 10 einen relativ weiten Einspritzwinkel Θ hat.

Wenn weiterhin, wie in Fig. 11B gezeigt ist, zwei Zweigrohre 211 und 212 von einem einzigen Einlaßrohr 210 abzweigen, und jeweils zwei Zweigrohre 213 und 214 sowie zwei Zweigrohre 215 und 216 von den zwei Zweigrohren 213 und 214 abzweigen, wobei die Kraftstoffeinspritzventile 10 jeweils in den Zweigrohren 211 und 212 montiert ist, ist es für jedes der Kraftstoffeinspritzventile 10 ebenso wünschenswert einen relativ weiten Einspritzwinkel Θ zu haben. Für einen solchen Einzelpositionseinspritzer (SPI) wird das Öffnungsflächenverhältnis S1/S2 so gewählt, daß S1/S2 1 ist, so daß beispielsweise der Einspritzwinkel Θ kleiner als 70° wird.

Wenn das oben erwähnte Kraftstoffeinspritzventil auf einen Mehrfachpositionseinspritzer (MPI) einer Mehrzylinder- Brennkraftmaschine angewendet wird, wie beispielsweise in Fig. 11C gezeigt ist, sind Zweigrohre 220, 221, 222 und 223 einzeln für die Zylinder vorgesehen wobei die Kraftstoffeinspritzventile 10 einzeln für die Zylinder montiert sind und der Rückseite des Ventilkopfes des Einlaßventils gegenüberliegen. Für den Mehrfachpositions­ einspritzer in einem solchen Fall ist ein relativ enger Einspritzwinkel Θ, beispielsweise weniger als 70°, erforderlich und zu diesem Zweck wird das Öffnungsflächenverhältnis so gewählt, daß S1/S2 2 ist.

Erfindungsgemäß können Mittel zum Regeln des Öffnungsflächenverhältnisses S1/S2 den Einspritzwinkel Θ regeln, in dem wahlweise die Schlitzbreiten w1 und w2 oder Schlitzlängen L1 und L2 in dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel geregelt werden.

Bezüglich des Winkels α der Flächenneigung der zweiten Öffnung 75, der in dem oben erwähnten Ausführungsbeispiel auf 55° gesetzt ist, wird angenommen, daß ein bevorzugbares Ergebnis erhalten werden kann, selbst wenn dieser beispielsweise im Bereich zwischen 30° und 70° ist. Bezüglich der Dicken t1 und t2 der zweiten Öffnungsplatte müssen diese weiterhin nicht immer auf 0,36 mm beschränkt sein, sondern selbst wenn sie in dem normalverwendbaren Dickenbereich verwendet werden, dominiert das Öffnungsflächenverhältnis S1/S2 über irgendwelche anderen Faktoren bezüglich der des Kraftstoffeinspritzwinkels Θ, so daß es durch Setzen dieses Öffnungsflächenverhältnisses S1/S2 auf einen geeigneten Wert möglich ist, den Kraftstoffeinspritzwinkel auf einen gewünschten Bereich konvergieren zu lassen.

Im übrigen können die erste und zweite Öffnungsplatte aus Metall oder Silikon oder irgendeinem anderen geeignetem Material hergestellt sein. Bezüglich der ersten Öffnungsplatte wird es außerdem bevorzugt, daß sie so dünn wie möglich gemacht wird, mit dem Zweck, daß mit ihr in einer günstigen Bedingung umgegangen werden kann, wenn sie durch Schweißen befestigt wird.

Es ist eine Fluideinspritzdüse offenbart, die in einem Kraftstoffeinspritzventil einer Brennkraftmaschine verwendet wird und die es ermöglicht, deren Fluideinspritzwinkel auf einen gewünschten Wert zu regeln, wenn das Fluid zur Einspritzung zerstäubt wird. Die Fluideinspritzdüse ist an dem Auslaßabschnitt des Einlaßkanal des Kraftstoffeinspritzventils befestigt und weist eine erste Öffnungsplatte 70 mit einer ersten Öffnung 71 und eine zweite Öffnungsplatte 74 mit einer zweiten Öffnung 75 auf. Weiterhin liegen die erste und zweite Öffnungsplatte übereinander, so daß sich die erste und zweite Öffnung überschneiden, um ein Durchgangsloch in Dickenrichtung der Platten zu bilden. Mit einer solchen Anordnung wird der Kraftstoffeinspritzwinkel der Düse auf der Grundlage des Verhältnisses der Fläche S1 der Überschneidung der Öffnungsfläche auf der stromabwärtigen Seite der ersten Öffnung 71 mit der Öffnungsfläche auf der stromaufwärtigen Seite der zweiten Öffnung 75 bezüglich der Fläche S2 der Öffnungsfläche auf der stromaufwärtigen Seite der zweiten Öffnung 75 geregelt.

Claims (16)

1. Fluideinspritzdüse, die an einem Auslaßabschnitt eines Einspritzkanals eines Körpers eines Kraftstoffeinspritzventils zu befestigen ist, mit:
einer ersten Platte (70) mit einem ersten Schlitz (71, 710); und
einer zweiten Platte (74) mit einem zweiten Schlitz (75),
wobei die ersten Platte (70) und die zweite Platte (74) übereinander gelegt sind, so daß sich der erste Schlitz (71, 710) und der zweite Schlitz (75) einander überschneiden, um ein Durchgangsloch in Dickenrichtung der Platten zu bilden und wobei, wenn definiert ist, daß die Fläche der Überschneidung einer Öffnungsfläche auf der stromabwärtigen Seite des ersten Schlitzes (71, 710) und eine Öffnungsfläche auf der stromaufwärtigen Seite des zweiten Schlitzes (75) gleich S1 ist und die Fläche einer Öffnungsfläche auf der stromabwärtigen Seite des zweiten Schlitzes gleich S2 ist, ein Einspritzwinkel der Fluideinspritzdüse durch den Wert des Verhältnisses von S1/S2 geregelt ist.

2. Fluideinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formel S1/S2 1 erfüllt ist, wenn ein Fluid von der Düse in eine Vielzahl von Zylindern einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

3. Fluideinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Formel S1/S2 2 erfüllt ist, wenn ein Fluid von der Einspritzdüse in einen einzelnen Zylinder einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

4. Fluideinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der zweite Schlitz (75) vom Einlaßkanal in Richtung zum Auslaßkanal zuspitzt.

5. Fluideinspritzdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schlitz (75) durch ein Paar gegenüberliegender, langer Neigungsflächen (110, 111) und ein Paar gegenüberliegender, kurzer Neigungsflächen (112, 113) gebildet ist.

6. Fluideinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste Schlitz (71) vom Einlaßkanal in Richtung auf den Auslaßkanal zuspitzt.

7. Fluideinspritzdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schlitz (71) durch ein Paar gegenüberliegender, langer Neigungsflächen (100, 101) und ein Paar gegenüberliegender, kurzer Neigungsflächen (102, 103) gebildet ist.

8. Fluideinspritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schlitz (710) von einem Einlaßkanal zu einem Auslaßkanal gerade ausgebildet ist.

9. Fluideinspritzdüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schlitz (710) durch ein Paar langer Wandflächen und ein Paar kurzer Wandflächen gebildet ist, die senkrecht zu einer Einlaßseitenfläche und einer Auslaßseitenfläche der ersten Platte (70) sind.

10. Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Fluid mit
einem Nadelkörper (26) mit einem Einlaßkanal an einem Ende;
einer Nadel (25), die wahlweise den Einlaßkanal öffnet und schließt;
einer ersten Platte (70) die an einem Punkt auf einer stromabwärtigen Seite des Einlaßkanales angeordnet ist und einen ersten Schlitz (71, 710) hat, der einen Durchtritt von Fluid ermöglicht; und
einer zweiten Platte (74) die über eine stromabwärtige Seite der ersten Platte (70) gelegt ist und einen zweiten Schlitz (75) hat, der mit dem ersten Schlitz (71, 710) in Verbindung ist, wobei sich der erste Schlitz (71, 710) und der zweite Schlitz (75) überschneiden, um ein Durchgangsloch in einer Dickenrichtung der übereinandergelegten Platten zu bilden,
wobei, wenn definiert ist, daß die Fläche der Überschneidung einer Öffnungsfläche auf der stromabwärtigen Seite des ersten Schlitzes (71, 710) und eine Öffnungsfläche auf der stromaufwärtigen Seite des zweiten Schlitzes (75) gleich S1 ist und die Fläche einer Öffnungsfläche auf der stromabwärtigen Seite des zweiten Schlitzes gleich S2 ist, ein Einspritzwinkel der Fluideinspritzdüse durch den Wert des Verhältnisses von S1/S2 geregelt ist.

11. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß S1 größer oder gleich S2 ist, wenn ein Fluid von dem Einspritzventil in eine Vielzahl Zylinder einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

12. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß S1 größer oder gleich zweimal S2 ist, wenn ein Fluid von dem Einspritzventil in einen einzigen Zylinder einer Brennkraftmaschine eingespritzt wird.

13. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich der erste und zweite Schlitz (71, 710, 75) jeweils vom Einlaßkanal zum Auslaßkanal zuspitzen.

14. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Schlitz (71, 75) durch ein Paar gegenüberliegender, langer Neigungsflächen (100, 101, 110, 111) und ein Paar gegenüberliegender, kurzer Neigungsflächen (102, 103, 112, 113) jeweils gebildet sind.

15. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schlitz (710) von einem Einlaßkanal zu einem Auslaßkanal gerade ausgebildet ist und der zweite Schlitz (75) sich von einem Einlaßkanal zu einem Auslaßkanal zuspitzt.

16. Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Schlitz (710) durch ein Paar langer Wandflächen und ein Paar kurzer Wandflächen gebildet ist, die senkrecht zu einer Einlaßseitenfläche und einer Auslaßseitenfläche der ersten Platte (70) sind.