DE19757299B4

DE19757299B4 - Kraftstoffeinspritzventil

Info

Publication number: DE19757299B4
Application number: DE19757299A
Authority: DE
Inventors: Kiyonari Kariya-shi Honda; Yutaka Kariya-shi Niwa
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1996-12-20
Filing date: 1997-12-22
Publication date: 2009-08-27
Anticipated expiration: 2017-12-23
Also published as: JPH10184496A; US6047905A; DE19757299A1; JP3075201B2

Abstract

Kraftstoffeinspritzventil mit einer einzigen Einspritzdüse (17; 40) mit einem Einlaß und einem Auslaß, durch den Kraftstoff eingespritzt wird;
einem hohlen Ventilkörper (11; 33), der sich entlang einer Achse erstreckt und an einem distalen Ende eine halbkugelförmige Kraftstoffeinspritzkammer (16; 39) bildet, die mit dem Hohlraum des Ventilkörpers (11; 33) in Verbindung steht;
einem Nadelventil (12; 31), das in dem Hohlraum des Ventilkörpers (11; 33) beweglich angeordnet ist, wobei durch die Bewegung des Nadelventils (12; 31) die Kraftstoffeinspritzkammer (16; 39) geöffnet oder geschlossen wird; und
einer Wirbelkammer (14; 37), in der eine Wirbelströmung von Kraftstoff erzeugt wird, die bei geöffneter Kraftstoffeinspritzkammer (16; 39) der Kraftstoffeinspritzkammer (16; 39) zugeführt wird, wobei
der Einlaß der Einspritzdüse (17; 40) auf der inneren Bodenfläche der Kraftstoffeinspritzkammer (16; 39) ausgebildet ist und die Achse des Ventilkörpers (11; 33) und die Achse, entlang der sich die Einspritzdüse (17; 40) erstreckt, zueinander geneigt sind, und...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen von Kraftstoff durch Wandeln des Kraftstofflusses in einem Ventilkörper bzw. -gehäuse zu einer Wirbelströmung bzw. einem Wirbelfluß.
In den letzten Jahren sind Motoren eines (direkt) in einen Zylinder einspritzenden Typs bei einer praktischen Anwendung verwendet worden, welcher Kraftstoff direkt in einen Motorzylinder einspritzt, um Kraftstoffkosten bzw. einen Kraftstoffverbrauch zu verringern, eine niedrige Emission zu erzielen und eine höhere Leistungsabgabe vorzusehen. Bei dem Kraftstoffeinspritzventil, das bei dem Motor eines in den Zylinder einspritzenden Typs verwendet wird, wird von einer Hochdruckkraftstoffpumpe zugeführter Kraftstoff spiralenförmig einer Kraftstoffeinspritzkammer einer halbkugelförmigen Form zugeführt und wird durch Erhöhen der kinetischen Energie des Kraftstoffs eingespritzt, um ein Zerstäuben von eingespritztem Kraftstoff zu unterstützen.
Um ein Zerstäubungsvermögen des Kraftstoffs bei diesem Typ eines Kraftstoffeinspritzventils weiter zu verbessern, ist in der JP 8-296531 A eine besondere Aufmerksamkeit darauf gerichtet worden, daß eine Wirbelenergie des Kraftstoffs in einer Kraftstoffeinspritzkammer ein Maximum an dem Mittelpunkt der Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer erreicht, und es ist vorgeschlagen worden, eine Einspritzdüse an dem Mittelpunkt der Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer auszubilden und die Wirbelenergie des Kraftstoffs wirkungsvoll zum Zerstäuben zu verwenden.
Bei dem Kraftstoffeinspritzventil der zuvor genannten Patentanmeldung ist eine Richtung der Einspritzdüse, die an dem Mittelpunkt der Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer ausgebildet ist, bezüglich einer Achse der Kraftstoffeinspritzkammer geneigt, um wirkungsvoll die Wirbelenergie von Kraftstoff in der Kraftstoffeinspritzkammer zu verwenden und einen Freiheitsgrad hinsichtlich der Richtung des zerstäubten Kraftstoffs zu erhöhen. Aus diesem Grund wird, wenn die Wirbelströmung von Kraftstoff in der Kraftstoffeinspritzkammer einen Einlaß der Einspritzdüse erreicht, eine Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des Kraftstoffs in einer axialen Richtung der Einspritzdüse abgelenkt. Die Ablenkung einer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung von Kraftstoff wird während des Verlaufs einer Strömung in der Einspritzdüse durch die Viskosität des Kraftstoffs selbst in einem bestimmten Maß korrigiert, sie kann aber nicht vollständig korrigiert werden. Deshalb wird der Kraftstoff durch einen Auslaß der Einspritzdüse eingespritzt, während immer noch eine Ablenkung einer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung von Kraftstoff verbleibt. Dies verursacht eine Ungleichmäßigkeit des zerstäubten Kraftstoffs und verringert eine Verbrennbarkeit.
Das heißt, zerstäubter Kraftstoff wird nicht in einer konischen Form, sondern in einer Form eines schräg geschnittenen Konus, ausgebildet. Wenn zerstäubter Kraftstoff in einer derartigen Form ausgebildet wird, erreicht auf einem Abschnitt, an dem eine Strömungsgeschwindigkeit von zerstäubtem Kraftstoff niedrig ist, der zerstäubte Kraftstoff nicht die Nähe einer Zündkerze nach einem Einspritzen und vor einem Zünden der Zündkerze und es ist nicht möglich, ein Luft/Kraftstoffgemisch mit einer Konzentration, die verglichen mit der umgebenden Atmosphäre hoch genug ist, zu dem Zündzeitpunkt in der Nähe der Zündkerze in der Brennkammer anzusammeln und dies behindert eine Verringerung von Kraftstoffkosten.
Die JP 7-119584 A offenbart ein Kraftstoffeinspritzven til mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Wirbelstroms; einem zylinderförmigen Ventilköper, der an einem distalen Ende eine halbkugelförmige Kraftstoffeinspritzkammer bildet; und einem in dem Ventilkörper beweglich angeordneten Nadelventil. Die Kraftstoffeinspritzkammer weist eine Einspritzdüse auf, deren Achse zu derjenigen des des Ventilkörpers geneigt ist und deren Position in Richtung seiner Neigung bezüglich des Mittelpunkts der Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer abweicht.
Aus der JP 2-67069 U ist ein Kraftstoffeinspritzventil bekannt, bei welchem die Kraftstoffeinspritzkammer eine Mehrzahl von zu der Achse des Ventilkörpers geneigten Einspritzdüsen aufweist, deren Position aufeinander abgestimmt ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Kraftstoffeinspritzventil zu schaffen, welches ein gleichmäßiges Zerstäuben von Kraftstoff ermöglicht.
Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.
Demgemäß wird durch die Erfindung ein Kraftstoffeinspritzventil bereitgestellt mit einer einzigen Einspritzdüse mit einem Einlaß und einem Auslaß, durch den Kraftstoff eingespritzt wird; einem hohlen Ventilkörper, der sich entlang einer Achse erstreckt und an einem distalen Ende eine halbkugelförmige Kraftstoffeinspritzkammer bildet, die mit dem Hohlraum des Ventilkörpers in Verbindung steht; einem Nadelventil, das in dem Hohlraum des Ventilkörpers beweglich angeordnet ist, wobei durch die Bewegung des Nadelventils die Kraftstoffeinspritzkammer geöffnet oder geschlossen wird; und einer Wirbelkammer, in der eine Wirbelströmung von Kraftstoff erzeugt wird, die bei geöffneter Kraftstoffeinspritzkammer der Kraftstoffeinspritzkammer zugeführt wird, wobei der Einlaß der Einspritzdüse auf der inneren Bodenfläche der Kraftstoffeinspritzkammer ausgebildet ist und die Achse des Ventilkörpers und die Achse, entlang der sich die Einspritzdüse erstreckt, zueinander geneigt sind, und wobei die Position des Einlasses der Einspritzdüse von dem Mittelpunkt der inneren Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer in einer Richtung abweicht, die um einen Drehwinkel in Wirbelrichung der Wirbelströmung von Kraftstoff von 90° um den Mittelpunkt der inneren Bodenoberfläche herum ausgehend von der Richtung einer Projektion der Achse, entlang der sich die Einspritzdüse erstreckt, auf eine Ebene senkrecht zu der Achse des Ventilkörpers gedreht ist.
Der Übergang von der Kraftstoffeinspritzkammer zu der Einspritzdüse ist durch eine Verbindungswandoberfläche gebildet ist, deren in einer Umfangsrichtung der Einspritzdüse unterschiedliche Neigung derart bestimmt ist, daß eine Abweichung in der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des Kraftstoffs in einer axialen Richtung der Einspritzdüse verringert ist.
Die innere Umfangsoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer ist als eine kontinuierlich glatt gekrümmte Oberfläche mit dem Einlaß der Einspritzdüse verbunden.
In dem Fall, in dem die innere Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer in einer halbkugelförmigen Form ausgestaltet ist und die Einspritzdüse an dem Mittelpunkt der Bodenoberfläche ausgestaltet ist, erreicht in der axialen Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des Kraftstoffs, der durch die Einspritzdüse fließt, die Strömungsgeschwindigkeit in einer Richtung, die um 90° von einer Neigungsrichtung der Einspritzdüse zu einer Wirbelrichtung von Kraftstoff hin gedreht ist, ein Minimum und erreicht eine Strömungsgeschwindigkeit in einer Richtung, die um 270° gedreht ist, ein Maximum. Die Gründe dafür werden nachstehend beschrieben.
Wie es in 3 gezeigt ist, ist, wenn es in einem XYZ-Koordinatensystem auf der Grundlage einer Achse der Kraftstoffeinspritzkammer angenommen wird, daß eine X-Richtungskomponente der Wirbelströmung von Kraftstoff u ist, eine Y-Richtungskomponente v ist, eine Z-Richtungskomponente w ist und ein Drehwinkel in Wirbelrichtung von Kraftstoff θ ist (Neigungsrichtung der Einspritzdüse: θ = 0°), die Strömungsgeschwindigkeit der Wirbelströmung des Kraftstoffs in dem XYZ-Koordinatensystem durch die Gleichung (1) ausgedrückt, wie sie nachstehend gegeben ist:
Wenn es in einem X'Y'Z'-Koordinatensystem auf der Grundlage einer Achse der Einspritzdüse angenommen wird, daß eine X'-Richtungskomponente der Wirbelströmung von Kraftstoff u' ist, eine Y'-Richtungskomponente v' ist, eine Z'-Richtungskomponente (Axialrichtung) w' ist und ein Neigungswinkel der Einspritzdüse α ist, ist die Strömungsgeschwindigkeit der Wirbelströmung von Kraftstoff in dem X'Y'Z'-Koordinatensystem durch die folgende Gleichung (2) gegeben:
Aus den vorhergehenden Gleichungen (1) und (2) wird die Srömungsgeschwindigkeitskomponente w' in z'-Richtung (axiale Richtung) wie folgt erzielt: w' = –r·sinα·sinθ + w·cosα (3)
Wie es aus der Gleichung (3) ersichtlich ist, erreicht die axiale Strömungsgeschwindigkeit w' ein Minimum, wenn θ = 90° beträgt, und erreicht ein Maximum, wenn θ = 270° beträgt.
Um eine Ablenkung der axialen Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zu verringern, sollte die Position der Einspritzdüse in einer Richtung von θ = 90° bezüglich dem Mittelpunkt der Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzdüse abweichen. Dadurch ist es möglich, die Neigung der geneigten Oberfläche von der Kraftstoffeinspritzkammer zu der Einspritzdüse steiler zu machen, da sie sich θ = 90° annähert, und eine axiale Strömungsgeschwindigkeitskomponente des Kraftstoffs, der in die Einspritzdüse fließt, auch dann zu erhöhen, wenn eine innere Umfangsoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer nicht in einer besonderen Form ausgestaltet ist. Es ist ebenso möglich, die Neigung der geneigten Oberfläche von der Kraftstoffeinspritzkammer zu der Einspritzdüse flacher zu machen, da sie sich an der gegenüberliegenden Seite zum Beispiel θ = 270° annähert, und eine axiale Strömungsgeschwindigkeitskomponente des Kraftstoffs, der in die Einspritzdüse fließt, zu verlangsamen. Als Ergebnis kann eine Ablenkung der axialen Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zuverlässig verringert werden.
Weiterhin ist es bevorzugt, daß ein gesamter Umfang des Einlasses der Einspritzdüse in einer R-Form (krumm gewölbten Oberfläche) ausgestaltet ist. Dann wird ein Abreißen des Flusses des Kraftstoffs, der von der Kraftstoffeinspritzkammer in den Einlaß der Einspritzdüse fließt, verhindert, und fließt der Kraftstoff glatt in die Einspritz düse.
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
1A eine längsgeschnittene Ansicht einer Zerstäubungseinheit eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
1B eine Unteransicht der gleichen;
2 eine eine positionelle Beziehung zwischen einer Kraftstoffeinspritzkammer und einer Einspritzdüse schematisch darstellende perspektivische Ansicht;
3 eine Darstellung zum Erklären einer Verteilung einer Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff in einer axialen Richtung, wenn Kraftstoff die Einspritzdüse von der Einspritzkammer erreicht;
4A eine längsgeschnittene Ansicht der Kraftstoffeinspritzkammer und der Einspritzdüse gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4B eine Schnittansicht entlang der Linie A-A in 4A;
5A eine längsgeschnittene Ansicht einer Zerstäubungseinheit eines Kraftstoffeinspritzventils gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
5B eine Unteransicht der gleichen;
6 eine dreidimensionale schematische Darstellung einer Form des Kraftstoffeinspritzventils der vorliegenden Erfindung in der Nähe der Einspritzdüse;
7 eine Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils in 6;
8 eine dreidimensionale schematische Darstellung der Anordnung in 6 schräg von oben gesehen und ebenso eines Aspekts der Einspritzung;
9 eine Anordnung eines Kraftstoffeinspritzventils im Stand der Technik;
10 eine dreidimensionale schematische Darstellung eines Abschnitts in der Nähe der Einspritzdüse des in 9 gezeigten Ventils;
11 eine Funktionsweise des in den 9 und 10 gezeigten Kraftstoffeinspritzventils; und
12 eine dreidimensionale schematische Darstellung der Anordnung in 10 schräg von oben gesehen und ebenso eines Aspekts der Einspritzung.
Nachstehend erfolgt die Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.
Im folgenden wird die Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 1A bis 3 gegeben. Wie es in 1A gezeigt ist, ist in einem hohlen Ventilkörper 11 ein Nadelventil 12 untergebracht, das von einem Magnetventil bzw. Solenoid (nicht gezeigt) geöffnet oder geschlossen wird. Ein Abschnitt 12a eines großen Durchmessers, der unter dem Nadel ventil 12 ausgebildet ist, steht gleitbar mit dem Ventilkörper 11 in Eingriff und ein Kraftstoffeinlaßkanal 13 ist schräg auf einem Außenumfang des Abschnitts 12a eines großen Durchmessers ausgebildet. Wenn der Kraftstoff, der von einer Hochdruckkraftstoffpumpe (nicht gezeigt) dem Ventilkörper 11 zugeführt wird, durch den Kraftstoffeinlaßkanal 13 geht, der schräg angeordnet ist, wird ein Kraftstofffluß zu einer Wirbelströmung gewandelt. Ein Auslaß am unteren Ende des Kraftstoffeinlaßkanals 13 steht mit einer Wirbelkammer 14 in Verbindung, welche auf einem Innenumfang des unteren Abschnitts des Ventilkörpers 11 ausgebildet ist, und der Kraftstoff, der durch den Kraftstoffeinlaßkanal 13 geht, wird in der Wirbelkammer 14 zu einer Wirbelströmung gewandelt. Der Abschnitt des Ventilkörpers 11, der niedriger als die Wirbelkammer 14 ist, ist in einer konischen Form ausgestaltet. An seinem unteren Ende ist ein Ventilsitz 15 in Form eines konischen Rings vorgesehen. Unter dem Ventilsitz 15 ist eine Kraftstoffeinspritzkammer 16 ausgebildet, welche geöffnet oder geschlossen wird, wenn das Nadelventil 12 aufwärts oder abwärts bewegt wird. Wenn das Nadelventil 12 geöffnet ist, wird die Wirbelströmung in der Wirbelkammer 14 spiralförmig der Kraftstoffeinspritzkammer 16 zugeführt.
Wie es in 2 gezeigt ist, ist eine innere Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer 16 in einer halbkugelförmigen Form ausgestaltet und ist eine Einspritzdüse 17 schräg auf der Bodenoberfläche ausgebildet. Ein Neigungswinkel dieser Einspritzdüse 17 ist zum Beispiel auf 20° bezüglich einer Achse des Ventilkörpers 11 (einer Achse der Kraftstoffeinspritzkammer 16) festgelegt. Um eine Ablenkung einer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung in einer axialen Richtung der Einspritzdüse 17 (hier im weiteren Verlauf als "axiale Strömungsgeschwindigkeitsverteilung" bezeichnet) zu verringern, weicht eine Position der Einspritzdüse 17 geringfügig von dem Mittelpunkt der Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer 16 ab. Die Rich tung einer Abweichung ist eine Richtung, die um 90° von einer Neigungsrichtung der Einspritzdüse 17 zu einer Wirbelrichtung des Kraftstoffs bezüglich dem Mittelpunkt der Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer 16 gedreht ist. Der Betrag einer Abweichung der Einspritzdüse 17 kann auf eine derartige Weise festgelegt sein, daß keine Stufe auf einer Verbindung zwischen der inneren Umfangsoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer 16 und dem Einlaß der Einspritzdüse 17 ausgebildet wird. Er kann zum Beispiel um ungefähr 60 bis 110 μm von dem Mittelpunkt der Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer 16 abweichen. Weiterhin ist ein gesamter Umfang des Einlasses der Einspritzdüse 17 in einer R-Form (in einer gebogenen Kurve) ausgebildet und ist die innere Umfangsoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer 16 als eine kontinuierlich glatt gekrümmte Oberfläche mit dem Einlaß der Einspritzdüse 17 verbunden.
Wenn die Einspritzdüse 17 an dem Mittelpunkt der Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer 16 ausgebildet ist, tritt eine Ablenkung in einer axialen Strömungsgeschwindigkeitsverteilung von Kraftstoff auf, wie es zuvor beschrieben worden ist. Wenn ein Drehwinkel in der Wirbelrichtung des Kraftstoffs als θ eingestellt ist, wie es in 3 gezeigt ist (Neigungswinkel der Einspritzdüse: θ = 0°), erreicht eine axiale Strömungsgeschwindigkeit bei θ = 90° ein Minimum und bei θ = 270° ein Maximum.
Als die Einrichtung, um die Ablenkung einer axialen Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zu verringern, weicht in dem ersten Ausführungsbeispiel die Position der Einspritzdüse 17 in einer Richtung von θ = 90° bezüglich dem Mittelpunkt der Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer 16 ab, wie es in der Unteransicht in 1B gezeigt ist. Als Ergebnis wird, je mehr sie sich θ = 90° annähert, desto steiler die geneigte Oberfläche von der Kraftstoffeinspritzkammer 16 zu der Einspritzdüse 17 geneigt, und es ist möglich, eine axiale Strömungsgeschwindigkeitskompo nente des Kraftstoffs zu erhöhen, der die Einspritzdüse 17 erreicht. Je mehr sie sich der gegenüberliegenden Seite, zum Beispiel θ = 270°, annähert, desto glatter ist die geneigte Oberfläche von der Kraftstoffeinspritzkammer 16 zu der Einspritzdüse 17 geneigt, und eine axiale Strömungsgeschwindigkeitskomponente des Kraftstoffs, der die Einspritzdüse 17 erreicht, kann verlangsamt werden. Dies ermöglicht es, eine Ablenkung der axialen Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zuverlässig zu verringern. Als Ergebnis ist es möglich, eine axiale Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des Kraftstoffs auszugleichen, der von dem Auslaß der Einspritzdüse 17 eingespritzt wird, um ein gleichmäßiges Zerstäuben von Kraftstoff vorzusehen, eine Verbrennbarkeit zu verbessern und Effekte, wie zum Beispiel niedrige Kraftstoffkosten, eine niedrige Emission und eine hohe Leistungsabgabe, zu erhöhen.
Weiterhin ist in dem ersten Ausführungsbeispiel der gesamte Umfang des Einlasses der Einspritzdüse 17 in einer R-Form ausgestaltet und ist eine innere Umfangsoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer 16 als eine kontinuierlich glatt gekrümmte Oberfläche mit dem Einlaß der Einspritzdüse 17 verbunden. Als Ergebnis kann ein Abreißen eines Flusses des Kraftstoffs, der von der Einspritzkammer 16 den Einlaß der Einspritzdüse 17 erreicht, verhindert werden, und kann der Kraftstoff glatt der Einspritzdüse 17 zugeführt werden und kann ein Zerstäubungsvermögen verbessert werden.
Im ersten Ausführungsbeispiel weicht eine Position der Einspritzdüse 17 in einer Richtung von θ = 90° bezüglich dem Mittelpunkt der Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer 16 ab, um eine Ablenkung der axialen Strömungsgeschwindigkeitsverteilung zu verringern.
Ebenso ist die Einrichtung zum Verringern einer Ablenkung der axialen Strömungsgeschwindigkeitsverteilung nicht auf die Abweichung der Position der Einspritzdüse be schränkt. Wie es in einem zweiten Ausführungsbeispiel zu sehen ist, das in 4B gezeigt ist, kann eine Neigung der geneigten Oberfläche von der Kraftstoffeinspritzkammer 21 zu der Einspritzdüse 22 abhängig von der Position der Einspritzdüse 22 in der Umfangsrichtung auf eine unterschiedliche Neigung festgelegt sein. Das heißt, wenn die geneigte Oberfläche von der Kraftstoffeinspritzkammer 21 zu der Einspritzdüse 22 steiler geneigt ist, ist es möglich, eine Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs in einer axialen Richtung auf diesem Abschnitt zu erhöhen. Im Gegensatz dazu ist es möglich, wenn die geneigte Oberfläche von der Kraftstoffeinspritzkammer 21 zu der Einspritzdüse 22 flacher geneigt ist, eine Strömungsgeschwindigkeit des Kraftstoffs in einer axialen Richtung auf diesem Abschnitt zu verlangsamen. Deshalb ist es durch zweckmäßiges Neigen der geneigten Oberfläche von der Kraftstoffeinspritzkammer 21 zu der Einspritzdüse 22 abhängig von der Ablenkung der axialen Strömungsgeschwindigkeitsverteilung möglich, eine Ablenkung einer axialen Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des Kraftstoffs, der die Einspritzdüse 22 erreicht, ohne Vorsehen anderer Komponenten zu verringern und kann ein Zerstäubungszustand des Kraftstoffs, der von dem Auslaß der Einspritzdüse 22 eingespritzt wird, ausgeglichen werden.
Bei dem Kraftstoffeinspritzventil, das in den 1A und 1B gezeigt ist, ist der Kraftstoffeinlaßkanal 13 schräg auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Nadelventils 12 vorgesehen, um eine Wirbelströmung zu erzeugen. In einem dritten Ausführungsbeispiel, das in den 5A und 5B gezeigt ist, wird eine Wirbeleinrichtung 32, die aus einem anderen Material als das des Nadelventils 31 besteht, verwendet, um die Wirbelströmung zu erzeugen. Bei diesem Kraftstoffeinspritzventil ist die Wirbeleinrichtung 32 einer zylindrischen Form an einem unteren Abschnitt des Ventilkörpers 33 mit Kraftaufwand angeordnet und daran befestigt, ist ein zylindrisches Gleitteil 34 in einem inneren Abschnitt der Wirbeleinrichtung 32 angeordnet und be festigt, und ist das Nadelventil 31 in einem inneren Abschnitt des Gleitteils 34 angeordnet, so daß das Nadelventil 31 gleitend aufwärts und abwärts bewegt werden kann.
Andererseits ist auf einem Außenumfang der Wirbeleinrichtung 32 ein Kraftstoffeinlaßkanal 35 zum Zuführen des Kraftstoffs nach unten vorgesehen. Das untere Ende dieses Kraftstoffeinlaßkanals 35 ist mit einem ringförmigen Kanal 36 verbunden, der den gesamten Außenumfang der Wirbeleinrichtung 32 umgibt, und ein Wirbelloch 38, um den Kraftstoff von dem ringförmigen Kanal 36 in eine Wirbelkammer 37 einzubringen, die auf einem unteren Innenumfang der Wirbeleinrichtung 32 ausgebildet ist, ist auf eine derartige Weise vorgesehen, daß es sich in einer Tangentialrichtung zu der Wirbelkammer 37 ausdehnt. Der durch den Kraftstoffeinlaßkanal 35 eingebrachte Kraftstoff erreicht von dem ringförmigen Kanal 36 durch das Wirbelloch 38 die Wirbelkammer 37 und eine Wirbelströmung wird um das Nadelventil 31 in der Wirbelkammer 37 erzeugt.
In dem dritten Ausführungsbeispiel sind ebenso die Kraftstoffeinspritzkammer 39 und die Einspritzdüse 40 am unteren Ende des Ventilkörpers 33 in der gleichen Struktur wie in dem ersten Ausführungsbeispiel ausgestaltet. Das heißt, eine innere Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer 39 ist in einer halbkugelförmigen Form ausgebildet und eine Einspritzdüse 40 ist schräg auf der Bodenoberfläche vorgesehen. Die Position der Einspritzdüse 40 weicht in einer Richtung von θ = 90° von dem Mittelpunkt der Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer 39 ab und der Betrag einer Abweichung ist in einem derartigen Bereich festgelegt, daß keine Stufe auf einer Verbindung zwischen der inneren Umfangsoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer 39 und dem Einlaß der Einspritzdüse 40 ausgebildet ist. Weiterhin ist der gesamte Umfang des Einlasses der Einspritzdüse 40 in einer R-Form (krumm gebogenen Oberfläche) ausgebildet und ist eine innere Umfangsoberfläche der Kraft stoffeinspritzkammer 39 als eine kontinuierlich glatt gekrümmte Oberfläche mit dem Einlaß der Einspritzdüse 40 verbunden.
In dem zuvor beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel kann genau der gleiche Effekt wie in dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden.
Hierbei wird der Effekt eines Ausgleichs der Einspritzzustände des Kraftstoffs in der vorliegenden Erfindung vergleichsweise mit einer Anordnung eines Beispiels gemäß dem Stand der Technik bewertet. 9 zeigt eine Anordnung eines Kraftstoffeinspritzventils im Stand der Technik. 10 zeigt eine dreidimensionale schematische Darstellung, die einen Abschnitt in der Nähe der Einspritzdüse zeigt, die in 9 gezeigt ist, und 11 zeigt eine Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils in den 9 und 10 und 12 zeigt eine dreidimensionale schematische Darstellung, die eine Anordnung in 10 schräg von oben gesehen zeigt und ebenso einen Aspekt der Einspritzung zeigt. 6 zeigt eine dreidimensionale schematische Darstellung eines Abschnitts in der Nähe der Einspritzdüse des Kraftstoffeinspritzventils gemäß der vorliegenden Erfindung und 7 zeigt eine Funktionsweise des Kraftstoffeinspritzventils in 6. 8 zeigt eine dreidimensionale Darstellung der Anordnung in 6 schräg von oben gesehen und zeigt ebenso einen Aspekt der Einspritzung.
Die 7 und 11 zeigen jeweils eine Kraftstoffeinspritzrichtung und eine Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff als Vektoren an einer Position, die um 90° von einer Neigungsrichtung der Einspritzdüse in einer Wirbelrichtung des Kraftstoffs gedreht ist und an einer Position, die um 270° gedreht ist. In jeder dieser Figuren sind Vektoren AB und A'B' Vektoren in einer Richtung entlang einer Achse der Wirbelströmung und stellen Vektoren AC und A'C' eine tatsächliche Einspritzrichtung und Strömungsgeschwindigkeit dar. In 11 ist ein Teil des Vektors AC vergrößert in der Figur dargestellt. Wie es aus dem Vergleich von 11 mit 7 ersichtlich ist, gibt es eine Differenz der Abmessung zwischen dem Vektor AC und dem Vektor A'C' in der Anordnung im Stand der Technik, wohingegen bei der Anordnung der vorliegenden Erfindung der Vektor AC und der Vektor A'C' in der Abmessung zueinander gleich sind, und es ist ersichtlich, daß gemäß der vorliegenden Erfindung ein gleichmäßiger oder ausgeglichener Einspritzzustand erzielt werden kann. Dieser Zustand kann ebenso deutlich aus dem Vergleich von 12 mit 8 verstanden werden. Das heißt, ein Abschnitt einer hornähnlichen Form oder eines Kegelstumpfs in dem unteren Abschnitt sowohl von 12 als auch 8 stellt eine Einspritzrichtung und Strömungsgeschwindigkeit von Kraftstoff dar. Eine Länge in einer Längsrichtung entspricht einer Strömungsgeschwindigkeit. Das heißt, in 12, die eine Funktionsweise der Anordnung im Stand der Technik zeigt, ist eine Strömungsgeschwindigkeit im Falle von 270° höher als im Falle von 90°. In der vorliegenden Erfindung ist sie gleich, wie es in 8 gezeigt ist.
Das in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen gegebene Kraftstoffeinspritzventil ist nicht auf das Kraftstoffeinspritzventil für einen Motor eines in den Zylinder einspritzenden Typs beschränkt und es kann ebenso als ein Kraftstoffeinspritzventil verwendet werden, um Kraftstoff in einen Ansaugkrümmer jedes Zylinders eines Motors einzuspritzen.
Wie es in der vorhergehenden Beschreibung offenbart worden ist, betrifft die vorliegende Erfindung ein Verbessern einer Gleichmäßigkeit eines Zerstäubens von Kraftstoff in einem Kraftstoffeinspritzventil. Eine innere Bodenoberfläche einer Kraftstoffeinspritzkammer, die durch ein Nadelventil geöffnet oder geschlossen wird, ist in einer halbkugelförmigen Form ausgestaltet und eine Einspritzdüse ist schräg auf dieser Bodenoberfläche ausgebildet. Um eine Ablenkung einer Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des Kraftstoffs, der die Einspritzdüse erreicht, in einer axialen Richtung der Einspritzdüse zu verringern, weicht eine Position der Einspritzdüse in einer Richtung ab, die um 90° von einer Neigungsrichtung der Einspritzdüse zu einer Wirbelrichtung des Kraftstoffs hin bezüglich dem Mittelpunkt der Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer gedreht ist. Dies ist so, da, falls die Einspritzdüse an dem Mittelpunkt der Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer vorgesehen ist, eine axiale Strömungsgeschwindigkeit bei 90° ein Minimum erreicht und bei 270° ein Maximum erreicht. Die Abweichung der Einspritzdüse ist in einem derartigen Bereich festgelegt, daß keine Stufe auf einer Verbindung zwischen einer inneren Umfangsoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer und einem Einlaß der Einspritzdüse erzeugt wird. Weiterhin ist ein gesamter Umfang des Einlasses der Einspritzdüse in einer R-Form (krumm gebogenen Form) ausgestaltet und ist eine innere Umfangsoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer als eine kontinuierlich glatt gekrümmte Oberfläche mit dem Einlaß der Einspritzdüse verbunden.

Claims

Kraftstoffeinspritzventil mit einer einzigen Einspritzdüse (17; 40) mit einem Einlaß und einem Auslaß, durch den Kraftstoff eingespritzt wird; einem hohlen Ventilkörper (11; 33), der sich entlang einer Achse erstreckt und an einem distalen Ende eine halbkugelförmige Kraftstoffeinspritzkammer (16; 39) bildet, die mit dem Hohlraum des Ventilkörpers (11; 33) in Verbindung steht; einem Nadelventil (12; 31), das in dem Hohlraum des Ventilkörpers (11; 33) beweglich angeordnet ist, wobei durch die Bewegung des Nadelventils (12; 31) die Kraftstoffeinspritzkammer (16; 39) geöffnet oder geschlossen wird; und einer Wirbelkammer (14; 37), in der eine Wirbelströmung von Kraftstoff erzeugt wird, die bei geöffneter Kraftstoffeinspritzkammer (16; 39) der Kraftstoffeinspritzkammer (16; 39) zugeführt wird, wobei der Einlaß der Einspritzdüse (17; 40) auf der inneren Bodenfläche der Kraftstoffeinspritzkammer (16; 39) ausgebildet ist und die Achse des Ventilkörpers (11; 33) und die Achse, entlang der sich die Einspritzdüse (17; 40) erstreckt, zueinander geneigt sind, und wobei die Position des Einlasses der Einspritzdüse (17; 40) von dem Mittelpunkt der inneren Bodenoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer (16; 39) in einer Richtung abweicht, die um einen Drehwinkel in Wirbelrichung der Wirbelströmung von Kraftstoff von 90° um den Mittelpunkt der inneren Bodenoberfläche herum ausgehend von der Richtung einer Projektion der Achse, entlang der sich die Einspritzdüse (17; 40) erstreckt, auf eine Ebene senkrecht zu der Achse des Ventilkörpers (11; 33) gedreht ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang von der Kraftstoffeinspritzkammer (16; 39) zu der Einspritzdüse (17; 40) durch eine Verbindungswandoberfläche gebildet ist, deren in einer Umfangsrichtung der Einspritzdüse (17; 40) unterschiedliche Neigung derart bestimmt ist, daß eine Abweichung in der Strömungsgeschwindigkeitsverteilung des Kraftstoffs in einer axialen Richtung der Einspritzdüse (17; 40) verringert ist.
Kraftstoffeinspritzventil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Umfangsoberfläche der Kraftstoffeinspritzkammer (16; 39) als eine kontinuier lich glatt gekrümmte Oberfläche mit dem Einlaß der Einspritzdüse (17; 40) verbunden ist.